哈工大互換性課件9第4章 表面粗糙度設計與檢測

1、1第第4章章 表面粗糙度設計表面粗糙度設計機械精度設計機械精度設計尺寸精度尺寸精度幾何精度幾何精度形狀、方向、位置和跳動公差形狀、方向、位置和跳動公差表面粗糙度表面粗糙度21. 表面粗糙度表面粗糙度-surface roughness表面實際輪廓表面實際輪廓定義定義: 零件表面的零件表面的微小峰谷微小峰谷高低高低(Z) 程度和程度和間距間距(S)狀況狀況間距間距S高低高低Z3表面實際輪廓表面實際輪廓1mm短波通短波通濾波器濾波器濾波后濾波后：一般按一般按波距波距分：分：110mm帶通帶通濾波器濾波器濾波后濾波后：10mm長波通長波通濾波器濾波器濾波后濾波后：42.表面粗糙度表面粗糙度的產(chǎn)生的產(chǎn)

2、生原因：原因：(3) 機床等工裝系統(tǒng)的機床等工裝系統(tǒng)的振動振動(2) 切削過程中切屑分離時的切削過程中切屑分離時的塑性變形塑性變形(1) 切削后遺留的切削后遺留的刀痕刀痕5(1)影響零件影響零件耐磨性耐磨性(2)影響影響配合性質(zhì)配合性質(zhì)的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性(3)影響影響抗疲勞強度抗疲勞強度(4)影響影響抗腐蝕性抗腐蝕性3. 表面粗糙度表面粗糙度對零件對零件使用性能使用性能的的影響影響 表面不是越光滑越好。表面不是越光滑越好。64.2 表面粗糙度的評定表面粗糙度的評定 公差與儀器零件教研室公差與儀器零件教研室公差儀器零件教研室7為什么要規(guī)定為什么要規(guī)定取樣長度取樣長度lr ？(1)為了為了限制或減弱

3、限制或減弱波紋度波紋度(2)排除排除形狀誤差形狀誤差對對表面粗糙度輪廓表面粗糙度輪廓測量的影響。測量的影響。基本術語基本術語 1. 取樣長度取樣長度 lr (sample length) 定義定義:測量、評定測量、評定表面粗糙度輪廓表面粗糙度輪廓時規(guī)定的一段時規(guī)定的一段基準線長度。基準線長度。82. 評定長度評定長度 ln (evaluation length) 定義定義:測量、評定測量、評定表面粗糙度輪廓表面粗糙度輪廓時規(guī)定的一段時規(guī)定的一段最小的測量長度最小的測量長度。一般一般 ln 5 lr若被測表面若被測表面比較均勻比較均勻時，時，ln 5 lr 。為什么要規(guī)定為什么要規(guī)定評定長度評定

4、長度ln ？ 因為表面峰谷和間距的因為表面峰谷和間距的不均勻性不均勻性,為為可靠地可靠地反映表面粗糙度特性反映表面粗糙度特性93. 中線中線指具有指具有幾何輪廓形狀幾何輪廓形狀并劃分輪廓的并劃分輪廓的基準線基準線。 (1) 輪廓最小二乘中線輪廓最小二乘中線(m) (2) 輪廓算術平均中線輪廓算術平均中線10 (1) 輪廓最小二乘中線輪廓最小二乘中線(m)在在取樣長度取樣長度內(nèi)，使輪廓上各點至該內(nèi)，使輪廓上各點至該線的距離線的距離Zi平方和平方和為為最小最小。lrdxxZ 0 2)(niiZ12min ziXZ(x)最小二乘最小二乘中線中線lr11 (2) 輪廓算術平均中線輪廓算術平均中線在在取

5、樣長度取樣長度內(nèi)，劃分實際輪廓為上、下內(nèi)，劃分實際輪廓為上、下兩部分，使上下兩部分兩部分，使上下兩部分面積相等面積相等的線。的線。XZ(x)lrF1FiF2niiFFFF121.mjjSSSS121.S1S2Sj算術平均算術平均中線中線12表面粗糙度評定參數(shù)表面粗糙度評定參數(shù)(共共 4個個)基本參數(shù)基本參數(shù)(2 個個) 附加參數(shù)附加參數(shù)(2 個個)Ra 輪廓算術平均偏差輪廓算術平均偏差(幅值參數(shù)幅值參數(shù))Rz 輪廓最大高度輪廓最大高度(幅值參數(shù)幅值參數(shù))RSm 輪廓單元平均寬度輪廓單元平均寬度(間距參數(shù)間距參數(shù)) Rmr(c) 輪廓支承長度率輪廓支承長度率(形狀參數(shù)形狀參數(shù))131. 幅度參數(shù)

