任务四零件表面粗糙度检测

目录任务目标...............................................................................................................2任务描述...............................................................................................................2任务内容.......................................................................................................2实施条件.......................................................................................................3程序与方法...........................................................................................................3步骤一检测要求分析...................................................................................3步骤二表面粗糙度的选用.........................................................................7步骤三表面粗糙度的检测方法...............................................................11步骤四表面粗糙度检测.........................................................................15巩固与拓展.........................................................................................................15任务四零件表面粗糙度检测任务目标通过本任务的学习，学生达到如下目标：□了解表面粗糙度的概念、术语；□了解表面粗糙度的评定基础与评定参数；□掌握表面粗糙度在工程图样上的标注方法；□熟练掌握表面粗糙度的选用原则与方法；□熟悉表面粗糙度常用检测方法及粗糙度表面粗糙度比较样块的使用。任务描述任务内容图4-1是减速器输出轴的零件图，在零件图上我们看到许多Ra0.8、Ra3.2这样的符号，这些符号是什么意思呢？它们标注在零件图上具有什么作用呢？这些技术指标又是如何评定和测量的呢？本任务通过对减速器输出轴零件上表面粗糙度的识读，了解表面粗糙度的概念以及其在零件图中的作用，正确理解常用的粗糙度评定参数，合理选用表面粗糙度参数值，正确识读和标注零件的表面粗糙度要求，完成对减速器输出轴主要表面粗糙度的检测。图4-1减速器输出轴零件图笔记实施条件1.生产车间或实训基地，供学生见习、了解各种常用检测设备。2.减速器输出轴零件图、多媒体课件及必要的参考资料，供学生自主学习时获取必要的信息。程序与方法步骤一检测要求分析相关知识零件表面加工后，看起来很光滑，但若用放大镜观察，则会发现零件表面有明显高低不平的粗糙痕迹。这种零件加工表面上所存在的较小间距的峰谷组成的微观几何特性称为表面粗糙度，其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差，也被称为微观不平度。表面粗糙度与零件表面的加工方法、刀刃形状和走刀量等各种因素都有密切关系，它是评定零件表面质量的重要技术指标之一，对零件的装配、工作精度、疲劳强度、耐磨、抗腐蚀和外观等都会有显著影响。一、表面粗糙度的评定根据GB/T10610-2009《产品几何技术规范表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》规定，为了评定表面粗糙度的数值大小及其量值统一，需要确定取样长度、评定长度和基准线。1.取样长度取样长度是指评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，如图4-2所示。规定取样长度是为了限制和减弱宏观几何形状误差，特别是表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响，客观真实的反映零件的表面质量。标准规定取样长度按表面粗糙程度合理取值，通常应包含至少5个轮廓峰和轮廓谷。取样长度的方向与走向一致，一般表面越粗糙，取样长度就越大，具体可参照表4-1。图4-2取样长度和评定长度表4-1取样长度与评定长度的选用值Ra（μm）Rz,Ry（μm）取样长度l(mm)评定长度ln(ln=5l)(mm)≥0.008-0.020.025-0.10.080.4基准线＞0.02-0.10.1-0.50.251.25＞0.1-0.20.5-10.00.84.0＞2.0-10.010.0-50.02.512.5＞10.0-80.850-3208.040.02.评定长度评定长度是由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一表面的粗糙度的特性规定在评定时所必需的一段表面长度，它包括一个或几个取样长度。表面形貌不均匀的表面，宜选用较长的评定长度，如表4-1所示。3.基准线评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线称为基准线，以中线为基准线评定轮廓表面粗糙度参数值大小有一下两种：（1）轮廓最小二乘中线轮廓最小二乘中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。它是指在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小，图4-3。图4-3最小二乘中线（2）轮廓算数平均中线轮廓算数平均中线是指在取样长度内，划分实际轮廓为上、下两部分，且使上、下两部分面积相等的线，即F1+F2+…+Fn=F′1+F′2+…+F′n，用他近似地代替最小二乘中线，如图4-4所示。