幾何精度控制技術-第三章表面粗糙度

1、幾何精度控制技術主 講 趙志剛flapping21cn19960511蘭州交通大學機電工程學院第1章 緒論 第2章尺寸精度第3章外表粗糙度第4章 外形和位置公差第6章丈量技術根底第7章 幾種常用規(guī)范件的互換性 第5章 漸開線圓柱齒輪傳動的互換性 幾何精度控制技術第一節(jié) 概述 5.3 外表特征代號及標注 5.4 外表粗糙度數(shù)值的選擇 第三章 外表粗糙度及丈量 第二節(jié) 外表粗糙度的評定參數(shù) 5.5 外表粗糙度的丈量 第一節(jié) 概述 二、外表粗糙度的概念三、外表粗糙度的構成 四、外表粗糙度零件運用性能的影響第三章 外表粗糙度及丈量 一、外表質量的概念 第三章 外表粗糙度及丈量 第一節(jié) 概述外表質量外表

2、質量外表形貌表層加工硬化的程度和深度一、概念外表剩余應力的性質和大小是指零件已加工外表的質量(也稱外表完好性)。 外表形貌，按其特征可以分別為以下成分： 表層加工硬化是指在切削過程中，由于刀具前刀面的推擠以及后刀面的擠壓與摩擦、工件已加工外表層的晶粒發(fā)生很大的變形，致使其硬度比原來工件資料的硬度有顯著提高的景象。 表層剩余應力是指已加工零件在不受外力作用下，殘留在零件一定深度表層里的應力，它會影響零件外表質量和運用性能。外表粗糙度roughness誤差微觀幾何外形誤差外表外形誤差根本輪廓primary profile誤差外表波紋度waveness誤差以及外表缺陷中間幾何外形誤差 實踐零件外表輪

3、廓對理想零件外表輪廓的偏離程度稱為零件外表形貌誤差。 零件的外表形貌主要可以分為：外表粗糙度、外表波紋度和有效區(qū)域內的外形誤差。除此三者之外還有我們所說的傷痕、刀紋等。二、外表形貌誤差本課程重點討論外表粗糙度外表粗糙度是零件外表加工后構成的有較小間距和峰谷組成的微量高低不平的痕跡。 外表精度要求可以用外表缺陷、外表粗糙度和外表波紋度三種精度規(guī)范來表示。 目前，還沒有劃分外表粗糙度、波度和外形誤差的國家規(guī)范，也有按波距的大小來思索。波距小于1mm，大體呈周期變化的屬于外表粗糙度范疇；波距在110mm之間，并呈周期性變化的屬于外表波度范疇；波距在10mm以上而無明顯周期性變化的屬于外表外形誤差的范

4、疇。1. 外表粗糙度 零件外表加工后構成的有較小間距和峰谷組成的微量高低不平的痕跡。普通指零件外表中峰谷的波長與波高之比值小于40或波距小于1mm大體呈周期性變化的不平程度。2. 外表波紋度 指零件外表中峰谷的波長與波高之比值等于401000或波距等于110mm之間呈周期性變化的不平程度。3. 外形誤差 指零件外表中峰谷的波長與波高之比值大于1000或波距在10mm以上且無明顯周期變化的不平程度。4. 紋理方向 紋理方向是指外表刀紋的方向，它取決于外表構成過程中所采用的加工方法。5. 傷痕 傷痕是在零件外表上一些個別位置出現(xiàn)的缺陷，如砂眼、氣孔、劃痕等。第三章 外表粗糙度及丈量 二、 外表粗糙

5、度的概念 在放大鏡下，可以察看出零件外表具有高低不平的峰谷，這種由較小間距和峰谷所組成的微觀幾何外形特性，稱為外表粗糙度。第一節(jié) 概述第三章 外表粗糙度及丈量 三、 外表粗糙度的構成 1、加工時，刀具與工件已加工外表間的摩擦擠壓 2、工件表層金屬的塑性變形 3、工藝系統(tǒng)中的高頻振動 4、機床的精度、加工方法有關。第一節(jié) 概述第三章 外表粗糙度及丈量 四、 外表粗糙度對零件運用性能的影響1摩擦和磨損方面 零件外表越粗糙，摩擦系數(shù)越大，因摩擦而耗費的能量也越大；且兩配合外表間的實踐有效接觸面積越小，單位面積壓力越大，故更易磨損。但是，外表過于光滑，不利于光滑油的儲存，易使任務面間構成半干摩擦甚至干

