精度设计与质量控制基础--第3章--表面粗糙度.ppt

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轮廓法触针式表面粗糙度测量仪轮廓记录仪及中级制轮廓计；,GB1061089 触针式仪器测量表面粗糙度的规则和方法；,GB/T124722003 木制件表面粗糙度参数及其数值,3.2 表面粗糙度GB介绍,一、主要术语及定义,1.取样长度,l,定义：,评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。,作用：,为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响。,取法：,一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。,二、评定参数及定义,GB规定：,基本评定高度参数有三个：,轮廓算术平均偏差Ra,微观不平度十点高度Rz,轮廓最大高度Ry,此外还从实际轮廓的间距及形状特性规定了三个密集方向的评定间距参数，即：,轮廓微观不平度平均间距,Sm,轮廓单峰平均间距,S,轮廓支承长度率,t,p,1、轮廓算术平均偏差Ra,定义：,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,或,2、微观不平度十点高度z,定义,在取样长度内，个最大的轮廓峰高y,pi,平均值与5个最大轮廓谷深y,vi,平均值之和。即：,3、轮廓最大高度y,定义：,在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。,Ry=y,pmax,+y,vmax,Ry,4、轮廓微观不平度平均间距S,m,定义：,在取样长度内，轮廓微观不平度的间距的S,mi,平均值。,所谓S,mi,是指一个轮廓峰和相邻的,轮廓谷在中线上的一段长度。,5、轮廓单峰平均间距S,定义：,在取样长度内，轮廓单峰S,i,间距的平均值。,所谓S,i,是指两相邻单峰的最高点之间沿中线方向上的距离。,6、轮廓支承长度率t,P,定义：,在取样长度内，一平行于中线且与峰顶线相距为,C,的线与轮廓峰相截所得到的各段截线之和与取样长度之比。,计算式如下：,三、评定参数的数值规定及图样标注,1、评定参数的数值规定,R,a,0.012,0.025,0.05,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2,6.3,12.5,25,50,100,GB规定的表面粗糙度评定参数允许值为见表3-1表3-4：,R,z,R,y,0.025,0.05,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2,6.3,12.5,25,50,100,200,400,800,1600,R,z、,R,y,的补充系列,0.032,0.040,0.063,0.080,0.125,0.160,0.25,0.32,0.50,0.63,1.00,1.25,2.0,2.5,4.0,5.0,8.0,10.0,160,20,32,40,63,80,125,160,250,320,500,630,1000,1250,R,a,的,补,充,系,列,0.008,0.010,0.016,0.020,0.032,0.040,0.063,0.080,0.125,0.160,0.25,0.32,0.50,0.63,1.00,1.25,2.0,2.5,4.0,5.0,8.0,10,16,20,32,40,63,80,表3-1,表3-2,1、评定参数的数值规定（续）,t,p,%,10,15,20,25,30,40,50,60,70,80,90,R,a,m,R,z,、R,y,m,l,mm,l,n,mm,0.0080.02,0.020.1,0.12.0,2.010.0,10.080.0,0.0250.10,0.100.50,0.5010.0,10.050.0,50.0320,0.08 0.25,0.8,2.5,8.0,0.4,1.25,4.0,12.5,40.0,表3-4,选用t,p,时，必须同时给出轮廓水平截距C的数值。C值多用Ry百分数表示。,表3-5 取样长度、评定长度与评定参数的对应关系,若取样长度,l,按表3-5选定时，在图样上省略不标，否则应在图样上标注出取样长度。,2、表面粗糙度代号及标注,基本符号，表示表面可用任何方法获得。仅适用于简化代号标注。,表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、钻、磨、电火化加工等,表示表面是用不去除材料的方法获得。如铸、锻、冲压、冷轨等,表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求,(1)表面粗糙度的符号,（2）Ra的标注,当选用Ra时，可省略代号Ra，只注出Ra值。,2、表面粗糙度代号及标注（2）,用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2m。,用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2m。