表面结构课件.ppt

1、11.粗糙度轮廓的评定（了解）2.粗糙度轮廓参数的选择与表面结构的标注（掌握）3.粗糙度轮廓的测量方法（了解）本章重点35 5.1 .1 概述概述 粗糙度的定义：粗糙度的定义：由加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切由加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的屑分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动所引起的微观几何形状误差，称为表面高频振动所引起的微观几何形状误差，称为表面粗糙度。粗糙度。5 截面轮廓误差放大曲线截面轮廓误差放大曲线1mm 表面粗糙度表面粗糙度 1mm10mm 形状误差形状误差5.1.1 表面粗糙度的界定表面粗糙度的界定传统界定传统界

2、定6实际表面呈复合特征实际表面呈复合特征 且不同的加工、使用功能且不同的加工、使用功能（例如（例如手表芯轴手表芯轴与与汽车轮轴汽车轮轴）表面粗糙度成分表面粗糙度成分波纹度成分波纹度成分形状误差成分形状误差成分 要求要求获得与使获得与使用功能相关的用功能相关的5.1.2 5.1.2 粗糙度轮廓对零件使用性能的影响粗糙度轮廓对零件使用性能的影响 1 1对摩擦和磨损的影响对摩擦和磨损的影响2 2对配合性质的影响对配合性质的影响3 3对零件强度的影响对零件强度的影响4 4对耐腐蚀性的影响对耐腐蚀性的影响5 5对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响1.1.影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形。影响两

3、接触表面间的摩擦、磨损和接触变形。表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积减小，接触部分压力增加。表面越粗糙，接触面积越小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力也增加，磨损也越快。2.影响配合性质 表面粗糙使间隙配合R的间隙增大；过盈配合的过盈减小；过渡配合变松。3.影响疲劳强度 表面微观不平度的凹痕越深，其底部曲率半径越小，则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性越大，疲劳强度就越低。4.影响耐腐蚀性 腐蚀介质在表面凹谷聚集，不易清除，产生金属腐蚀。表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖，零件抗腐蚀能力越差5.5.表面粗糙度对零件结合面的密封性能表面反射 能力和外观质量等都有影响。115.2.1 评定对象

4、测量和评定粗糙度的对象是实际轮廓。实际轮廓是平面与实际表面垂直相交所得的轮廓线。如图所示。5.2.2 评定基准1.取样长度2.评定长度3.中线14llllllrrrrrn取样长度lr 取样长度是在测量表面粗糙度时的一段与轮廓总的走向一致的长度。规定和选择这段长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响，表面越粗糙，取样长度应越大。取样长度范围内至少包括五个以上的轮廓峰和谷。-评定表面轮廓所必需的一段长度评定表面轮廓所必需的一段长度ln=l n （n=1、2、3）评定长度包括一个或几个取样长度。由于被测表面上各处的表面粗糙度不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映被测表面的粗

5、糙度，所以需要在几个取样长度上分别测量，取其平均值作为测量结果。国家标准推荐：ln=5lr。对均匀性好的表面，可选ln5lr。中线 中线是用以评定表面粗糙度参数的给定线。有下列两种：（1）轮廓的最小二乘法 轮廓的最小二乘中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z(x)的平方和为最小。（2）轮廓的算术平均中线 轮廓的算术平均中线是指具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致并划分实际轮廓为上下两部分，且使上下两部分的面积相等的基准线。17X Xz zllrn其中；a)为轮廓最小二乘中线 b)为轮廓的算术平均中线18Ra/um0.000.020.020.

