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1、第3章表面精度 内容 表面结构的基本概念 表面缺陷的特征 粗糙度轮廓的应用及图样标注 重点 评定参数的含义 图样标注方法 难点 取样长度 评定长度和轮廓中线的概念和粗糙度参数数值的选择 3 1表面结构 设计的零件表面具有理想的几何形状 经过机械加工的实际零件表面 其几何特性必然呈非理想状态 对零件的表面结构予以适当控制 将有助于提高零件的使用性能和寿命 3 1 1表面结构的特点 表面结构是由实际表面的重复或偶然的偏差所形成的表面三维形貌 包括表面粗糙度 表面波纹度 形状误差和表面缺陷 3 1表面结构 表面粗糙度 零件表面所具有的微观几何形状误差 10mm 1 10 1mm 10mm属于形状误差
2、 1 10属于表面波度 1mm属于表面粗糙度 3 1表面结构 3 1表面结构 表面形状误差 表面粗糙度以及表面波纹度之间 并没有确定的界限 它们通常与加工工艺和工件的尺寸有关 表面粗糙度属于微观几何误差 主要是由加工过程中刀刃在工件表面留下的痕迹 刀具和零件表面之间的摩擦 切屑分离时的塑性变形以及工艺系统中存在的高频振动等原因所形成的 表面波纹度是微观和宏观之间的几何误差 主要是由在加工过程中加工系统的强迫振动 回转过程中的质量不均衡以及刀具进给的不规则等原因形成的 具有较强的周期性 3 1 2表面结构对零件工作性能的影响 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
3、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 3 1表面结构 3 2表面缺陷 3 2 1表面缺陷的种类 1 凹缺陷 破裂 毛孔 裂缝 擦痕 窝陷 砂眼 3 2表面缺陷 2 凸缺陷 树瘤 疱疤 飞边 缝脊 夹杂物 氧化皮 3 2表面缺陷 环形坑 划痕 切削残余 腐蚀 裂纹 斑点 3 混合表面缺陷 4 区域和外观缺陷 3 2表面缺陷 3 2 2表面缺陷的参数表面缺陷可以用缺陷的表面缺陷长度 SIMe 宽度 SIMW 深度 SIMsd 高度 SIMsh 面积 SIMa 缺陷总面积 SIMt 单位面积缺陷数 SIMn A 等参数进行评定
4、 并用允许最大极限值在图样上表达设计要求 表面缺陷的参数值尚无国家标准 3 3表面轮廓 3 3 1表面轮廓的术语与定义 1 实际表面实际表面是物体与周围介质分离的表面 2 实际表面轮廓由理想平面与实际表面相交所得的轮廓 原始轮廓 波纹度轮廓 粗糙度轮廓 3 轮廓滤波器轮廓滤波器是把轮廓分成长波和短波成分的滤波器 主要作用是区分粗糙度轮廓和波纹度轮廓 轮廓滤波器按照波长可以分为 s滤波器 c滤波器和 f滤波器 如图3 3所示 s c f 波长 s c 波长 f s 波长 c 3 3表面轮廓 4 取样长度 lr lw lp 取样长度 测量表面粗糙度时 规定的一段足够短的长度上 以限制或减弱波纹度对
5、测量的影响 取值系列 0 08 0 25 0 8 2 5 8mm 3 3表面轮廓 5 评定长度 ln 评定长度 连续的几个取样长度 目的是为了更可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性 取值系列 0 4 1 25 4 12 5 40mm 3 3表面轮廓 6 评定粗糙度的基准线 中线 在处理粗糙度结果时 必须建立一个新的坐标 该坐标就是基准线 基准线应穿过轮廓 且与轮廓走向一致 因此也称为中线 3 3表面轮廓 确定轮廓中线的方法有两种 1 轮廓的算术平均中线 若中线与轮廓所包围的面积上下相等 则称为算术平均中线 有无数条 3 3表面轮廓 2 轮廓最小二乘中线 满足 是唯一的一条线 3 3表面轮廓 1 轮廓
6、的算术平均偏差Ra 3 3 2表面轮廓的评定参数 Ra 在取样长度lr范围内 轮廓上各点至中线的纵坐标值Z x 的绝对值的算术平均值 3 3表面轮廓 Rz 在一个取样长度lr范围内 被评定轮廓的最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和的高度 2 轮廓的最大高度Rz Rz Rp Rv 3 3表面轮廓 在零件有疲劳要求时最好使用该参数 3 轮廓单元的平均宽度RSm 轮廓单元 沿中线方向上一个轮廓峰与相邻轮廓谷的距离 3 3表面轮廓 4 轮廓支承长度率Rmr 该参数可较好地反映耐磨性 3 3表面轮廓 国家标准规定的粗糙度参数有 幅度参数 Rz Rc Rt Ra Rq Rsh Rku间距参数 RSm混合