图4-4算术平均中线二、表面粗糙度的评定参数国家标准GB/T3505-2009和GB/T1031-2009中规定了6个评定参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数2个，形状特性的参数1个。高度参数是目前评定表面粗糙度的主要参数，包括轮廓算数平均偏差Ra，轮廓最大高度Ry和微观不平度十点高度Rz。只有在高度参数不能满足表面质量要求时，才根据功能要求增加选用其他参数作附加参数。1.轮廓算术平均偏差Ra在取样长度l内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的算术平均值，如图4-5所示，可以表示为：niilyndxylRa1011图4-5Ra值的评定2.轮廓最大高度Ry在取样长度l内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的最大距离，如图4-6所示。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。maxmaxvpyyRy图4-6Rz和Ry的评定3.微观不平度十点高度Rz在取样长度内，5个最大的轮廓峰高ypi的平均值与5个最大的轮廓谷深yvi的平均值之和，即。5151)(51iviipiyyRz式中ypi和yvi分别是实际轮廓线上峰高和谷深。三、表面粗糙度在图样中的标注GB/T131-2006规定了零件表面粗糙度符号、代号及其在图样上的注法。1.表面粗糙度符号表面糙度符号的画法和意义如下表4-2所示：表4-2表面粗糙度符号提示：完工零件的表面按检验规范检测后，需与图样上给定的极限比较，以判定其是否合格。极限值判断规则有如下两种：（1）16%规则运用本规则时，当被检表面测得值中，超过极限值的个数不多于总个数的16%时，该表面是合格的。（2）最大规则运用本规则时，被检的整个表面上测得的值一个也不应超过给定极限值。16%规则是所有表面粗糙度要求标注的默认规则。4-7表面粗糙度参数的标注符号名称符号意义及说明基本符号H1=hH2=2h表示用任何方法获得的表面。不加注粗糙度参数值或其他说明时，仅适用简化代号标注扩展图形符号基本符号加一短画，表示表面是用去除材料的方法获得的，例如车、铣、钻、磨、剪切、腐蚀、抛光、气割、电火花加工等基本符号加一小圆，表示表面是用不去除材料的方法获得的，例如铸造、锻造、热轧、冲压、粉末冶金等。或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道工序的状况）完整图形符号在上述三个符号的长边上均可加一横线，用于标注有关参数和说明在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求2.表面粗糙度代号由表面度符号及其他表面特征要求的标注，组成了表面粗糙度的代号。表面特征各项规定在基本符号中注写的位置如图4-7所示。图中各项符号表示的含义为：a——表面粗糙度高度参数允许值（μm）；b——加工方法，镀涂或其他表面处理；c——取样长度（mm）；d——加工纹理方向符号；e——加工余量（mm）；f——表征间距或形状特征的参数。高度参数选用Ra时，可以省略其代号而只标注允许值。参数为Rz或Ry时，允许值前必须注出相应的参数符号。如果取样长度按标准选用时，则可省略标注。对其他附加要求，如加工方法、加工纹理方向、加工余量等附加参数，可根据需要确定是否标注。应用示例见表4-3。表4-3表面粗糙度代号应用示例代号含义表示表面用非去除材料的方法获得，单向上限值，轮廓算术平均偏差Ra为25μm表示表面用去除材料的方法获得，单向上限值，轮廓最大高度Rz为0.8μm表示表面用去除材料的方法获得，单向上限值，轮廓算术平均偏差Ra为3.2μm表示表面用去除材料的方法获得，双向极限值，轮廓算术平均偏差Ra的上限值为3.2μm，下限值为0.8μm表示表面用任意加工方法获得，单向下限值，轮廓算术平均偏差Ra为3.2μm3.表面粗糙度代（符）号在图样上的标注表面结构要求对每一表面一般只标注一次，并尽可能注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。除非另有说明，所标注的表面结构要求是对完工零件表面的要求。表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线或其延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面，代号中数字及符号的注写方向与尺寸数字方向一致。当零件大部分表面具有相同的表面粗糙度时，对其中使用最多的一种符号、代号可统一标注在图样的右上角，并加注“其余”两字，统一标注的代号及文字高度，应是图形上其它表面所注代号和文字的1.4倍。标注示例如图4-8。图4-8工程图样中标注示例做一做仔细阅读图4-1减速器输出轴零件图，查阅相关资料，进行分析。1.图中0.020.0845、0.0210.00655、0.0100.00758以及0.0180.06114等主要表面的粗糙度值是多少？2.它们表示什么含义？步骤二表面粗糙度的选用相关知识表面粗糙度对零件使用情况有很大影响。一般说来，表面粗糙度数值小，会提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件的加工费用会增加。因此，要正确、合理地选用表面粗糙度数值。在设计零件时，表面粗糙度数值的选择，提示：表面粗糙度参数的单位是μm。注写Ra时，可以只写数值；注写Rz时，应同时注Rz和数值。只标注一个值时，表示为上限值；标注两个值时，表示为上限值和下限值。是根据零件在机器中的作用决定的。例如减速器输出轴上0.0210.00655轴颈部分要与轴承相配合，表面粗糙度数值应选择的小些，52的轴身部分没有配合要求，表面粗糙度数值选择的大些。具体数值可按表4-4选择或查设计手册。总的原则是：在保证满足技术要求的前提下，选用较大的表面粗糙度数值。参数值的选择通常采用类比法，设计者首先选择类似零件为依据，经过分析比较，取长补短，初步确定其设计表面粗糙度参数值。具体选择时，可以参考下述原则：1.工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。2.摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小。摩擦表面的摩擦速度越高，所受的单位压力越大，则应越高；滚动磨擦表面比滑动磨擦表面要求粗糙度数值小。3.对间隙配合，配合间隙越小，粗糙度数值应越小；对过盈