,用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2m。,用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2m。,用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2m。,用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2m。,用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2m，下限值为1.6m。,用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2m，最小值为1.6m。,3.2,3.2,3.2,1.6,3.2,3.2max,3.2max,3.2max,3.2max,1.6min,表面粗糙度Ra的标注示例：,2、表面粗糙度代号及标注（3）,（3）Ry、Rz的标注,当选用Ry、Rz时，需在允许值前加注Ry、Rz。,用任何方法获得的表面，Ry的上限值为3.2m。,用任何方法获得的表面，Ry的最大值为3.2m。,用去除材料方法获得的表面，Rz的上限值为6.3m。,用去除材料方法获得的表面，Rz的最大值为3.2m。,用去除材料方法获得的表面，Ra的上限值为3.2m，Ry的上限值为12.5m。,用去除材料方法获得的表面，Ra的最大值为3.2m，Ry的最大值为12.5m,用去除材料方法获得的表面，Rz的上限值为3.2m，下限值为1.6m。,用去除材料方法获得的表面粗糙度，Rz的最大值为3.2m，最小值为1.6m。,Ry3.2,Rz6.3,Rz3.2,Rz1.6,3.2,Ry12.5,Ry3.2max,Rz6.3max,3.2max,Ry12.5max,Rz3.2max,Rz1.6min,Rz6.3,2、表面粗糙度代号及标注（4）,（,4）表面粗糙度的其它规定,根据零件表面的功能需要和表面粗糙度高度参数值的测量要求等，还可以对表面粗糙度的标注作出其它一些规定，包括,l,、S、S,m,、t,p,、指定加工方法、加工纹理方向的控制和加工余量等。,a,1,、a,2,表示粗糙度高度参数代号及数值,m,。,b 表示加工要求，镀涂或其它表面处理。,c 表示取样长度（mm）或表面波纹度。,d 表示加工纹理方向符号,e 表示加工余量(mm).,f 表示粗糙度间距参数值(mm)或轮廓支承长度率。,2、表面粗糙度代号及标注（5）,GB 131-1983与GB/T 131-1993标注的比较,3.2,GB 131-83：,Ra 3.2m为最大允许值,GB 131-93：Ra 3.2m为上限值,GB 131-93：Ra 3.2m为最大允许值,GB 131-93规定：,当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中，超过规定值的个数少于总数的,16%,时，应在图中标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；,当要求在表面粗糙度参数所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。,3.2,3.2max,2、表面粗糙度代号及标注（6）,表面粗糙度标注方法示例,在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号、代号。,表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、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表面,当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，统一注在图样的右上角，并加“其余”二字,3.3表面粗糙度的选择与应用,一、评定参数的选择,二、参数允许值的确定,三、正确的图样标注,一、,评定参数的选择（1）,参数选择的一般方法和原则,首先,应考虑零件使用功能要求的侧重及各评定参数的特征，其次应考虑仪器设备条件等因素。,推荐优先选用,Ra,值，,通常采用电动轮廓仪用针描法进行测量，其测量范围是,0.025-6.3m,。,Rz,也是一个常用的基本评定参数，,因为该参数直观易测，一般光学仪器：双管显微镜、干涉显微镜等即可测量。,一、,评定参数的选择（2）,对于某些不允许出现较大的加工痕迹的零件表面，以及对疲劳强度要求较高的表面，可以在选择大,Ra,或,Rz,的时，加选,Ry,。,对于仪表、轴承行业中的小零件，难以取得规定的取样长度,选用,Ry,。,当某些关键零件的主要表面有更多的功能要求时,就需要选用,Sm,、,S,来控制微观不平度横向间距的细密度。在数值相同的情况下，对表面耐磨性有一定的要求时，需加选,tp,来进一步控制和保证加工表面的质量。,表面粗糙度参数值的选择原则是：,在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值（tp值反之）。