7、参数 R q曲线和相关参数 Rmt c R c Rmr 设计中 最常用的参数是幅度参数Ra或Rz 其他参数根据需要选择 使用较少 3 3表面轮廓 3 4表面粗糙度及其应用 上节介绍的表面轮廓国家标准GB T3505 2000 在此之前采用的为粗糙度旧国家标准GB T3505 1983 并有配套标准GB T1031 1995 参数及数值规定 和GB T131 1993 符号 代号及注法 而新标准的配套标准尚未修订 因此 目前在图样标注 参数选用时 仍采用以下标准 GB T1031 1995 参数及数值规定 GB T131 1993 符号 代号及注法 3 4 1新旧标准的主要差别 1 内容上的差别
8、 新标准包括对粗糙度轮廓 R 波度轮廓 W 原始轮廓 P 旧标准仅为表面粗糙度的评定 2 主要评定参数的符号 定义的差别 1 轮廓算术平均偏差Ra 新老标准符号 定义相同 2 轮廓最大高度Rz 旧标准Ry 定义相同 3 微观不平度十点高度Rz 旧标准 新标准无此项目 4 轮廓单元的平均宽度RSm 旧标准微观不平度的平均间距Sm 定义相同 5 轮廓单峰平均间距S 旧标准 新标准无此项目 6 轮廓支承长度率Rmr 旧标准tP 定义相同 3 4表面粗糙度及其应用 3 4 2表面粗糙度的图样标注 1 表面粗糙度的符号和代号 a 幅度参数的允许值 m b 加工方法或其它表面处理 c 取样长度 mm d
9、加工纹理方向符号e 加工余量 mm f 间距参数值或其他参数 3 4表面粗糙度及其应用 2 粗糙度代号及数值的标注 这里仅举例说明最常用的幅度参数标注 去除材料 3 4表面粗糙度及其应用 3 4表面粗糙度及其应用 1 应将代号标注在可见轮廓线 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 3 注意事项 3 4表面粗糙度及其应用 2 当选用Ra Ra 本身可以省略 其余参数都应标出 3 上限值和最大值区别 上限值 允许有不超过16 的实测值大于规定的上限值最大值 所有的实测值皆不能超过允许值 3 4表面粗糙度及其应用 4 其余标注与全周标注 图上所有未标注的表面粗糙度Ra
10、的允许值皆为25 m 图上所有表面粗糙度Ra的允许值皆为6 3 m 3 4表面粗糙度及其应用 3 4 3表面粗糙度精度设计 零件图样上的每一个表面都必须规定表面粗糙度轮廓的技术要求 其主要内容有两项 1 选择哪些评定参数 2 评定参数的允许值选多大 表面粗糙度轮廓的评定参数及允许值的大小应根据零件的功能要求和经济性来选择 3 4表面粗糙度及其应用 国家标准规定的粗糙度参数有 幅度参数 Rz Rc Rt Ra Rq Rsh Rku间距参数 RSm混合参数 R q曲线和相关参数 Rmt c R c Rmr 设计中 最常用的参数是幅度参数Ra或Rz 其它参数根据需要选择 使用较少 3 4表面粗糙度及
11、其应用 1 评定参数的选择 2 粗糙度参数允许值的选择 在图样上 粗糙度是用特定符号和相应的允许值表示 例如 允许值越小 它的工作性能就越好 使用寿命也越长 但加工成本要相应提高 因此 选择允许值的基本原则是 在满足零件功能要求的前提下 应尽量选用较大的参数值 以获得最佳的技术经济效益 3 4表面粗糙度及其应用 选择粗糙度参数允许值时应注意以下几点 粗糙度参数允许值已经标准化 应选择规定的参数值 3 4表面粗糙度及其应用 3 4表面粗糙度及其应用 2 重要工作面的允许值应该小 如摩擦表面 运动速度高 单位面积压力大 要求配合性质稳定的表面等 3 粗糙度参数的允许值应与尺寸公差 形状公差协调 同时可参考应用实例 3 4表面粗糙度及其应用 4 某些零件的粗糙度已有专业标准做了规定 应按该标准的规定来确定其表面粗糙度轮廓参数允许值 3 4表面粗糙度及其应用 3 4 4表面粗糙度检测1 比较法将被测表面与粗糙度样块比较 判断其合格性 3 4表面粗糙度及其应用 2 针描法用触针划过工件表面 并把轮廓放大图形记录下来 用计算机求出结果 3 4表面粗糙度及其应用 3 光切法 3 4表面粗糙度及其应用
