互换性讲稿第四章

1、4.1 表面粗糙度的标注方式表面粗糙度的标注方式第四章第四章 表面粗糙度及检测表面粗糙度及检测4.2 表面粗糙度的表面粗糙度的评定评定参数及选择参数及选择4.3 零件表面粗糙度参数值的选择零件表面粗糙度参数值的选择指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度。指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度。是零件微观几何形状的尺寸特征。是零件微观几何形状的尺寸特征。 其形成与零件的加工过程等因素有关。其形成与零件的加工过程等因素有关。表面粗糙度的定义表面粗糙度的定义 4波纹度轮廓波纹度轮廓宏观形状轮廓宏观形状轮廓实际表面轮廓实际表面轮廓图 零件表面几何形状误差及其组成成份表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓

2、5实际表面轮廓经实际表面轮廓经轮廓滤波器滤波后分为轮廓滤波器滤波后分为：表面粗糙度对零件工作性能的影响表面粗糙度对零件工作性能的影响1、影响零件运动表面的磨擦和磨损、影响零件运动表面的磨擦和磨损 2、影响配合性质的稳定性和机器的工作精度、影响配合性质的稳定性和机器的工作精度3、影响零件的强度、影响零件的强度4、影响零件的抗腐蚀性、影响零件的抗腐蚀性三种基本界面形态及典型的界面系统三种基本界面形态及典型的界面系统混合润滑具有一般性和广泛性。干接触混合润滑具有一般性和广泛性。干接触和全膜流体润滑是混合润滑的特例。和全膜流体润滑是混合润滑的特例。高性能产品研发中的关键与瓶颈高性能产品研发中的关键与瓶

3、颈工程设计与分析工程设计与分析结构强度分析结构强度分析表面强度分析表面强度分析工具工具: 商业化商业化CAD和有限元和有限元软件已经成熟。软件已经成熟。设计计设计计算主要依赖计算机模拟算主要依赖计算机模拟工具工具: 缺少商业化软件。即缺少商业化软件。即使是研究用软件也还使是研究用软件也还不够成熟。设计计算不够成熟。设计计算仍然主要依赖仍然主要依赖近似方近似方法法, 经验数据和实验经验数据和实验遗憾的是，今天绝大多数零件破损产生于遗憾的是，今天绝大多数零件破损产生于表面。结构强度问题（例如整体断裂）已表面。结构强度问题（例如整体断裂）已经非常少见。经非常少见。4.2 表面粗糙度的评定参数及选择表

4、面粗糙度的评定参数及选择1 1、取样长度取样长度lr-判别和测量表面粗糙度时所规定判别和测量表面粗糙度时所规定 的一段基准线长度。的一段基准线长度。 它在轮廓总的走向上量取。它在轮廓总的走向上量取。在一个取样长度在一个取样长度lr lr范范围内，一般应包括五个以上的轮廓峰和轮廓谷。围内，一般应包括五个以上的轮廓峰和轮廓谷。表面越粗糙，取样长度就应越大。表面越粗糙，取样长度就应越大。主要术语主要术语：2 2、评定长度评定长度ln-为了合理且较全面地反映整个表面为了合理且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特性，评定时所必须测量的一段的表面粗糙度特性，评定时所必须测量的一段 表面长度。表面长度。 它包

5、括一个或几个取样长度。它包括一个或几个取样长度。 3 3、轮廓中线轮廓中线-用于评定表面粗糙度数值用于评定表面粗糙度数值 的基准线。在取样长度内，使轮的基准线。在取样长度内，使轮 廓上各点的轮廓偏距的平方和为廓上各点的轮廓偏距的平方和为 最小。最小。143. 混合参数（形状参数）混合参数（形状参数） 在给定的轮廓截面高度在给定的轮廓截面高度 C上，轮廓的实体材料上，轮廓的实体材料长度长度Ml(C)与与ln的比率（图的比率（图5.8）。）。轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(C) 轮廓截面轮廓截面高度高度C:C = Rz %图5.8 轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率nniilbcRmr/)(

6、1nlCMl/ )(154.3 表面粗糙度轮廓的参数数值及其选用表面粗糙度轮廓的参数数值及其选用 (1) 表面粗糙度轮廓的参数数值表面粗糙度轮廓的参数数值 表表4.14.5摘自摘自GB/T1031-2009表表4-1 Ra 的数值的数值( m)0.120.203.2500.0250.406.30.0500.8012.50.1001.6025表表4-2 Rz 的数值的数值( m)0.0250.406.310010000.0500.8012.52000.1001.60254000.203.250800160.0060.1001.600.01250. 203.20.0250.406.30.0500.