6、摩擦，反而使磨損加劇。2. 對配合性質穩(wěn)定性的影響 外表粗糙不平，會降低機器零件運動的靈敏性，還會影響機器或儀器任務精度的堅持。對于間隙配合，外表越粗糙，就越易磨損，使任務過程中的間隙迅速增大，過早地失去配合精度；對于過盈配合，由于在壓入裝配時，把粗糙外表的凸峰擠平，減小了實踐過盈量，從而降低了結合的可靠性，同樣不能保證正常的任務。4. 對抗腐蝕性的影響 外表越粗糙，那么積聚在零件外表上的腐蝕性氣體或液體也越多，且經過外表的微觀凹谷滲入到金屬內層，呵斥外表銹蝕。5. 對結合面密封性的影響 粗糙的外表結合時，兩外表只在部分點上接觸，中間有縫隙，影響密封性。3. 對耐疲勞性的影響 粗糙的鋼質零件外

7、表，在交變載荷作用下，對應力集中很敏感，因此影響零件的疲勞強度。第三章 外表粗糙度及丈量 第三章 外表粗糙度及丈量 一、 GB/T3505-2000中的術語及定義第二節(jié) 外表粗糙度的評定參數(shù) 二、 GB/T3505-1983中的術語及定義 ISO 4287：1997是當前運用的一個主要國際規(guī)范，它綜合了外表特征的根本術語和評定參數(shù)。 為了正確地丈量和評定零件外表粗糙度輪廓以及在零件圖上正確地標注外表粗糙度輪廓的技術要求，以保證零件的互換性，我國發(fā)布了以下國家規(guī)范： GB/T 3505-2000 GB/T 10610-1998 GB/T 1031-1995 GB/T 131 1993 第二節(jié) 外

8、表粗糙度的評定參數(shù)一、 GB/T3505-2000中的術語及定義第三章 外表粗糙度及丈量 一、普通術語及定義 1、輪廓濾波器 2、 濾波器 3、 濾波器 4、 濾波器5、實踐外表6、實踐外表輪廓7、原始輪廓8、粗糙度輪廓9、中線 第三章 外表粗糙度及丈量 外表粗糙度與外形誤差的區(qū)別 外形誤差：宏觀幾何外形誤差 外表粗糙度：微觀幾何外形誤差10、取樣長度lr限制、減弱幾何外形誤差及外表波紋度對丈量結果的影響。11、評定長度ln 評定外表粗糙度時所必需的一段長度，規(guī)定評定長度是為了充分合理地反映外表不均勻性對外表粗糙度特性的影響。 一 般Ln=5Lr第三章 外表粗糙度及丈量 1、輪廓峰2、輪廓谷3

9、、輪廓單元4、輪廓峰高5、輪廓谷深6、輪廓單元高度7、輪廓單元寬度第三章 外表粗糙度及丈量 二、幾何參數(shù)術語及定義1、最大輪廓峰高第三章 外表粗糙度及丈量 三、外表粗糙度輪廓參數(shù)術語及定義第三章 外表粗糙度及丈量 2、最大輪廓谷深3輪廓的最大高度第三章 外表粗糙度及丈量 第三章 外表粗糙度及丈量 4、輪廓的總高度5、評定輪廓的算術平均偏向6、評定輪廓的均方根偏向第三章 外表粗糙度及丈量 7、評定輪廓的偏斜度8、評定輪廓的陡度9、評定輪廓的平均寬度第三章 外表粗糙度及丈量 10、輪廓的支承長度率Rmr(c) 輪廓的實體資料長度Ml(c)與評定長度ln的比率.輪廓的實體資料長度11、輪廓的支承長度

10、率曲線 輪廓的支承長度率隨程度位置變化的關系曲線二、 GB/T3505-1983中的術語及定義第二節(jié) 外表粗糙度的評定參數(shù)第三章 外表粗糙度及丈量 一、術語及定義1、取樣長度lr 在輪廓總的走向上量取的用于判別具有外表粗糙度特征的一段基準線長度。 限制、減弱幾何外形誤差及外表波紋度對丈量結果的影響。2、評定長度ln 評定外表粗糙度時所必需的一段長度。評定長度包括一個或幾個取樣長度。普通取ln=5lr。是由于加工外表有著不同程度的不均勻性，為了充分合理地反映外表粗糙度特性而設立的。 第三章 外表粗糙度及丈量 輪廓中線是評定外表粗糙度參數(shù)值大小的一條參考線。中線包括最小二乘中線和輪廓的算術平均中線

