表面粗糙度与公差等级的选择

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1、表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标 是检验零件表面质量的主要依据。它的选择方法有 3 种 , 即计算法、试 验法和类比法。在机械零件设计工作中 , 应用最普通的是类比法 , 此法 简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料 , 现有的各种机 械设计手册中都提供了较全面的资料和文献 。最常用的是与公差等级相 适应的表面粗糙度。在通常情况下 , 机械零件尺寸公差要求越小 , 机械 零件的表面粗糙度值也越小 , 但是它们之间又不存在固定的函数关 系。例如一些机器、仪器上的手柄、手轮以及卫生设备、食品机械上的 某些机械件的修饰表面 , 它们的表面要求加工得很光滑即表面粗糙

2、度 要求很高 , 但其尺寸公差要求却很低。在一般情况下 , 有尺寸公差要求 的零件 , 其公差等级与表面粗糙度数值之间还是有一定的对应关系的。 在一些机械零件设计手册和机械制造专著中 , 对机械零件的表面粗糙 度和机械零件的尺寸公差关系的经验及计算公式都有很多介绍 ,并列表 供读者选用 , 但只要细心阅看 , 就会发现 , 虽然采取完全相同的经验计 算公式 , 但所列表中的数值也不尽相同 , 有的还有很大的差异。这就给 不熟悉这方面情况的人造成了困惑 , 同时也增加了他们在机械零件工 作中选择表面粗糙度的困难。在实际工作中 , 对于不同类型的机器 , 其零件在相同尺寸公差的条件下 对表面粗糙度

3、的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零 件的设计和制造过程中 ,对于不同类型的机器 , 其零件的配合稳定性和 互换性的要求是不同的 , 在现有的机械零件设计手册中 , 主要有 3 种类 型 （ 见表 1、表 2、表 3）*2 UMS表啲粗植度值(用于H机*t)誑木尺才(nviD-33飞 “!0 MS 305080 1 120 1SO 250 315 400籌at10 U 3050 SO 120 | ISO 2,0 JIS 400500表ifij机私麼敦倩Mum0 20.4|0.Srr0.20,40-8L6rr?0.405|1.03.21TO1.63 263IT10163.2|6.3

4、|12.5mi1.63263|12.SIT126.46.312.5衣3处耳等细与衣囱叩喘叹*. (HJT通用机械I1本尺寸(inn)3 二3 66 to1018iO0 505080o nouo ： ISO1S0 250250 J15315 一44)0：400500越嶄和的陛敎低ILW urnO.1.63.2：IS0.S32叭1np1.612.511106J12.5mi(5 3J 2.525mi6312.525尊绍孫去尺寸f mu3_61010ISLS303050KOso120120_801805515_ WO400_500襄曲1腿墮殷竺兀W UDI1T6ir 10,20.4IT0.10.20.

5、408ITS0.20.4O.STT90.20.4o,s1育ITIO0.4O.l.tii.2rri 10-83 363IT 12OS6.3第1类主要用于精密机械，对配合的稳定性要求很高，要求零件在使用过程中或经多次装配后，其零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的10%, 这主要应用在精密仪器、仪表、精密量具的表面、极重要零件的 摩擦面 , 如汽缸的内表面、精密机床的主轴颈、坐标镗床的主轴颈等。 第 2 类主要用于普通的精密机械 , 对配合的稳定性要求较高 , 要求零件 的磨损极限不超过零件尺寸公差值的 25%, 要求有很好密合的接触面 , 其主要应用在如机床、工具、与滚动轴承配合的表面、锥销孔 ,

6、 还有相 对运动速度较高的接触面如滑动轴承的配合表面、齿轮的轮齿工作面 等。第 3 类主要用于通用机械 , 要求机械零件的磨损极限不超过尺寸公差值的 50%, 没有相对运动的零件接触面 , 如箱盖、套筒 , 要求紧贴表面、键和键槽的工作面 ;相对运动速度不高的接触面 , 如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作表面、减速器等等。在此我们对机械设计手册中的各类表值进行统计分析 , 将旧的表面 粗糙度国家标准 (GB1031- 68) 转换为参照采用国际标准 ISO 颁布的 1983 年的新的国家标准 (GB1031- 83), 采用优先选用的评定参数 , 即 轮廓算术平均偏差值Ra= (1)/(1)/IO

7、|y并采用Ra优先选用的第一系列数值 , 推导出表面粗糙度 Ra 与尺寸公差之间的有关关系式为第1类:Ra 1.6Ra 0.008尺寸公差Ra 0.8Ra 1.6Ra 0.021尺寸公差 Ra 0.8Ra 0.018尺寸公差第3类:Ra 0.042尺寸公差将上述 3 种关系式列表 , 如表 1 、表 2 、表 3 所示。在机械零件设计工作中 , 按尺寸公差选择表面粗糙度数值时 , 应当 根据不同类型的机器 , 选择相应的表值。需要说明的是 , 表中 Ra 采用 第 1 系列值 , 而旧的国标 Ra 的极限值为第 2 系列值 , 换算时会遇到 数值上靠和下靠的问题。我们在表中的表值采用上靠 ,

8、因为这有利于提 高产品质量 , 个别值采用下靠。旧国标的公差等级与表面粗糙度对应的 表的内容和形式都比较复杂 ,对同一公差等级同一尺寸分段同一基本尺 寸, 孔与轴的表面粗糙度值不相同 , 不同配合种类数值也不相同 , 这是 由于旧的公差与配合标准 (GB159- 59) 的公差数值与 上述因素有关 。现行的新国标公差与配合 (GB1800- 79) 对同一公差等级 同一尺寸分段内各基本尺寸的标准公差值是相同的 , 这样就使公差等 级与表面粗糙度的对应表大为简化 , 也更为科学合理。在设计工作中 , 表面粗糙度的选择归根到底还是要从实际出发 , 全 面衡量零件的表面功能和工艺经济性 ,才能作出合理的选择。表中给出的公差等级与表面粗糙度值可供设计时参考