,具体选用时，采用类比法确定表面粗糙度参数值，,再对比具体的工作条件做适当的调整，调整过程中应注意以下几点：,同一零件上，,工作表面比非工作表面粗糙度值小；,摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面，,滚动摩擦表面高于滑动摩擦表面，运动速度高、单位面积承受压力大的表面粗糙度要求高些；,二、参数值的确定方法（1）,承受交变载荷的表面及容易引起应力集中的部分，,粗糙度要求高些；,对配合性质有稳定可靠性要求的表面，,粗糙度要求应高些；,配合性质相同时，,小尺寸比大尺寸、轴比孔,的表面粗糙度要求要高些；,对特殊用途的零件，表面粗糙度参数值的选择应按照特殊要求考虑。,二、参数值的确定方法（2）,二、参数值的确定方法（3）,应考虑尺寸公差、形状公差、表面粗糙度三者之间的关系,一般尺寸公差、形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但三者之间并不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。,在正常的工艺条件下，三者之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系：,若T0.6 IT，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT,若T0.IT，则Ra0.0IT；Rz 0.1 IT,若T0.4 IT，则Ra0.025 IT；Rz 0.1 IT,若T0.25IT，则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT,若T0.25IT，则Ra0.15 T；Rz 0.6 T,二、参数值的确定方法（3）,若不考虑形状公差，仅考虑尺寸公差与粗糙度之间的关系时，实验得出,Ra与IT之间的关系为：,Ra0.025 IT,若考虑过盈配合在压入过程中，间隙配合在试云装过程中，表面微观不平度会碾平一些，则上式可写为：,Ra0.04 IT 或 Ra0.05 IT,选择时，可利用上述关系式进行参数值近似计算。,三、应用举例,例1：某齿轮减速器的轴与滚动轴承配合的轴颈，基本尺寸的公差带代号为65k6，试确定其表面粗糙度参数Ra的允许值。,解：根据上述关系式，轴颈表面属于重要表面，T0.IT，,则：Ra0.0IT,根据表1-6：IT6=19m,Ra0.0IT=0.0419=0.76m,查表3-1知：,Ra取0.8m,根据零件功能要求，如果不允许采用0.8m，则可用补充系列值0.63m,三、应用举例,例2、孔尺寸为,H7，T=0.6IT，试确定Ra、Rz,解：,IT7=25,m,T=0.6IT,有 Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT,Ra0.05*25=0.75,m,Rz 0.2*25=5.0,m,从设计最大利益出发，选取此范围内最大允许值,Ra=0.75 Rz=5.0,由表3-1和表3-2选取Ra=0.8（Ra=6.3）,Rz=6.3（Rz=5.0）,3.4 表面粗糙度的测量,常用的表面粗糙度的测量方法有：,比较法,光切法,干涉法,针描法,比较法-用表面粗糙度样板测量,比较法：,将被测表面对照粗糙度样板，用肉眼或借助于放大镜，比较显微镜直接进行比较，也可以用手触摸，划动感觉来判断被测表面的粗糙度。,多用于车间，一般只用于评定表面粗糙度值较大的工件。,光切法-用双管显微镜测量,双管显微镜是应用光切原理测量表面粗糙度的。,双管显微镜常用于测量Ra或Rz值，由于受到分辨率的限制，一般测量范围为Rz 180m.,双管显微镜不但适用于测量车、铣、刨及其他类似加工方法的金属表面，还可以用于测量木板、纸张、塑料、电镀层等表面的微观不平度。,干涉法-用干涉显微镜测量,利用光波干涉原理结合显微系统来测量表面粗糙度的一种方法。,常用来测量R,z,的值，测量范围一般为Rz 0.0250.8m。,干涉显微镜不仅适用于测量高反射率的金属加工表面，也能测量低反射率的玻璃表面，但是主要是用于要求表面粗糙度参数值小的表面。,针描法-用电动轮廓仪测量,针描法也称触针法，是利用金刚石触针在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度Ra值的一种方法。,电动轮廓仪就是利用针描测量原理设计的。电动轮廓仪的测量范围一般为Ra 0.0256.3m，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、锥面、球面、沟槽等形状表面测量。,表面粗糙度的测量：总结,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,0.5,60,m,。,干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量,R,z,和,R,y,值。,针描法：是利用金刚石触针在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度,Ra,值的一种方法,