Transcript 第5章：表面粗糙度
公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 1 第五章：表面粗糙度 表面粗糙度的概念 表面粗糙度的影响 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的标注 表面粗糙度的选择 表面粗糙度的测量 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 2 基本概念 零件表面的形貌可分为三种情况： (1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小 峰谷的不平程度，其波长和波高之比 一般小于 50。属于微观几何形状误 差。 (2)表面波纹度：零件表面中峰谷的波长 和波高之比等于50～1000的不平程度 称为波纹度。会引起零件运转时的振 动、噪声，特别是对旋转零件（如轴 承）的影响是相当大的目前表面波纹 度还没有制定国家标准。国际标准化 组织第57技术委员会正在制定表面波 纹度有关国际标准。 (3)形状误差 ：零件表面中峰谷的波长 和波高之比大于1000的不平程度属于 形状误差。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 3 基本概念 表面实际轮廓 表面粗糙度 表面波度 形状误差 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 4 表面粗糙度对零件性能的影响 影响零件的耐磨性。 影响配合性质的稳定性。 影响零件的疲劳强度。 影响零件的抗腐蚀性。 影响零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性 能、导电导热性能和胶合强度等也有着 不同程度的影响。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 5 表面粗糙度的评定－－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。 按照所取截面方向的不同，又可分为横向实际轮廓 和纵向实际轮廓。在评定或测量表面粗糙度时，除 非特别指明，通常是指横向实际轮廓，即与加工纹 理方向垂直的截面上的轮廓 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 6 表面粗糙度的评定－－取样长度l 评定表面粗糙度时所取的一段基准线长度。 目的：在于限制和减弱其他几何形状误差，特别 是表面波纹度对测量结果的影响。 表面越粗糙，取样长度越大，因为表面越粗糙， 波距也越大，较大的取样长度才能反映一定数量 的微量高低不平的痕迹。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 7 表面粗糙度的评定－－评定长度Ln 评定表面轮廓所必需的一段长度。 评定长度包括一个或几个取样长度，由于零件 表面各部分的表面粗糙不一定很均匀，在一个 取样长度上往往不能合理地反映某一表面粗糙 度特征，故需在表面上取几个取样长度来评定 表面粗糙度。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 8 表面粗糙度的评定－－基准线 评定表面粗糙度参数值大小的一条参考 线。 基准线有下列两种：轮廓最小二乘中线、 轮廓算术平均中线。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 9 表面粗糙度的评定--轮廓最小二乘中线m 轮廓的最小二乘中线是在取样长度范围内，实际被 测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小，即 l 0 y dx min 2 轮廓中线 z 轮 廓 偏 距 lr ln 轮廓总的走向 X 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 10 表面粗糙度的评定--轮廓算术平均中线 轮廓的算术平均中线是在取样长度范围内，将实际轮廓 划分上下两部分，且使上下面积相等的直线（见图5-4）， 即 F1＋F2＋…+ Fn=G1+ G2 +…+ Gm 轮廓算术平均中线往往不是唯一的，在一簇算术平均中 线只有一条与最小二乘中线重合。在实际评定和测量表 面粗糙度时，使用图解法时可用算术平均中线代替最小 二乘中线。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 11 表面粗糙度的评定--轮廓算术平均偏差Ｒa 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝 对值的平均值，即 1 l Ra y ( x) dx l 0 n 1 Ra yi n i 1 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 12 表面粗糙度的评定--微观不平度十点高度Ｒz 5 5 在取样长度内５个最大的轮 y pi yvi 廓峰高ypi平均值与5个最大 i 1 Rz i 1 轮廓谷深yvi平均值之和。 5 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 13 表面粗糙度的评定--轮廓最大高度Ｒy 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线 之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中 线且分别通过轮廓最高点和最低点。 