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1、第五章第五章 外表粗糙度及丈量外表粗糙度及丈量n第一节第一节 根本概念根本概念n第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n第三节第三节 外表粗糙度轮廓的技术要求外表粗糙度轮廓的技术要求n第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n第五节第五节 外表粗糙度轮廓的检测外表粗糙度轮廓的检测第一节第一节 根本概念根本概念n零件图中除了视图和尺寸之外，还应具备零件图中除了视图和尺寸之外，还应具备加工和检验零件的技术要求。技术要求主加工和检验零件的技术要求。技术要求主要有：要有：n1，零件的外表粗糙度。，零件的外表粗糙度。n2，尺寸公差、外形公差和位置公差。，尺寸公差、外形公差和
2、位置公差。n3，对零件资料、热处置和外表修饰的要，对零件资料、热处置和外表修饰的要求。求。n4，对于特殊加工和检验的阐明等。，对于特殊加工和检验的阐明等。第一节第一节 根本概念根本概念n一、外表粗糙度的概念一、外表粗糙度的概念n零件外表加工后，由于切削零件外表加工后，由于切削过程中各种程中各种几何、物理要素的影响，其几何外形在几何、物理要素的影响，其几何外形在微微观上上总呈呈现“峰、峰、“谷相谷相间的起伏的起伏不平。不平。这种微种微观几何外形偏向，称几何外形偏向，称为外外表粗糙度。外表越粗糙，外表粗糙度越表粗糙度。外表越粗糙，外表粗糙度越大。大。n零件外表的形貌可分零件外表的形貌可分为三种情况
3、：三种情况：n外表粗糙度：零件外表所具有的外表粗糙度：零件外表所具有的较小小间距和微小峰谷的不平程度，其波距和微小峰谷的不平程度，其波长和波和波高之比普通小于高之比普通小于50。属于微。属于微观几何外形几何外形误差。差。n外表波外表波纹度：零件外表中峰谷的波度：零件外表中峰谷的波长和和波高之比等于波高之比等于501000的不平程度称的不平程度称为波波纹度。会引起零件运度。会引起零件运转时的振的振动、噪、噪声，特声，特别是是对旋旋转零件如零件如轴承的影承的影响是相当大的。响是相当大的。n外形外形误差：零件外表中峰谷的波差：零件外表中峰谷的波长和波和波高之比大于高之比大于1000的不平程度属于外形
4、的不平程度属于外形误差。差。第一节第一节 根本概念根本概念n外表实践轮廓外表实践轮廓外表粗糙度外表粗糙度外形误差外形误差外表波纹度外表波纹度第一节第一节 根本概念根本概念n二、外表粗糙度对零件运用性能的影响二、外表粗糙度对零件运用性能的影响n摩擦和磨损方面：外表越粗糙，摩擦系摩擦和磨损方面：外表越粗糙，摩擦系数就越大，而结合面的磨损越快。数就越大，而结合面的磨损越快。n配合性质方面：对间隙配合来说，外表配合性质方面：对间隙配合来说，外表越粗糙，越易磨损，使任务过程中间隙越粗糙，越易磨损，使任务过程中间隙增大。增大。n疲劳强度方面：外表越粗糙，越易产生疲劳强度方面：外表越粗糙，越易产生疲劳裂纹，
5、使得零件的强度大大减弱。疲劳裂纹，使得零件的强度大大减弱。n耐腐蚀性方面：外表越粗糙，与腐蚀物耐腐蚀性方面：外表越粗糙，与腐蚀物的接触面积就越大，耐腐蚀性能越差。的接触面积就越大，耐腐蚀性能越差。n接触刚度方面：外表越粗糙，结合面面接触刚度方面：外表越粗糙，结合面面积越小，零件的接触刚度越低。积越小，零件的接触刚度越低。第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n一、外表粗糙度评定的主要术语一、外表粗糙度评定的主要术语n1，实践轮廓：实践轮廓是平面与实践外，实践轮廓：实践轮廓是平面与实践外表垂直相交所得的轮廓线，可分为横向表垂直相交所得的轮廓线，可分为横向实践轮廓和纵向实践轮廓。通
6、常指横向实践轮廓和纵向实践轮廓。通常指横向实践轮廓。实践轮廓。第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n2，取样长度，取样长度l：是指丈量或评定外表粗糙度时所规：是指丈量或评定外表粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含五个以上轮廓峰定的一段基准线长度，它至少包含五个以上轮廓峰和谷。取样长度和谷。取样长度L的方向与轮廓走向一致。目的：的方向与轮廓走向一致。目的：在于限制和减弱其他几何外形误差，特别是外表波在于限制和减弱其他几何外形误差，特别是外表波纹度对丈量结果的影响。外表越粗糙，取样长度越纹度对丈量结果的影响。外表越粗糙，取样长度越大，由于外表越粗糙，波距也越大，较大的取样长