7、8012.5表表 4-3 轮廓单元平均宽度轮廓单元平均宽度 Rsm 的数值的数值 ( mm)1015202530405060708090表表 4-4 支撑比率支撑比率Rsm(c)() 轮廓截面高度轮廓截面高度c用微米或用微米或Rz的百分数表示。的百分数表示。17 如果表面粗超度轮廓标注图中没有标注如果表面粗超度轮廓标注图中没有标注 lr、ln 和和传输带，则表示采用默认的传输带，则表示采用默认的 lr、ln 和传输带，即皆和传输带，即皆为标准化值，如表为标准化值，如表4-5中数值。中数值。4.4 表面粗糙度的标注方式表面粗糙度的标注方式 GB/T131-1993 去除材料去除材料的方法：的方法

8、： 车、铣、刨、磨、钻、镗、车、铣、刨、磨、钻、镗、 拉、抛光、腐蚀、电火花加工拉、抛光、腐蚀、电火花加工不去除材料不去除材料的方法：的方法： 锻、铸、冲压、热轧、冷轧、锻、铸、冲压、热轧、冷轧、 粉末冶金粉末冶金 4.4 表面粗糙度的标注方式表面粗糙度的标注方式 GB/T131-2006 表面粗糙度轮廓技术要求在图形中标注的内容注写的表面粗糙度轮廓技术要求在图形中标注的内容注写的位置，见图位置，见图10所示。所示。a 第一个表面粗糙度轮廓（单一）要求（第一个表面粗糙度轮廓（单一）要求（m）；）；b 第二个表面粗糙度轮廓要求第二个表面粗糙度轮廓要求 (Rsm、Rmr )要求；要求；c 加工方法

9、；加工方法；d 表面纹理和纹理方向；表面纹理和纹理方向；e 加工余量（加工余量（mm）。）。图图10 粗糙度要求注写的位置粗糙度要求注写的位置5.4.3 表面粗糙度要求在图样上的标注方法表面粗糙度要求在图样上的标注方法 表面粗糙度要求对零件的每一个表面一般只标注一次，表面粗糙度要求对零件的每一个表面一般只标注一次，并尽可能标注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。并尽可能标注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。表面粗糙度要求在图样上的标注方法见表表面粗糙度要求在图样上的标注方法见表5.12所示。所示。32附加评定参数、加工方法和加工余量的标附加评定参数、加工方法和加工余量的标注注（1）附加评定参数的

10、标注，）附加评定参数的标注，如图如图21所示所示（2）加工方法和加工余）加工方法和加工余量的标注量的标注,如图如图22所示所示URa 6.3LRz 3.2Rsm 0.05图图21图图22Rz 3.22车车轮廓单元的轮廓单元的平均宽度为平均宽度为0.05mm加工余加工余量为量为2mm加工方加工方法为法为车削车削综合标注示例综合标注示例 图为减速器输出轴的零件图，其上标注了尺寸及其公差带代号、几何公差和图为减速器输出轴的零件图，其上标注了尺寸及其公差带代号、几何公差和表面粗糙度轮廓要求。表面粗糙度轮廓要求。34表面粗糙度值的选择原则：表面粗糙度值的选择原则：4.5 零件表面粗糙度参数值的选择零件表