Ry =︱ypmax︱+︱yvmax︱ 公差配合与技术测量 14 表面粗糙度的标注--表面粗糙度符号 基本符号: H1 ≈1.4h H2=2 H1 h —— 字高 H1 H2 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 60° 数字与字母高度 符号的线宽 60° 2.5 3.5 0.25 0.35 5 7 10 0.5 0.7 1 高度H1 3.5 5 7 10 14 高度H2 8 11 15 21 30 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 15 表面粗糙度的标注--表面粗糙度符号 表 面 符 粗 号 糙 度 符 意 号 义 及 说 明 用任何方法获得的表面 （单独使用无意义） 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 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 16 表面粗糙度的标注--表面粗糙度符号 a 处标注表面粗糙度高度特性参数值 b b 处标注加工方法、镀涂或其他的表 c f a 面处理方法； c 处标注取样长度（mm）； (e) d d 处标注加工纹理方向符号； e 处标注加工余量（mm）； f 处标注间距特性参数值（mm）或形 状特性参数值。 铣 3.2 用去除材料的方法获得的表面, Ra的上限值为 3.2m，加工方法为铣制。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 17 表面粗糙度的标注--表面粗糙度符号 表面粗糙度参数的单位是m。 注写Ra时，只写数； 注写Rz时，应同时注出Rz和数值。 例如： 3.2 Rz3.2 3.2 1.6 用任何方法获得的表面, 3.2m。 Ra的上限值为 用任何方法获得的表面, 3.2m。 Rz的上限值为 只注一个值时，表示为上限值；注两个 值时，表示为上限值和下限值。 公差配合与技术测量 在同一图样上每一表面只注一次粗糙度代号，且 应注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的 延长线上。 6.3 3.2 1.6 6.3 6.3 × 1.6 1.6 × 3.2 6.3 × 1.6 3.2 18 表面粗糙度的标注—标注要求 6.3 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 公差配合与技术测量 19 表面粗糙度的标注—标注要求 当零件的大部分表面具有相同的粗糙度要求时， 对其中使用最多的一种，代（符）号，可统一注 在图 纸的右上角。并加注 “其余”二字。 12.5 3.2 其余 1.6 3.2 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 公差配合与技术测量 20 表面粗糙度的标注—标注要求 3.2 30° 3.2 3.2 在不同方向的表面上 标注时，代号中的数 字及符号的方向必须 按右图的规定标注。 代号中的数字方向应 与尺寸数字的方向一 致。 符号的尖端必须从材 料外指向表面。 3.2 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 3.2 30° 3.2 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 21 表面粗糙度的标注—标注要求 同一表面上有不同的表面粗糙度要求时，须用细 实线画出其分界线，应注出相应的表面粗糙度代 号和尺寸。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 22 表面粗糙度的标注—标注要求 齿轮、蜗轮、渐开线花键等没有画出齿形时，其 表面粗糙度代号，可标在节圆。 公差配合与技术测量 23 表面粗糙度的标注—标注示例 2×45° 6.3 3.2 3.2 × 1.6 × 6.3 3.2 1.6 6.3 6.3 × 3.2 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 24 表面粗糙度的选择 评定参数的选择：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。 以下情况下例外： 1. 当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（ Ra ＜ 0.025 μm ）时，可选用Rz，因为此范围便于 选择用于测量Rz的仪器测量。 2. 当零件材料较软时（因为Ra一般采用触针测量） 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Ry值。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 25 表面粗糙度的选择 1. 在满足功能要求的前提下，尽量选择较大的 表面粗糙度参数值。 2. 同一零件上，工作表面的参数值应小于非工 作表面粗糙度参数值。 3. 摩擦表面比非摩擦表面参数值要小，滚动摩 擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度数值要小。 4. 运动速度高、单位面积压力大的表面，受交 变应力作用的重要零件的圆角沟槽表面粗糙 度数值要小。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 26 表面粗糙度的选择 5. 配合精度要求高的配合表面，受重载荷作用 的过盈配合表面粗糙度数值要小。 6. 配合零件的表面粗糙度应与尺寸及形状公差 相协调，一般来讲尺寸与形状公差要求愈严， 粗糙度要求也就愈严。 7. 同一公差等级的零件，小尺寸比大尺寸，轴 比孔的粗糙度值要小。 8. 凡有关标准已对表面粗糙度要求做出了规定， 则应该按标准确定表面粗糙度参数值。 公差配合与技术测量 机 械 制 造 系 《 公 差 配 合 与 技 术 测 量 》 课 题 组 27 表面粗糙度的测量 比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较， 多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。 光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用于 测量Rz为0.5～60μm。 干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可 测量Rz和Ry值。 印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压 印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表 面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。