7、大，由于外表越粗糙，波距也越大，较大的取样长度才干反映一定数量的微量高低不平的痕迹。度才干反映一定数量的微量高低不平的痕迹。第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n3，评定定长度度Ln：评定外表定外表轮廓所必需的一段廓所必需的一段长度。度。评定定长度包括一个或几个取度包括一个或几个取样长度，由于零件外表度，由于零件外表各部分的外表粗糙不一定很均匀，在一个取各部分的外表粗糙不一定很均匀，在一个取样长度度上往往不能合理地反映某一外表粗糙度特征，故需上往往不能合理地反映某一外表粗糙度特征，故需在外表上取几个取在外表上取几个取样长度来度来评定外表粗糙度。定外表粗糙度。n4，轮廓中廓中线
8、m：轮廓中廓中线m是是评定外表粗糙度数定外表粗糙度数值大小的基准大小的基准线。n轮廓最小二乘中廓最小二乘中线：是在取：是在取样长度范度范围内，内，实践被践被测轮廓廓线上的各点至上的各点至该线的的间隔平方和隔平方和为最小。最小。n轮廓算廓算术平均中平均中线：是在取：是在取样长度范度范围内，将内，将实践践轮廓划分廓划分为上下两部分，且使上下面上下两部分，且使上下面积相等的直相等的直线，即：即：F1F2+ Fn=S1+ S2 + Sm 。第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n基准线n轮廓最小二乘中线n轮廓算术平均中线nF1F2+ Fn =G1+ G2 + Gm第二节第二节 外表粗糙
9、度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n二、外表粗糙度主要二、外表粗糙度主要评定参数定参数n评定参数：国家定参数：国家规范范规定定了了6个个评定参数，其中高度参数定参数，其中高度参数3个，个，间距参数距参数2个，外形参数个，外形参数1个。确定外表粗个。确定外表粗糙度糙度时，可在三，可在三项高度参数中高度参数中选取，只取，只需当用高度参数不能需当用高度参数不能满足外表功能要求足外表功能要求时，才，才选取附加参数。取附加参数。n轮廓算廓算术平均偏向平均偏向Ran微微观不平度十点高度不平度十点高度Rzn轮廓最大高度廓最大高度Ryn优先先选用用轮廓算廓算术平均偏向平均偏向Ra第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评
10、定外表粗糙度轮廓的评定n1，轮廓算术平均偏向，轮廓算术平均偏向Ra：在零件外表一段取样长度：在零件外表一段取样长度L用于用于判别外表粗糙度特征的段中线长度内，轮廓的偏距判别外表粗糙度特征的段中线长度内，轮廓的偏距y是轮廓是轮廓线上的点到中线的间隔，中线以上，线上的点到中线的间隔，中线以上，y为正值；反之为正值；反之y为负值。为负值。Ra是轮廓偏向绝对值，用公式表示为：是轮廓偏向绝对值，用公式表示为：显然，显然，Ra的值越大，那么外表越粗糙。的值越大，那么外表越粗糙。 Ra能客观地反映外表微观几何外形误差，但因遭到计量器具能客观地反映外表微观几何外形误差，但因遭到计量器具功能的限制，不宜用做过于
11、粗糙或太光滑外表的评定参数。功能的限制，不宜用做过于粗糙或太光滑外表的评定参数。第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n2，微观不平度十点高度，微观不平度十点高度Rz：在取样长度内：在取样长度内5个最大的轮廓峰个最大的轮廓峰高高ypi的平均值与的平均值与5个最大的轮廓谷深个最大的轮廓谷深yyi的平均值之和。的平均值之和。显然，显然，Rz的值越大，那么外表越粗糙。的值越大，那么外表越粗糙。 Rz只能反映轮廓的峰高和谷深，不能反映峰顶和谷底的锋利只能反映轮廓的峰高和谷深，不能反映峰顶和谷底的锋利或平钝的几何特性。同时假设取点不同，那么所得或平钝的几何特性。同时假设取点不同，那么所得