11、面粗糙度参数值的选择 1、在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取、在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取最最 大的表面粗糙度值。大的表面粗糙度值。 一般采用类比法来确定。一般采用类比法来确定。合理选取表面粗糙度参数值的大小，对零件的合理选取表面粗糙度参数值的大小，对零件的工作性能和加工成本具有重要意义。工作性能和加工成本具有重要意义。2. 2. 同一零件，工作表面的表面粗糙度参数值应比同一零件，工作表面的表面粗糙度参数值应比 非工作表面小。非工作表面小。 3. 3. 对于摩擦表面，相对运动速度高、单位面积压力大对于摩擦表面，相对运动速度高、单位面积压力大 的表面，表面粗糙度参数值应小。的表

12、面，表面粗糙度参数值应小。 4 4. . 承受交变应力作用的零件，在容易产生应力集中的承受交变应力作用的零件，在容易产生应力集中的 部位，如圆角、沟槽处，表面粗糙度参数值应小。部位，如圆角、沟槽处，表面粗糙度参数值应小。4. 4. 对于配合性质要求稳定的间隙较小的间隙配合和承受对于配合性质要求稳定的间隙较小的间隙配合和承受 重载荷的过盈配合，它们的孔、轴表面粗糙度参数值重载荷的过盈配合，它们的孔、轴表面粗糙度参数值 应小。应小。5. 5. 要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面，表面粗要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面，表面粗 糙度参数值应小。糙度参数值应小。6. 6. 确定表面粗糙度参数

13、值时，应注意它与形位公差值的确定表面粗糙度参数值时，应注意它与形位公差值的 协调。协调。7. 7. 凡有关标准业已对表面粗糙度要求作出具体规定，则凡有关标准业已对表面粗糙度要求作出具体规定，则 应按该标准的规定确定表面粗糙度参数值的大小。应按该标准的规定确定表面粗糙度参数值的大小。 表面粗糙度值与尺寸公差、形状公差并不存在表面粗糙度值与尺寸公差、形状公差并不存在确定的函数关系，但在生产中是相互影响的。确定的函数关系，但在生产中是相互影响的。 一般情况下，它们之间可参照表一般情况下，它们之间可参照表4-74-7的对应关系的对应关系 一般情况下，零件的尺寸公差、形状公差要求一般情况下，零件的尺寸公

14、差、形状公差要求较高时，其零件的表面粗糙度要求也较高。但零较高时，其零件的表面粗糙度要求也较高。但零件表面粗糙度要求较高时，其尺寸公差并不一定件表面粗糙度要求较高时，其尺寸公差并不一定要求高。例：手柄、手轮等。要求高。例：手柄、手轮等。 旧旧标准标准 光洁度光洁度 11414常见表面粗糙度的测量方法：常见表面粗糙度的测量方法：4.6 零件表面粗糙度参数值的测量零件表面粗糙度参数值的测量 1、比较法、比较法2、光切法、光切法 3、干涉法、干涉法4、针描法、针描法1 比较法比较法：用表面粗糙度样板与工件表面直接：用表面粗糙度样板与工件表面直接对照观察判定对照观察判定 2 光切测量法光切测量法：双管

15、式光切显微镜：范围：双管式光切显微镜：范围Rz=（800.8）m， （受物镜数值孔径限制）（受物镜数值孔径限制） 光源光源1经透镜经透镜2，光缝，光缝3成扁平光带，经成扁平光带，经物镜物镜5变为平行光带以变为平行光带以45入射工件表面，入射工件表面，由于粗糙度峰由于粗糙度峰S1点与谷点点与谷点S2点反射，经物镜点反射，经物镜5和目镜和目镜7放大成像在分划板放大成像在分划板6位于位于S1和和S2上。上。 433 干涉法测量干涉法测量 利用光波干涉原理测量表面粗糙度利用光波干涉原理测量表面粗糙度,其上其上限受显微镜分辨能力和十字瞄准精度限制只能限受显微镜分辨能力和十字瞄准精度限制只能测至测至Rz0.02m，受白光干涉能力限制下限测，受白光干涉能力限制下限测至至Rz=0.8m。 干涉条纹随工件表面粗糙度高度值成比例放大，干涉条纹随工件表面粗糙度高度值成比例放大，根据双光束干涉原理，微观不平度高度根据双光束干涉原理，微观不平度高度h与干涉条与干涉条纹弯曲度纹弯