6、幅度參數(shù) 0111( ) rnliiRaZ x dxZlrn (1) 輪廓的算術平均偏差輪廓的算術平均偏差Ra :在取樣長度在取樣長度lr內(nèi)，內(nèi)，縱坐標值縱坐標值Z(x)的絕的絕對值對值的的算術平均值算術平均值。ZiZ(x)XlrRa算術平均算術平均偏差偏差Ra14(2) 輪廓的最大高度輪廓的最大高度 Rz:在一個取樣長度內(nèi)，在一個取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰高最大輪廓峰高Zpmax和和最大輪廓谷深最大輪廓谷深Zvmax之和的之和的高度高度。maxmaxPVRzZZmaxPZmaxvZZ(x)Xlr1PZ1vZ2vZRz最大高度最大高度Rz中線中線152. 間距參數(shù)間距參數(shù) 輪廓單元的平均寬度輪廓單

7、元的平均寬度(RSm):在在 lr 內(nèi)，輪廓單元寬度內(nèi)，輪廓單元寬度Xsi的的平均值平均值。輪廓單元寬度輪廓單元寬度(Xsi):中線與一個輪廓單元中線與一個輪廓單元相交線段的相交線段的長度長度。miiXsmRSm11中線中線16水平截距水平截距c3.形狀參數(shù)形狀參數(shù) (混合參數(shù)混合參數(shù)) 輪廓的支承長度率輪廓的支承長度率Rmr(c) :在在評定長度評定長度內(nèi)和給定的內(nèi)和給定的水平截距水平截距 c上，上，輪廓的輪廓的實體材料長度實體材料長度Ml(c)與與ln的比率。的比率。 1niibMl cRmr clnln17小結：小結：表面粗糙度評定參數(shù)表面粗糙度評定參數(shù)(共共 4個個)基本參數(shù)基本參數(shù)(

8、2 個個) 附加參數(shù)附加參數(shù)(2 個個)Ra 輪廓算術平均偏差輪廓算術平均偏差Rz 輪廓最大高度輪廓最大高度RSm 輪廓單元平均寬度輪廓單元平均寬度 Rmr(c) 輪廓支承長度率輪廓支承長度率185.3 表面粗糙度的設計表面粗糙度的設計公差與儀器零件教研室公差與儀器零件教研室191.評定參數(shù)的選用評定參數(shù)的選用 (1) 幅度參數(shù)幅度參數(shù)(基本參數(shù)基本參數(shù))的選用的選用 一般情況下從一般情況下從 Ra 和和 Rz 中中任選任選一個。一個。 (a) 當當Ra為為0.0256.3um優(yōu)先采用優(yōu)先采用Ra(反映表面粗糙度特性的反映表面粗糙度特性的信息量信息量大大，用，用輪廓儀輪廓儀測量容易測量容易)

9、(b) Rz 用于用于極光滑表面極光滑表面(Ra6.3um)，用，用雙雙管顯微鏡管顯微鏡測量。測量。 20(2) 間距參數(shù)和混合參數(shù)間距參數(shù)和混合參數(shù)的選用的選用 有有特殊使用要求特殊使用要求時時,才才附加附加選用選用 RSm和和 Rmr(c)。 (a) RSm 用于用于對涂漆性能、抗裂紋和抗腐蝕對涂漆性能、抗裂紋和抗腐蝕有要求時；有要求時；(b) Rmr(c)用于對用于對耐磨性和接觸剛度耐磨性和接觸剛度有要求時，有要求時， 但同時要給出但同時要給出水平截距水平截距C值值。 下圖中表面的下圖中表面的輪廓最大高度相同，輪廓最大高度相同，但但使用質(zhì)量不同。使用質(zhì)量不同。 212.表面粗糙度表面粗糙

10、度數(shù)值的選取數(shù)值的選取(P113)0.0120.0250.050.1501000.81.60.20.43.26.312.525 表表4-1 Ra數(shù)值數(shù)值 (um)0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600 表表4-2 Rz數(shù)值數(shù)值 (um)0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.51015202530405060708090Rmr(c)數(shù)值數(shù)值(%)223. 參數(shù)值的選用經(jīng)驗參數(shù)值的選用經(jīng)驗 (1) 同一零件上，同一零件上，工作表面工作表面的的Ra(Rz)值值小于小于非工作表面非工

11、作表面；(2) 過盈配合過盈配合表面的表面的Ra (Rz)值值小于小于間隙配合間隙配合的表面；的表面；(3) 配合孔軸為配合孔軸為同公差等級同公差等級, 軸軸Ra (Rz) 值值要要小于小于孔孔；233. 參數(shù)值的選用經(jīng)驗參數(shù)值的選用經(jīng)驗 (4) 同公差等級的不同尺寸同公差等級的不同尺寸, 小尺寸的小尺寸的Ra(Rz)值值要要小于小于大尺寸大尺寸。(5) Ra(Rz)值值應與應與尺寸公差尺寸公差(T)和和幾何公差幾何公差(t)的協(xié)調(diào)：的協(xié)調(diào)： t0.6T時時, Ra 0.05T, Rz 0.3T t0.4T時時, Ra 0.025T, Rz0.15Tt 0.25T時時, Ra0.012T, R