12、Rz值不同，因此受值不同，因此受丈量者的客观影响较大。丈量者的客观影响较大。第二节第二节 外表粗糙度轮廓的评定外表粗糙度轮廓的评定n3，轮廓最大高度，轮廓最大高度Ry: 在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓谷在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓谷底线之间的间隔。底线之间的间隔。nRyRy值是微观不平度十点中最高点和最低点至中线的垂值是微观不平度十点中最高点和最低点至中线的垂直间隔之和，因此它不如直间隔之和，因此它不如RzRz值反映的几何特性准确，它值反映的几何特性准确，它对某些外表上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的外对某些外表上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的外表质量有实意图义。表质量有实意图义。第三
13、节第三节 外表粗糙度轮廓的技术外表粗糙度轮廓的技术要求要求n一、一、评定参数的定参数的选择n外表粗糙度参数的外表粗糙度参数的选用原那么：在用原那么：在满足任足任务性能要求性能要求的情况下，尽量把数的情况下，尽量把数值取大。以减少加工取大。以减少加工难度，降低度，降低加工本加工本钱。n评定参数的定参数的选择：如无特殊要求，普通：如无特殊要求，普通仅选用高度参用高度参数。引荐数。引荐优先先选用用Ra值，由于，由于Ra能充分反映零件外表能充分反映零件外表轮廓的特征。以下情况下例外：廓的特征。以下情况下例外：n当外表当外表过于粗糙于粗糙Ra6.3m或或过于光滑于光滑Ra0.025 m时，可，可选用用R
14、z，由于此范，由于此范围便于便于选择用于用于丈量丈量Rz的的仪器器进展丈量；展丈量；n由于由于Ra普通采用触普通采用触针丈量，当零件丈量，当零件资料料较软时普通不普通不用；用；n当丈量面当丈量面积很小很小时，如，如顶尖、刀具的刃部、尖、刀具的刃部、仪表的小表的小元件的外表，可元件的外表，可选用用Ry值。n当零件的疲当零件的疲劳强度和密封性要求度和密封性要求较高高时，不允，不允许零件零件外表出外表出现较深的加工痕迹，可用深的加工痕迹，可用Ry。普通。普通Ry要和要和Ra、Rz结合运用。合运用。第三节第三节 外表粗糙度轮廓的技术外表粗糙度轮廓的技术要求要求n二、二、 参数参数值的的选择n国国标规定
15、采用中定采用中线制来制来评定外表粗糙度，粗糙度的定外表粗糙度，粗糙度的评定参定参数由数由GB/T 1031-1995规定的参数定的参数值中中选取，如附表取，如附表5-1、5-2所示。在常用的参数所示。在常用的参数值范范围内内0.0256.3m引荐引荐优先先选用。用。n普通原那么如下：普通原那么如下：n同一零件上，任同一零件上，任务外表粗糙度外表粗糙度值小于非任小于非任务外表；外表；n摩擦外表粗糙度摩擦外表粗糙度值小于非摩擦外表；小于非摩擦外表；n运运动速度高、速度高、单位面位面积压力大，以及受交力大，以及受交变应力作用的力作用的钢质零件零件圆角、沟槽角、沟槽处、应有有较小的粗糙度；小的粗糙度；
16、n配合性配合性质要求高的配合外表，如小要求高的配合外表，如小间隙的配合外表，受重隙的配合外表，受重载荷作用的荷作用的过盈配合外表，都盈配合外表，都应有有较小的外表粗糙度；小的外表粗糙度；n尺寸精度要求高尺寸精度要求高时，参数，参数值应相相应地地获得小。要求耐腐得小。要求耐腐蚀的零件外表，粗糙度数的零件外表，粗糙度数值应小一些。小一些。n有关有关规范已范已对外表粗糙度要求作出外表粗糙度要求作出规定的，定的，应按相按相应规范范确定外表粗糙度数确定外表粗糙度数值。附表。附表6-2n详细实例例见表表5-2第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n首选规范系列首选规范系列n假设不满足要求可
17、以从补充系列选取假设不满足要求可以从补充系列选取轮廓算术平均偏向Ra规范系列0.012 0.025 0.050 0.100 0.20 0.40 0.80 1.60 3.2 6.3 12.5 25 50 100 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 10.0 16.0 20 32 40 63 80第三节第三节 外表粗糙度轮廓的技术外表粗糙度轮廓的技术要求要求n三、参数三、参数值选用方法：用方法：类比法。比法。
18、n可用可用类比法来确定。普通尺寸公差、外表外形比法来确定。普通尺寸公差、外表外形公差小公差小时，外表粗糙度参数，外表粗糙度参数值也小，但不存在也小，但不存在确定的函数关系。确定的函数关系。n普通的，普通的，设外形公差外形公差为T T，尺寸公差，尺寸公差为ITIT，那，那么它么它们之之间的关系可参照以下的关系可参照以下对应关系：关系：n假假设T0.6ITT0.6IT，那么，那么Ra0.05 ITRa0.05 IT； Rz 0.2 Rz 0.2 ITITnT0.4ITT0.4IT，那么，那么Ra0.025 ITRa0.025 IT； Rz 0.1 IT Rz 0.1 ITnT0.25ITT0.25
