第5章表面结构.ppt

1.粗糙度轮廓的评定（了解）2.粗糙度轮廓参数的选择与表面结构的标注（掌握）3.粗糙度轮廓的测量方法（了解）,本章重点,5.1概述,5.1.1粗糙度的概念,5.1.2粗糙度轮廓对零件使用性能的影响,粗糙度的定义：由加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动所引起的微观几何形状误差，称为表面粗糙度。,截面轮廓误差放大曲线,10mm形状误差,5.1.1表面粗糙度的界定,传统界定,实际表面呈复合特征且不同的加工、使用功能（例如手表芯轴与汽车轮轴）,表面粗糙度成分,波纹度成分,形状误差成分,要求,滤波获得与使用功能相关的,5.1.2粗糙度轮廓对零件使用性能的影响,1对摩擦和磨损的影响2对配合性质的影响3对零件强度的影响4对耐腐蚀性的影响5对结合面密封性的影响,1.影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形。表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积减小，接触部分压力增加。表面越粗糙，接触面积越小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力也增加，磨损也越快。,2.影响配合性质表面粗糙使间隙配合R的间隙增大；过盈配合的过盈减小；过渡配合变松。3.影响疲劳强度表面微观不平度的凹痕越深，其底部曲率半径越小，则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性越大，疲劳强度就越低。,4.影响耐腐蚀性腐蚀介质在表面凹谷聚集，不易清除，产生金属腐蚀。表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖，零件抗腐蚀能力越差5.表面粗糙度对零件结合面的密封性能表面反射能力和外观质量等都有影响。,5.2粗糙度的评定标准,5.2.1表面粗糙度评定对象,5.2.2表面粗糙度评定基准线-粗糙度轮廓中线,5.2.3粗糙度轮廓的评定参数,5.2.1评定对象,测量和评定粗糙度的对象是实际轮廓。实际轮廓是平面与实际表面垂直相交所得的轮廓线。如图所示。,5.2.2评定基准,1.取样长度2.评定长度3.中线,取样长度lr,取样长度lr取样长度是在测量表面粗糙度时的一段与轮廓总的走向一致的长度。规定和选择这段长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响，表面越粗糙，取样长度应越大。取样长度范围内至少包括五个以上的轮廓峰和谷。,评定长度ln,-评定表面轮廓所必需的一段长度,ln=ln（n=1、2、3）,评定长度包括一个或几个取样长度。由于被测表面上各处的表面粗糙度不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映被测表面的粗糙度，所以需要在几个取样长度上分别测量，取其平均值作为测量结果。国家标准推荐：ln=5lr。对均匀性好的表面，可选ln5lr。,中线中线是用以评定表面粗糙度参数的给定线。有下列两种：（1）轮廓的最小二乘法轮廓的最小二乘中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z(x)的平方和为最小。（2）轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线是指具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致并划分实际轮廓为上下两部分，且使上下两部分的面积相等的基准线。,其中；a)为轮廓最小二乘中线b)为轮廓的算术平均中线,lr和ln的数值,Rmr(c)的数值,lr和ln的数值,5.2.3粗糙度轮廓的评定参数与数值规定,1）高度评定参数,2）高度均化评定参数-轮廓算术平均偏差,3）间距均化评定参数-轮廓单元的平均宽度RSm,4）形状均化评定参数-轮廓支承长度率Rmr(c),1）高度评定参数,轮廓最大峰高Rp,轮廓最大谷深Rv,轮廓最大高度Rz,轮廓总高度,轮廓最大峰高Rp,lr,Z,x,Zi,Zpi,Zvi,Xsi,Rz,轮廓最大谷深Rv,-maxZpi,-maxZvi,轮廓最大高度Rz,轮廓总高度Rt,-评定长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离,-取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离Rz=|Zp+Zv|,2）高度均化评定参数-轮廓算术平均偏差Ra,lr,Z,x,Zi,Zpi,Zvi,Xsi,