12、z0.07T244.4 表面粗糙度符號及其注法表面粗糙度符號及其注法 公差與儀器零件教研室公差與儀器零件教研室251.表面粗糙度的標注表面粗糙度的標注按按GB/T1312006的規(guī)定。的規(guī)定。262 表面粗糙度要求表面粗糙度要求標注內(nèi)容標注內(nèi)容 1) 表面粗糙度要求表面粗糙度要求標注的內(nèi)容標注的內(nèi)容表面粗糙度表面粗糙度標注的內(nèi)容標注的內(nèi)容表面粗糙度單一要求表面粗糙度單一要求加工方法加工方法傳輸帶傳輸帶(取樣長度取樣長度)表面紋理表面紋理加工余量加工余量補充要求補充要求27表面粗糙度要求的表面粗糙度要求的標注標注第一個表面粗糙第一個表面粗糙度要求度要求(m)第二個表面粗糙第二個表面粗糙度要求度要

13、求(m)加工方法加工方法表面紋理表面紋理加工余量加工余量(mm)282) 表面粗糙度要求表面粗糙度要求在圖中注法在圖中注法 上限或下限的標注：上限或下限的標注：表示雙向極限時應標注表示雙向極限時應標注上限符號上限符號“U”和和下下限符號限符號“ L”。29 傳輸帶傳輸帶(取樣長度取樣長度)的標注的標注:傳輸帶是指傳輸帶是指兩個濾波器兩個濾波器(短波濾波器短波濾波器s和長波濾波器和長波濾波器c)的截止波長值之間的波長范圍的截止波長值之間的波長范圍。長波濾波器。長波濾波器截止波長等于取樣長度截止波長等于取樣長度lr。30參數(shù)代號的標注參數(shù)代號的標注:參數(shù)代號標注在傳輸帶后，并用參數(shù)代號標注在傳輸帶

14、后，并用“/”隔開。隔開。評定長度的標注評定長度的標注:如果默認的如果默認的5個評定長度時，可省略。如果個評定長度時，可省略。如果不等不等于于5lr時時,則應注出取樣長度的個數(shù)則應注出取樣長度的個數(shù)。31 極限值判斷規(guī)則的標注極限值判斷規(guī)則的標注：默認值為：默認值為“16規(guī)則規(guī)則” ，下限為，下限為“最最大規(guī)則大規(guī)則(max)” ； 極限值標注極限值標注：在參數(shù)極限值之前插入一個空格。：在參數(shù)極限值之前插入一個空格。32333 表面粗糙度的表面粗糙度的圖樣標注圖樣標注34不不3536373839作業(yè)題：作業(yè)題： 5本章小結本章小結1.表面粗糙度的表面粗糙度的定義定義及其及其對機械零件使用性能的

15、影響對機械零件使用性能的影響2.取樣長度取樣長度、評定長度評定長度和和最小二乘中線最小二乘中線的概念的概念3.表面粗糙度表面粗糙度評定參數(shù)評定參數(shù)的的名稱、代號名稱、代號及圖樣上的及圖樣上的標注方法標注方法(重點重點)4.表面粗糙度表面粗糙度選用選用,表面粗糙度與尺寸公差和形狀公差之間的表面粗糙度與尺寸公差和形狀公差之間的關系關系40作業(yè)題作業(yè)題第四章：第四章： 5第三章：第三章： 6、7第二章：第二章： 11、15請于請于10.8下午下午14:0016:00交到機械樓交到機械樓1003室室41試將下列要求標在圖上：試將下列要求標在圖上：(1) 大端圓柱面：尺寸要求為大端圓柱面：尺寸要求為5

16、h7 mm ， 并采用包容要求并采用包容要求，表面粗糙度值表面粗糙度值a的上限值為的上限值為0.8；(2) 小端圓柱面軸線對大端圓柱面軸線的同軸度公差為小端圓柱面軸線對大端圓柱面軸線的同軸度公差為30；(3) 小端圓柱面：尺寸為小端圓柱面：尺寸為250.007mm，圓度公差為圓度公差為0.01mm，Rz的的 最大值為最大值為1.6m，其余表面其余表面a 的上限值均為的上限值均為6.3。課堂練習課堂練習42 1. 為什么要規(guī)定取樣長度為什么要規(guī)定取樣長度 lr？ 2. 表面粗糙度的評定參數(shù)有幾個？表面粗糙度的評定參數(shù)有幾個？ 3.表面粗糙度標注的圖形符號有幾種及其含義是什么？表面粗糙度標注的圖形符號有幾種及其含義是什么？ 課堂練習課堂練習評定長度評定長度 ln 和中線？和中線？其名稱和代號是什么？其名稱和代號是什么？43作業(yè)題說明作業(yè)題說明1.解釋圖中標注的各表面粗糙度要求的含義。解釋圖中標注的各表面粗糙度要求的含義。442. 用類比法確定用類比法確定50t5和和T6配合表面配合表面 Ra上限值。上限值。解：由表得解：由表得50t5：Ra0.2m；50T6：Ra0.4m。45 3. 在一般情況下，在