19、IT，那么，那么Ra0.012 ITRa0.012 IT； Rz 0.05 Rz 0.05 ITITnT T0.25 IT0.25 IT，那么，那么Ra0.15 TRa0.15 T； Rz 0.6 T Rz 0.6 T n 思索重要性和加工方法思索重要性和加工方法第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注一、外表粗糙度的符号一、外表粗糙度的符号第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n二、外表粗糙度的代号符号及其二、外表粗糙度的代号符号及其标注注na粗糙度高度参数代号及其数粗糙度高度参数代号及其数值(m )；nb附加附加评定参数符号及数定参数符号及数值(RSm 单位位
20、mm)；nc加工要求、加工要求、镀覆、外表覆、外表处置或其它置或其它阐明等明等(m )；nd加工加工纹理方向符号理方向符号图5-16；ne加工余量加工余量mm第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n外表粗糙度的代号符号及其标注外表粗糙度的代号符号及其标注n 工厂中当前运用的符号工厂中当前运用的符号第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n三、外表粗糙度参数的阐明三、外表粗糙度参数的阐明:n外表粗糙度参数的单位是外表粗糙度参数的单位是 m。n标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界限、引出线标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延伸线上，符号的尖端必需从资料
21、外指向或它们的延伸线上，符号的尖端必需从资料外指向被注外表。被注外表。n参数值只注一个时，表示为上限值；注两个值时，参数值只注一个时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值和下限值。表示当允许实测值中，超表示为上限值和下限值。表示当允许实测值中，超越规定值的个数少于总数的越规定值的个数少于总数的16%时为合格。当一切时为合格。当一切实测值不允许超越规定值时，应在图样上标注最大实测值不允许超越规定值时，应在图样上标注最大值值(max)或最小值或最小值(min)。n如按国标选用取样长度，取样长度可省略标注。如按国标选用取样长度，取样长度可省略标注。n外表加工纹理方向：指外表微观构造的主要方向，外表
22、加工纹理方向：指外表微观构造的主要方向，由所采用的加工方法或其它要素构成，普通不标注，由所采用的加工方法或其它要素构成，普通不标注，必要时才规定必要时才规定P127 图图5-16。第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n四、外表粗糙度参数值的选用及标注举例四、外表粗糙度参数值的选用及标注举例第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n1，在同一图样上每一外表只标注一次粗糙度代号，在同一图样上每一外表只标注一次粗糙度代号，且应注在可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延且应注在可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延伸线上，并尽能够接近有关尺寸线，同时符号的尖端伸线上，并
23、尽能够接近有关尺寸线，同时符号的尖端必需从资料外指向加工外表。必需从资料外指向加工外表。第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n2，在不同方向的外表上标注时，代号中的数，在不同方向的外表上标注时，代号中的数字及符号的方向应与尺寸数字的方向一致。字及符号的方向应与尺寸数字的方向一致。第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n3，当零件一切外表都有，当零件一切外表都有一样外表粗糙度要求时，一样外表粗糙度要求时，可在图纸标题栏附近一可在图纸标题栏附近一致标注代号致标注代号P130n4，对不延续的同一外表，对不延续的同一外表，可用细实线相连，其外可用细实线相连，其外表粗糙