6、100.12.02.010.010.080.0Rz/um0.020.100.100.500.5010.010.050.050.0320lr/mm0.080.250.82.58.0ln/mm（ln5lr）0.41.254.012.540.00.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.51015202530405060708090Rmr(c)的数值的数值191）高度评定参数高度评定参数2）高度均化评定参数高度均化评定参数 -轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差3）间距均化评定参数间距均化评定参数 -轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度 RSm4）形状均化评定

7、参数）形状均化评定参数 -轮廓支承长度率轮廓支承长度率Rmr(c)201 1）高度评定参数）高度评定参数 轮廓最大峰高轮廓最大峰高Rp 轮廓最大谷深轮廓最大谷深Rv 轮廓最大高度轮廓最大高度Rz 轮廓总高度轮廓总高度21 轮廓最大峰高轮廓最大峰高lrZxZiXsi 轮廓最大谷深轮廓最大谷深-max-max 轮廓最大高度轮廓最大高度 轮廓总高度轮廓总高度Rt-长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的 距离距离-长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间 的距离的距离22ZxZpiZviXsiRa-内，被测实际轮廓上内，被测实际轮廓上01().lr

8、R aZxdxlrRa=Zin1 i=1 n近似表示：近似表示：23lrZxZiZpiZviXsi-取样长度内，轮廓单元宽度的平均值取样长度内，轮廓单元宽度的平均值RSm=11niiX sn RSm 24C1 C2 M l(c)lnM l(c)i峰顶线峰顶线Rmr(c)-在给定的水平位置在给定的水平位置c上上,轮廓的实体材料长度轮廓的实体材料长度 Ml(c)与评定长度与评定长度ln之比之比 当给定水平位置当给定水平位置C1时，时，Rmr(c)=M l(c)i/ln；当给定水平位置当给定水平位置C2时，时，Rmr(c)=M l(c)/ln=100%25 表粗糙度表粗糙度评定参数评定参数的数值的数

9、值0.0120.0250.050.1501000.81.60.20.43.26.312.525 Ra 的数值的数值(um)0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600 Rz 的数值的数值(um)265.3.3 5.3.3 表面结构在其它文件中的标注表面结构在其它文件中的标注275 5.3 3.1 .1 粗糙度粗糙度的选择的选择1.参数选择原则参数选择原则（1）如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用优先选用Ra值，因为值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的能充分反映零件表面轮廓的特征；特征

10、；（2）对某些不允许出现较大加工痕迹和受交变应对某些不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表面力作用的表面,应选择应选择Ra与与Rz联用；联用；（3）当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用仪表的小元件的表面，可选用Rz值。值。282.2.的选择的选择1）方法：类比法）方法：类比法2）原则：）原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷、交变应力的表面要小；受循环载荷、交变应力的表面要小；配合要求高、联接要求可靠、受重载

11、的表面粗糙度值都应小配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小；要求防腐、密封性能好或外表美观的表面要小；要求防腐、密封性能好或外表美观的表面要小；29 3）协调与尺寸公差和表面形状公差的关系）协调与尺寸公差和表面形状公差的关系 一般情况下，表面粗糙度参数值与尺寸公差（一般情况下，表面粗糙度参数值与尺寸公差（IT）、）、表面形状公差（表面形状公差（t）之间有一定的对应关系：）之间有一定的对应关系：若若 t0.6 IT，则，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT t0.4 IT，则

12、，则Ra0.025 IT；Rz 0.1 IT t0.25 IT，则，则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT t0.25 IT，则，则Ra0.15 t；Rz 0.6 T但也不存在确定的函数关系但也不存在确定的函数关系,如机床的手轮或手柄。如机床的手轮或手柄。301.表面结构的图形符号表面结构的图形符号2.表面结构完整图形符号的组成表面结构完整图形符号的组成3132基本符号基本符号:6060 表面粗糙度基本图形符号表面粗糙度基本图形符号H1 1.4hH2=2 H1h 字高字高数字与字母高度数字与字母高度符号的线宽符号的线宽高度高度H1高度高度H22.50.253.5870.710211011

13、43033表表 面面 粗粗 糙糙 度度 符符 号号用用获得的表面获得的表面用用的方法获得的表面的方法获得的表面用用的方法获得的表面的方法获得的表面横线上用于标注有关参数和说明横线上用于标注有关参数和说明符符 号号 意意 义义 及及 说说 明明表示所有表面具有相同的表面粗糙表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求度要求2、表面结构完整图形符号的组成、表面结构完整图形符号的组成a处为表面结构的单一要求；处为表面结构的单一要求；a和和b处标注两个或多个表面结构要求处标注两个或多个表面结构要求c处标注加工方法，如车、铣、磨处标注加工方法，如车、铣、磨 d处标注加工纹理方向如、处标注加工纹理方向如、X、Me

