第4章_表面粗糙度及检测.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,互换性与技术测量,-,第,4,章 表面粗糙度及检测,本章主要内容：,1,、表面粗糙度对,零件使用性能,的影响；,2,、表面粗糙度,评定基准、评定参数与 数值系列,；,3,、表面粗糙度参数的,选择,，表面粗糙 度的,标注方法,；,4,、表面粗糙度的,测量,。,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.0,概述,零件表面的形貌可分为三种情况：,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,。,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。,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。,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,区别,：并没有严格的界限，通常以,波距,或,波距与波高之比,的值来区别。,波距（,L,）波距与波高之比（,L/H,）,表面形状误差 ,10mm,1000,表面波度,1,10mm 50,1000,表面粗糙度 ,1mm,50,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.0,概述,表面粗糙度,是指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷的一种,微观几何形状误差,。它是在机械加工过程中，由于刀具或砂轮切削后留下的,刀痕,、切屑分离时的,塑性变形,、工艺系统的,高频振动,及刀具和被加工表面,摩擦,等,原因,所产生的。,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,完工零件实际,表面轮廓,4.0,概述,零件表面粗糙度国家标准：,最早使用的国家标准（表面光洁度国家标准）,：,GB 1031-68,；,GB 131-74,过去的标准,(,表面粗糙度国家标准,-,旧标准,),：,GB/T 3505-2000,产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面 结构的、定义及参数,GB/T 1031-1995,表面粗糙度 参数及其数值,GB/T 131-1993,机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法,现在实施的标准,(,表面粗糙度国家标准,-,新标准,),：,GB/T 3505-2009,产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面 结构的、定义及参数,GB/T 1031-2009,表面粗糙度 参数及其数值,GB/T 131-2006,机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.0,概述,表面粗糙度对零件性能的影响：,轮廓峰顶磨擦越粗糙，,阻力,大，,磨损,快；,接触面积减少，越粗糙，受力后局部变形大，接触,刚度,低，,抗震性,差,微观不平度凹痕愈深，底部曲率半径小，应力集中严重，零件愈易,疲劳,损坏（动载荷时）,微观不平，,积聚,空气、腐蚀性气体,-,腐蚀,零件,对配合性质,稳定性,影响大（精密轴率回转精度对粗糙度要求极高）,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。,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,1.,术语及定义,(1),c,滤波器,：,是确定,粗糙度与波纹度,成分之间相交界限的滤波器。而滤波器是除去某些波长成分而保留所需表面成分的处理方法。当测量信号通过,c,滤波器,后将抑制波纹度的影响。,(2),粗糙度轮廓,：,是对零件表面的原始轮廓采用,c,滤波器,抑制长波成分以后形成的轮廓。,粗糙度轮廓,波纹度轮廓,宏观形状轮廓,实际表面轮廓,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,1.,术语及定义,(3),取样长度,lr,：,用于判别被评定轮廓的不规则特征的,x,轴向上,的长度，它在数值上与轮廓滤波器,c,的标志波长相等。,评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，,一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷,。,表面越粗糙，取样长度就越大,。,(4),评定长度,ln,：,用于判别被评定轮廓的,x,轴方向上的长度。为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。,评定长度可包括一个或多个取样长度。,表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。,通常评定长度一般按,5,个取样长度来确定。,图例图表,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,中线,ln,lr,取样长度,lr,和评定长度,ln,0.008,0.02,0.02,0.1,0.1,2.0,2,.0,10.0,10,.0,80.0,Ra/m,Rz/m,lr/mm,ln/mm,0.025,0.10,0.10,0.50,0.50,10.0,10,.0,50.0,50,.0,320.0,0.08,0.25,0.80,2,.5,0,8.0,0.4,1.25,4.0,12,.5,40.0,常用取样长度及评定长度,lr,lr,lr,lr,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,1.,主要术语及定义,(5),轮廓中线,：,评定表面粗糙度数值的基准线。,它是具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓形状，并将被测轮廓加以划分的线。,有两种中线：,1,轮廓的最小二乘中线,：,在取样长度内，使轮廓上各点至该线的,距离平方和,为最小。即：,2,轮廓算术平均中线,：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使,上下面积相等,的直线。即：,F,1,+F,2,+,+F,n,=G,1,+G,2,+,+G,m,图例图表,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,y,1,y,2,y,n-1,y,n,lr,m,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,2.,评定参数,国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数所组成。,高度参数有三个指标参数：,轮廓算术平均偏差,R,a,轮廓最大高度,Rz,高度参数是表面粗糙度的基本参数。在实际表面粗糙度评定中，如无特殊要求，一般使用高度参数中的,轮廓算术平均偏差,Ra,。