11、。1 輪廓最小二乘中線 在取樣長度lr內，使被測輪廓上各點至一條假想線的偏距的平方和為最小。即：實踐上很難確切地找到它，故很少運用。3. 輪廓中線第三章 外表粗糙度及丈量 第三章 外表粗糙度及丈量 2輪廓算術平均中線 在取樣長度lr內，由一條假想線將實踐輪廓分成上下兩個部分，且使上部分面積之和等于下部分面積之和。即： 算術平均中線是為了用圖解法近似地確定最小二乘中線，故其與最小二乘中線相差很小，適用中常用它來替代最小二乘中線。通常用目測估計的方法來確定。二、評定參數(shù) 第三章 外表粗糙度及丈量 外表粗糙度評定參數(shù)分別從輪廓高度、間距和外形等三個方面的特性來適當表征實踐輪廓。1、高度特性參數(shù)-主參

12、數(shù) 1輪廓算術平均偏向Ra: 在一個取樣長度內，被測實踐輪廓上各點至基準線的間隔 的絕對值的算術平均值。 特點：客觀反映實踐外表。測得的Ra值越大，那么外表越粗糙。第三章 外表粗糙度及丈量 2微觀不平度十點平均高度Rz 在取樣長度lr內，被測輪廓上5個最大輪廓峰高(ypi)的平均值與5個最大的輪廓谷深(yvi)的平均值之和。 測得的Rz值越大，那么外表越粗糙。Rz只能反映被測外表輪廓凸峰的高度，不能反映輪廓的幾何特性峰頂?shù)匿h利或平鈍。特點：第三章 外表粗糙度及丈量 3輪廓最大高度Ry 在取樣長度lr內，輪廓的最頂峰頂線和最低谷底線之間的垂直間隔。 Ry只是對被測輪廓峰與谷的最大高度的單一評定，

13、丈量非常方便,所反映外表微觀幾何外形特征更不全面。 三個評定主參數(shù)對照:a：能客觀地反映外表微觀幾何外形的特征。z：反映外表微觀幾何外形特征方面不如a全面，但丈量方便。y：所反映外表微觀幾何外形特征更不全面，但丈量非常簡便，彌補了a、z不能丈量極小面積的缺乏。第三章 外表粗糙度及丈量 2. 與間距特性有關的評定參數(shù)1輪廓微觀不平度的平均間距Sm 在取樣長度lr內，輪廓微觀不平度的間距Smi的平均值。 輪廓微觀不平度的間距Smi，是指含有一個輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長度。2輪廓單峰平均間距S 在取樣長度lr內，輪廓的單峰間距Si的平均值。 輪廓單峰間距Si是指兩相鄰單峰的最高點之間的間隔投影

14、在中線上的長度。 與間距有關的評定參數(shù)Sm和S，反映了輪廓外表的橫向特性，可對外表加工紋理的細密度作出評價，Sm反映了輪廓對于中線的交叉密度，S那么表征了峰的密度。3. 與外形特性有關的評定參數(shù)輪廓支承長度率tp 在取樣長度lr范圍內，取一條平行于中線的直線，該線與輪廓相截，在輪廓上各段截線長度bi之和稱為輪廓支承長度p。p與取樣長度lr之比稱之為輪廓支承長度率tp。 從峰頂向下所取的程度截距c不同，其支承長度率tp也不同。因此，tp值應對應于程度截距c給出。 輪廓支承長度率tp用百分率表示，程度截距c用m或輪廓最大高度Ry的百分數(shù)表示。 程度截距c一樣時，支承長度越長，外表接觸剛度越大，耐磨