14、处标注加工余量（处标注加工余量（mm）；）；5.3.3表面结构要求在图样和其他 技术产品文件中的注法 按照国标的规定，表面结构的注写和读取按照国标的规定，表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致，可以标注在方向与尺寸的注写和读取方向一致，可以标注在轮廓线上，符号应从材料外指向并接触表面。轮廓线上，符号应从材料外指向并接触表面。必要时，表面结构符号也可以用带箭头或黑点的必要时，表面结构符号也可以用带箭头或黑点的指引线引出标注。指引线引出标注。在不致引起误解时，粗糙度可表在在不致引起误解时，粗糙度可表在尺寸线上或形位公差的框格的上方。尺寸线上或形位公差的框格的上方。如果工件的多数表面有相

15、同的粗糙度，如果工件的多数表面有相同的粗糙度，则其表面粗糙度可统一标注在图样的标题栏附近则其表面粗糙度可统一标注在图样的标题栏附近。当多个表面具有相同的粗糙度或图纸空间有限时，可用带字母的完整符号，以等式的形式，在图形或标题栏的附近，对有相同的粗糙度的表面进行简化标注。第四节第四节 粗糙度轮廓的检测粗糙度轮廓的检测 常用的表面粗糙度的检测方法有比较法、光切法、常用的表面粗糙度的检测方法有比较法、光切法、干涉法和针描法。干涉法和针描法。一、比较法一、比较法 比较法是将被测零件表面与标有一定评定参数的表比较法是将被测零件表面与标有一定评定参数的表面粗糙度标准样本进行比较，从而估计出被测表面面粗糙度

16、标准样本进行比较，从而估计出被测表面粗糙度的一种测量方法。粗糙度的一种测量方法。二、光切法二、光切法 光切法是应用光切原理光切法是应用光切原理来测量表面粗糙度的一种来测量表面粗糙度的一种测量方法。测量方法。常用的测量仪器是光切常用的测量仪器是光切 显微镜，又称双管显微镜显微镜，又称双管显微镜光切显微镜主要用于测定光切显微镜主要用于测定Rz和和Ry，测量范围，测量范围一般为一般为0.8100m。三、干涉法 干涉法是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种测量方干涉法是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种测量方法。法。常用仪器是干涉显微镜常用仪器是干涉显微镜 干涉法主要用于测量干涉法主要用于测量表面粗

17、糙度的表面粗糙度的Rz和和Ry值，值，其测量范围通常为其测量范围通常为0.050.8m。干涉法不适于干涉法不适于测量非规则表面测量非规则表面（如磨、研磨等）的（如磨、研磨等）的XSi。四、针描法四、针描法 针描法是一种接触时测量表面粗糙度的方法，针描法是一种接触时测量表面粗糙度的方法，常用的仪器是电动轮廓仪，该仪器可以直接常用的仪器是电动轮廓仪，该仪器可以直接显示显示Ra值。值。电动轮廓仪就是针描法测定表面电动轮廓仪就是针描法测定表面粗糙度的常用仪器。粗糙度的常用仪器。国产国产BCJ-2型电动轮廓仪外形如图所示型电动轮廓仪外形如图所示国产BCJ-2型电动轮廓仪测量原理 将被测工件1放在工作台6的定位块7上，调整工件（或驱动箱4）的倾斜度，使工件被测表面平行于传感器3的滑行方向。调整传感器及触针2的高度，使触针与被测表面适当接触。启动电动机，使传感器带动触针在工件被测表面滑行。由于被测表面有微小的峰谷，使触针在滑行的同时还沿轮廓的垂直方向上下运动。触针的运动情况实际上反映了被测表面轮廓的情况。将触针运动的微小变化通过传感器转换成电信号，并经计算和处理，便可由指示表5直接显示出Ra的大小。46