,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,2.,评定参数,高度参数不能完全反映出零件表面粗糙度的特征。国家标准另外规定了间距参数和综合参数。,间距参数有个,指标参数：,轮廓平均间距,R,S,m,l,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,2.,评定参数,高度参数不能完全反映出零件表面粗糙度的特征。国家标准另外规定了间距参数和综合参数。,综合参数有一个指标参数：,轮廓支承长度率,Rmr(c),综合参数与表面粗糙度的形状有关，它影响表面的,耐磨程度,。,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓算术平均偏差,R,a,：,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算术平均值，即,y,1,y,2,y,n-1,y,n,l,m,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓最大高度,R,z,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。,R,y,=y,pmax,+y,vmax,Rz,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓平均间距,R,S,m,含有一个,轮廓峰和相邻轮廓谷,的一段中线长度,Sm,i,称为轮廓微观不平度间距。在取样长度内轮廓微观不平度间距,Sm,i,的平均值，就是轮廓微观不平度平均间距,R,S,m,。,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓支承长度率,Rmr(c),平行于中线且与轮廓峰顶线相距为,C,的直线与轮廓相截所得各截线,bi,之和，称为轮廓,支承长度,n,p,。,n,p,与取样长度,L,之比的百分数值就是,Rmr(c),。,Rmr(c),表示了,耐磨擦、磨损的程度,水平截距,c,值可用微米或,c,与,Rz,的比值百分数值表示：,5,，,10,，,15,，,20,，,25,，,30,，,40,，,50,，,60,，,70,，,80,，,90%,Rmr(c),表示的大小反映了轮廓表面峰谷的形状。其值越大，表面实体材料越长，,接触刚度和耐磨性越好,。,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1,表面粗糙度评定参数及其数值,3.,评定参数的数值,国家标准规定表面粗糙度的数值因按标准选用：,当轮廓算术平均偏差,R,a,为,0.025,6.3,m,或,R,z,为,0.100,25,m,范围时，应优先选用,R,a,参数,。,R,z,的选用适用于现在工厂的仪器，因工厂多数只能测量,R,z,参数。,当,R,a,0.025,m,或,R,a,6.3,m,时，用,光学仪器测量,比较适合，因此也选用,R,z,参数。,Ra(,m,),0.012,0.2,3.2,50,0.025,0.4,6.3,100,0.05,0.8,12.5,0.1,1.6,25,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度符号、代号及标注,表,面,粗,糙,度,符,号,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度的代号,(,e,),b,C (f),a,1,a,2,d,a,1,，,a,2,粗糙度幅度参数代号及其数值（,m,）；,b,加工方法、镀涂或其他表面处理及说明等；,c,取样长度（,mm,）；,d,加工纹理方向符号；,e,加工余量（,mm,）；,f,粗糙度间距参数值（,Rsm,）,与轮廓支承长度率（,Rmr(c),）,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度轮廓高度参数的标注（老标准）,4.1,表面粗糙度国家标准,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度轮廓高度参数的标注,(,续,),老标准,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度标注说明：,标注时将其标注在可见,轮廓线,、,尺寸界线,、,引出线,或它们的,延长线,上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面；,高度参数：当选用,R,a,时，只需在代号中标出其参数值，,“,R,a,”,本身可以省略；,当选用,R,z,时，参数和参数值都应标出；,4.1,表面粗糙度国家标准,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度标注说明：,取样长度：如按国标选用，则可省略标注；,表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号如下：,=,（纹理平行于标注代号）（纹理垂直于标注代号）,X,（纹理呈两相交的方向）,M,（纹理呈近似各个方向）,C,（纹理呈近似同心圆）,R,（纹理呈近似放射状）,P,（纹理无方向或凸起的细粒状）,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度标注举例,b),c),d),a),0.8,6.3,铣,3.2,3.2,(5),3.2,a,）,按标准规定选用对应取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按上图所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为,0.8,mm,。,b,）,如果某表面的粗糙度要求按指定的加工方法,(,如铣削,),获得时、可用文字标注。,c,）,如果需要标注加工余量,(,假设加工总余量为,5,mm,),，应将其标注在相应位置。,d,）,如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理方向符号。,4.1,表面粗糙度,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2,表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度代号标注示例,12.5,12.5,3.2,3.2,3.2,f,其余,25,12.5,0.4,M,1.6,3.2,3.2,f,f,1.,选择要求,表面粗糙度是一项重要的技术经济指标，它的合理选用不仅影响产品的,使用性能和寿命,，而且直接关系到产品的,质量和经济效益,等，所以在选择表面粗糙度时，既要满足零件表面的使用要求，也要考虑其经济合理性。,2.,考虑因素,评定参数的选取，,首先应考虑对零件使用功能,的要求，,其次应考虑检测,的方便性及仪器设备条件等因素。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,在高度评定参数中，,Ra,参数最常用,，因为它反映轮廓信息最多，能较完整、全面地表达零件表面微观几何特征。国家标准推荐：,在常用数值（,Ra0.025,6.3m,，,Rz0.1,25m,）内,，应优先选用,Ra,参数。,Ra,参数通常采用,电动轮廓仪用针描法测量,。