15、性也越好。闡明：外表粗糙度普通只給出主要參數(shù)即可，主要參數(shù)不能滿足外表功能時，可選用附加參數(shù)。第三章 外表粗糙度及丈量 第三節(jié) 外表粗糙度參數(shù)的選用與標注 二、外表粗糙度的符號、代號三、外表粗糙度的圖樣標注一、外表粗糙度參數(shù)的選用 第三節(jié) 外表粗糙度參數(shù)的選用與標注 第三章 外表粗糙度及丈量 一、 外表粗糙度參數(shù)的選用評定參數(shù)的選用引薦在常用值范圍內Ra為0.0256.3m，Rz為0.125m，優(yōu)先選用Ra；不宜用于太粗或太光的外表 當外表過于粗糙Ra6.3m或過于光滑Rz0.025m時，可選用Rz；當零件較軟時，可采用Rz。采用Rz作為評定參數(shù)的緣由是：一方面，由于觸針式輪廓儀功能的限制，不

16、適 應于極光滑外表和粗糙外表；另一方面，對丈量部位小、峰谷 少或有疲勞強度要求的零件外表，選用Rz作為評定參數(shù)，方便、可靠。 超精加工外表用Rz； 微小面積用Ry；如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的表 外表 Ry也可與Ra 、Rz聯(lián)用，控制外表微觀裂紋。 國家規(guī)范規(guī)定，確定外表粗糙度時，高度特征參數(shù)是根本的評定參數(shù)，其他的為附加評定參數(shù)。* 評定參數(shù)值的選用 原那么：在滿足功能要求的前提下，盡量選用大的參數(shù)值。 方法：采用類比法選擇 類比法選擇外表粗糙度參數(shù)值時,可先根據(jù)閱歷統(tǒng)計資料初 步選定外表粗糙度參數(shù)值,然后再對比任務條件作適當調整。第三節(jié) 外表粗糙度參數(shù)的選用與標注 第三章 外表粗糙度

17、及丈量 * 調整時應思索的 要素：同一零件上，任務外表的粗糙度值應比非任務外表小。 摩擦外表的粗糙度值應比非摩擦面小。 運動速度高，單位面積壓力大的外表數(shù)值要小。 交變載荷的任務面的粗糙度數(shù)值應小一些。 配合性質要求越穩(wěn)定，數(shù)值應小。同一公差等級軸的外表粗糙度值應比孔的數(shù)值小。 外表粗糙度數(shù)值與尺寸、形位公差協(xié)調。尺寸精度和外形精度要求高的外表，粗糙度數(shù)值應小一些。 防腐性、密封性要求高、外表美觀的外表，粗糙度值應小。要求耐腐蝕的零件外表，粗糙度數(shù)值應小一些。凡有關規(guī)范已對外表粗糙度要求作出了規(guī)定(如與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的外表等)的，那么應按該規(guī)范確定外表粗糙度參數(shù)值。外表粗糙度的根本

18、符號 第三章 外表粗糙度及丈量 第三節(jié) 外表粗糙度參數(shù)的選用與標注 二、 外表粗糙度的符號、代號1、 符號： : 用不限定方法獲得外表：用去除資料方法獲得外表：用不去除資料方法獲得外表 外表粗糙度輪廓的符號和代號由GB/T131-93規(guī)定。第三章 外表粗糙度及丈量 第三節(jié) 外表粗糙度參數(shù)的選用與標注 2、 代號： a、主參數(shù)允許值； b、加工方法； c、取樣長度； d、加工紋理方向； e、加工余量； f、間距參數(shù)。 假設僅需求加工，但對外表粗糙度的其他規(guī)定沒有要求時，允許只注外表粗糙度符號。第三章 外表粗糙度及丈量 第三節(jié) 外表粗糙度參數(shù)的選用與標注 第三章 外表粗糙度及丈量 第三節(jié) 外表粗糙度參數(shù)的選用與標注 三、 外表粗糙度圖樣標注 位置：標在可見輪廓線、尺寸界限上，及其延伸線上 方向：符號尖端從資料外指向資料里，代號數(shù)字及符號的注寫方向必需與尺寸數(shù)字方向一致。 當零件的大部分外表的粗糙度值要求一樣時，不用一一標注，對其中運用最多的一種符號、代號可一致注在圖樣的右上角，并加注“其他兩字，如下圖。 當零件一切外表具有一樣的外表粗糙度輪廓技術要求時，可以采用圖示的外表粗糙度輪廓特殊符號，即在三個根本符號的長邊加一條橫線，并且在長邊與橫線的拐角處加一個小圓