24、度代号可注一次。表粗糙度代号可注一次。n5，零件上延续要素及反，零件上延续要素及反复要素孔、槽、齿等复要素孔、槽、齿等的外表，其外表粗糙的外表，其外表粗糙度代号只注一次。度代号只注一次。第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n9，齿轮、渐开线花，齿轮、渐开线花键的任务外表，在图键的任务外表，在图中没有表示出齿形时，中没有表示出齿形时，其粗糙度代号可注在其粗糙度代号可注在分度线上。螺纹外表分度线上。螺纹外表需求标注外表粗糙度需求标注外表粗糙度时，标注在螺纹尺寸时，标注在螺纹尺寸线上。线上。n10，同一外表上有不，同一外表上有不同外表粗糙度要求时，同外表粗糙度要求时，运用细实线分界
25、，并运用细实线分界，并注出尺寸与外表粗糙注出尺寸与外表粗糙度代号。度代号。第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注n五、外表对应加工方法及运用实例五、外表对应加工方法及运用实例外表微外表微观特征特征Ra(m)Rz(m)加工方法加工方法应 用用 举 例例粗糙外表粗糙外表可可见刀痕刀痕2080粗粗车、粗、粗铣、粗、粗刨、刨、钻、锯断等断等粗加工粗加工过的外表，非配合的加的外表，非配合的加工外表，如工外表，如轴端面、倒角端面、倒角钻孔等孔等普通接合面普通接合面可可见加工痕迹加工痕迹1040车、刨、刨、铣、镗、扩孔、粗孔、粗铰、拉、粗磨、拉、粗磨、铣齿轴上不安装上不安装轴承、承、齿轮的非
26、配的非配合外表、箱体合外表、箱体侧面、螺栓孔、面、螺栓孔、铆钉孔、孔、垫圈接触面等圈接触面等微微见加工痕迹加工痕迹520半精加工外表、箱体、套筒等半精加工外表、箱体、套筒等与其他零件接合而无配合要与其他零件接合而无配合要求的外表求的外表看不清加工痕看不清加工痕迹迹2.510接近于精加工外表、箱体上安接近于精加工外表、箱体上安装装轴承的承的镗孔外表、普通孔外表、普通级齿轮的的齿面面第四节第四节 外表粗糙度轮廓的标注外表粗糙度轮廓的标注外表微外表微观特征特征Ra(m)Rz(m)加工方法加工方法应 用用 举 例例重要接合面重要接合面可辨加工痕迹方向可辨加工痕迹方向1.256.3精精车、精、精铰、精、
27、精拉、精磨拉、精磨IT8IT6公差的零件的配合面、公差的零件的配合面、轴颈外表、外表、丝杠任杠任务面、面、较精精细齿轮的的齿面面微辨加工痕迹方向微辨加工痕迹方向0.633.2无法辨加工痕迹方无法辨加工痕迹方向向0.321.6特特别精精细接接合面量合面量块接合接合面面暗光暗光泽面面0.160.8精磨、研磨、普精磨、研磨、普通抛光通抛光精精细机床主机床主轴颈外表、普通外表、普通量量规任任务外表、汽缸套外表、汽缸套内外表内外表亮光亮光泽面面0.080.4超精磨、精抛光、超精磨、精抛光、镜面磨削面磨削精精细机床主机床主轴颈外表、精外表、精细滚动轴承的承的滚道、道、滚珠珠外表、高外表、高压油油泵中柱塞中
28、柱塞和套的配合外表和套的配合外表镜状光状光泽面面0.040.2雾状状镜面面0.020.1镜面磨削、超精面磨削、超精研研高精度量高精度量仪、量、量块的丈量面、的丈量面、光学光学仪器的金属器的金属镜面面镜面面0.010.05第五节第五节 外表粗糙度轮廓的检测外表粗糙度轮廓的检测n外表粗糙度的丈量方法n比较法：将被测外表和外表粗糙度样板直接进展比较，多用于车间，评定外表粗糙度值较大的工件。又分为触觉比较和视觉比较，触觉比较适于检验Ra值为1.2510m的外表，视觉比较适于检验Ra值为0.16100m的外表.这种方法简单易行，但精度较低。n光切法：利用光切原理，用双管显微镜丈量。常用于丈量Rz为0.563m的外表。n干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜丈量。可丈量Rz和Ry值。丈量Rz值为0.0631.0m。n针描法：利用触针直接在被测外表上悄然划过，从而测出外表粗糙度Ra，适宜范围0.045.0m 。n印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模资料，压印在被测零件外表，放在显微镜下间接地丈量被测外表的粗糙度。适用于笨重零件及内外表。第五节第五节 外表粗糙度轮廓的检测外表粗糙度轮廓的检测n丈量本卷须知n丈量方向n丈量部位n丈量部位n外表缺陷nRa、Rz、Ry选定一种丈量方式即可。n在常用范围内优选Ra，可用轮廓仪丈量。n在粗糙度很小或很大时，用干涉显微镜测Rz。