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,Rz,也是一个常用的基本评定参数。该参数直观易测，用一般,光学仪器,，如双管显微镜、干涉显微镜等，即可测得。但该参数通常反映轮廓的表面信息有限，不如,Ra,参数全面。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,此外，对于仪表、轴承行业中的,小零件,，往往测量能够长度不是一个取样长度，,也选用,Rz,参数,。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,一般情况下，选用基本评定参数,Ra,或,Rz,控制表面粗糙程度即可满足要求。但当某些关键的主要表面有更多的功能要求时，如,涂镀性、抗腐蚀性、减小流体流动摩擦阻力,（如车身迎风面）等，就需要加选,R,S,m,来控制间距的,细密度,。对表面,耐磨性,有较高要求时（如轴瓦、轴承、量具等）需要加选,Rmr(c),来进一步控制,加工表面,的特征质量。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,在满足功能性能要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度参数值。在工程实际中，由于表面粗糙度和功能的关系十分复杂，因而很难准确地确定参数的允许值，在具体设计时，除有特殊要求的表面外，一般多采用经验统计资料用,类比法选取,。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,根据类比法初步确定表面粗糙度后，再对比工作条件做适当调整。这时应注意下述一些原则：,1,同一零件上，,工作表面,的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度参数值。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,2.,摩擦表面,比非摩擦表面的粗糙度参数值要小，滚动摩擦表面滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；运动速度高、单位压力大的摩擦表面，应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,3,受循环载荷,的表面及易引起,应力集中,的部分,(,如圆角、沟槽,),，表面粗糙度参数值要小。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,4,配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应选取较小的粗糙度参数值。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,5,配合性质相同，零件,尺寸愈小,则表面粗糙度参数值应愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、,轴比孔,的表面粗糙度参数值要小。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,6,要求防腐蚀、密封性能好，或者要求外表美观的表面粗糙度数值应较小。,数控铣床,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,7,凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度），则应按该标准确定表面粗糙度参数值。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,8,在确定表面粗糙度参数值时，应注意它与尺寸公差和形位公差相协调，一般,尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小,，但它们之间不存在确定的函数关系。,4.2,零件表面粗糙度参数值的选择,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,形状公差,t,与尺寸公差,IT,的关系,Ra,与,IT,的关系,T60,IT,Ra0.05IT,T40,IT,Ra0.025IT,T25,IT,Ra0.12IT,T,25,IT,Ra0.15IT,尺寸公差，形状公差和表面粗糙度参数值的关系,表面粗糙度评定参数的数值规定,见表,4-24-7,4.3,表面粗糙度的测量,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,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,R,z,为,0.5,60m,。,干涉法：,利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量,R,z,值。干涉法通常用于测定,0.8m,0.025m,的,R,z,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,。,针描法：,利用触针直接在被测表面轻轻划过，从而测出表面粗糙度的,R,a,值（,5,0.025m,）,。（,电动轮廓仪,）,1.,比较法,表面粗糙度比较板,2.,光切法：,光切法：,是利用光切原理测量零件表面粗糙度的一种方法。,2.,光切法：,主要用来测定高参数,Rz,值，,测量范围为,Rz=0.8,80m,3.,干涉法,6JA,型干涉显微镜,1-,工作台,2-,主体,3-,底座,4-,目镜测微筒,干涉法,是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的方法。,主要用来测定高参数,Rz,值，测量范围为,Rz=0.05,0.8m,接触测量法：,接触法测量表面粗糙度的仪器很多，其中用得最多的是电动轮廓仪。,主要用来测定,Ra,值，测量范围为,Ra=0.01,10m,触针法,它是利用仪器的触针与被测表面相接触，并使触针以一定速度沿着被测表面移动。,特殊表面粗糙度的测量,一些复杂轮廓内表面如：内孔、沟槽、曲面轴孔等无法用常规方法测量，需采用特殊的测量手段。,一般公司使用的表面粗糙度测量仪,TR100,袖珍表面粗糙度测量仪,TR100,袖珍表面粗糙度测量仪，新型智能化测量仪器，,7800,元。可测外圆、平面、锥面、及长宽大于,8030mm,的沟槽。,本 章 小 结,表面粗糙度的概念,（加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度）。,国家标准在评定表面粗糙度的参数时，规定了,取样长度,、,评定长度,和,轮廓中线,。,表面粗糙度的评定参数有,高度参数,（包括轮廓算术平均偏差,Ra,、,轮廓最大高度,Rz,）和,间距参数,表面粗糙度评定时,通常只给出高度参数,Ra,或,Rz,及允许值,，必要时可规定轮廓其他评定参数,如表面加工纹理方向、加工方法或,(,和,),加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。,国家标准规定了表面粗糙度的,标注方法,，应熟练掌握。,表面粗糙度轮廓的检测主要方法有,比较法,、,光切法,、,干涉法,和,针描法,。,第,4,章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,