Rz,Ra-取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值,Ra=Zi,n,1,i=1,n,近似表示：,3）间距均化评定参数-轮廓单元的平均宽度RSm,-取样长度内，轮廓单元宽度的平均值,RSm=,RSm,4）形状均化评定参数-轮廓支承长度率Rmr(c),Rmr(c)-在给定的水平位置c上,轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度ln之比,当给定水平位置C1时，Rmr(c)=Ml(c)i/ln；当给定水平位置C2时，Rmr(c)=Ml(c)/ln=100%,表粗糙度评定参数的数值,Ra的数值(um),5.3粗糙度轮廓参数的选择和表面结构的标注,5.3.1粗糙度轮廓参数的选择,5.3.2表面结构要求的标注,5.3.3表面结构在其它文件中的标注,5.3.1粗糙度轮廓参数的选择,1.参数选择原则（1）如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征；（2）对某些不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表面,应选择Ra与Rz联用；（3）当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Rz值。,2.评定参数值的选择,1）方法：类比法2）原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷、交变应力的表面要小；配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小；要求防腐、密封性能好或外表美观的表面要小；,3）协调与尺寸公差和表面形状公差的关系一般情况下，表面粗糙度参数值与尺寸公差（IT）、表面形状公差（t）之间有一定的对应关系：若t0.6IT，则Ra0.05IT；Rz0.2ITt0.4IT，则Ra0.025IT；Rz0.1ITt0.25IT，则Ra0.012IT；Rz0.05ITt0.25IT，则Ra0.15t；Rz0.6T但也不存在确定的函数关系,如机床的手轮或手柄。,1.表面结构的图形符号,5.2.2表面结构要求的标注,2.表面结构完整图形符号的组成,1.表面结构的图形符号,表面粗糙度符号,表面粗糙度参数的标注,基本符号:,表面粗糙度基本图形符号,H11.4hH2=2H1h字高,表面粗糙度符号,用去除材料的方法获得的表面,用不去除材料的方法获得的表面,横线上用于标注有关参数和说明,表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求,2、表面结构完整图形符号的组成a处为表面结构的单一要求；a和b处标注两个或多个表面结构要求c处标注加工方法，如车、铣、磨d处标注加工纹理方向如、X、Me处标注加工余量（mm）；,5.3.3表面结构要求在图样和其他技术产品文件中的注法,按照国标的规定，表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致，可以标注在轮廓线上，符号应从材料外指向并接触表面。必要时，表面结构符号也可以用带箭头或黑点的指引线引出标注。,在不致引起误解时，粗糙度可表在尺寸线上或形位公差的框格的上方。,如果工件的多数表面有相同的粗糙度，则其表面粗糙度可统一标注在图样的标题栏附近。,当多个表面具有相同的粗糙度或图纸空间有限时，可用带字母的完整符号，以等式的形式，在图形或标题栏的附近，对有相同的粗糙度的表面进行简化标注。,第四节粗糙度轮廓的检测,常用的表面粗糙度的检测方法有比较法、光切法、干涉法和针描法。一、比较法比较法是将被测零件表面与标有一定评定参数的表面粗糙度标准样本进行比较，从而估计出被测表面粗糙度的一种测量方法。,二、光切法光切法是应用光切原理来测量表面粗糙度的一种测量方法。常用的测量仪器是光切显微镜，又称双管显微镜,光切显微镜主要用于测定Rz和Ry，测量范围一般为0.8100m。,三、干涉法干涉法是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种测量方法。常用仪器是干涉显微镜干涉法主要用于测量表面粗糙度的Rz和Ry值，其测量范围通常为0.050.8m。干涉法不适于测量非规则表面（如磨、研磨等）的XSi。,四、针描法针描法是一种接触时测量表面粗糙度的方法，常用的仪器是电动轮廓仪，该仪器可以直接显示Ra值。电动轮廓仪就是针描法测定表面粗糙度的常用仪器。,国产BCJ-2型电动轮廓仪外形如图所示,国产BCJ-2型电动轮廓仪测量原理将被测工件1放在工作台6的定位块7上，调整工件（或驱动箱4）的倾斜度，使工件