第三章精度设计与质量控制

第三章表面粗糙度表面粗糙度与微观表面质量表面粗糙度国家标准介绍表面粗糙度的选择与应用表面粗糙度的测量§3.1表面粗糙度与微观表面质量由于切削过程中的：刀痕切屑分离时的塑性变形刀具和被加工表面间的摩擦工艺系统中的高频振动等。1、产生的原因及定义：加工表面上留下的凸凹不平的痕迹，这些痕迹是由许多微小的凸峰和凹谷组成的，其微小峰谷的高低以及细密程度构成的微观几何形状特性称为表面粗糙度。2、表面粗糙度、表面波纹度、形状误差的划分(1)波距小于1mm，属于微观几何形状误差——表面粗糙度。(2)波距10mm以上的且不呈明显周期性变化的——宏观的几何形状误差。(3)波距介于1~10mm的并呈周期性变化的——表面波纹度3、表面粗糙度对零件性能的影响⑴影响零件的耐磨性⑵影响零件配合性质⑶影响零件的疲劳强度⑷影响零件的接触刚度⑸影响零件的抗腐蚀性零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等4、国家标准的演变1983年称表面粗糙度GB1031-68GB131-74GB3505-83术语定义及参数GB1031-83参数及其数值GB131-83表面粗糙代号及其注法GB/T3505-2000GB/T1031-1995GB/T131-1993表面光洁度GB6060.1-85表面粗糙度比较样块铸造表面；GB6060.2-85表面粗糙度比较样块磨、车、镗、铣、插及刨加工表面；GB6060.3-86表面粗糙度比较样块电火花加工表面；GB6060.4-87表面粗糙度比较样块抛光加工表面；BG6060.5-88表面粗糙度比较样块(喷)丸、喷砂加工表面；GB6061-85轮廓法测量表面粗糙度的仪器-术语；GB6062-85轮廓法触针式表面粗糙度测量仪—轮廓记录仪及中级制轮廓计；GB10610—89触针式仪器测量表面粗糙度的规则和方法；GB/T12472—2003木制件表面粗糙度参数及其数值§3.2表面粗糙度GB介绍一、主要术语及定义1.取样长度l定义：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。作用：为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响取法：一般在一个取样长度内应包含５个以上的波峰和波谷。2、评定长度ln定义：在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。作用：反映加工表面的不均匀性。取法：最小的评定长度等于取样长度；由5个连续取样长度构成的评定长度为标准的评定长度。一、主要术语及定义（2）包络线制(E制):适于非切削加工表面中线制(M制):GB及ISO推荐采用3、评定基准轮廓中线m：以轮廓中线为评定表面粗糙度数值的基准线。中线位置的确定方法有两种：min12niiy（1）轮廓最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓线上各点的轮廓偏距的平方和为最小的线。即：（2）轮廓算术平均中线m：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线。即：F1+F3+…+F2n-1=F2+F4+…+F2n一、术语及定义（3）一、主要术语及定义（4）4、表面加工纹理二、评定参数及定义GB规定：三个与轮廓幅度有关的参数(基本评定参数)：轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry二个与轮廓间距有关的参数：轮廓微观不平度平均间距Sm轮廓单峰平均间距S一个与微观形状有关参数:轮廓支承长度率tp1、微观不平度十点高度Ｒz（1）定义在取样长度内，５个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。即：55151iviipizyyR55151jjiizhhR或1、微观不平度十点高度Ｒz特点优点：简单、直观缺点：不反映形状RzRz2、轮廓算术平均偏差Ra定义：在取样长度内，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，即niiaynR11或3、轮廓最大高度Ｒy定义：在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。Ry=︱ypmax︱+︱yvmax︱Ry4、轮廓微观不平度平均间距Sm定义：在取样长度内，轮廓微观不平度的间距的Smi平均值。所谓Smi是指一个轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。5、轮廓单峰平均间距S定义：在取样长度内，轮廓单峰Si间距的平均值。所谓Si是指两相邻单峰的最高点之间沿中线方向上的距离。6、轮廓支承长度率tP定义：在取样长度内，一平行于中线且与峰顶线相距为C的线与轮廓峰相截所得到的各段截线之和与取样长度之比。计算式如下：ηp:轮廓支承长度tp—轮廓的形状特性参数Ra,Sm等是相同的,但对零件功能的影响?总结：高度方向的评定参数：轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry间距参数：轮廓微观不平度平均间距Sm轮廓单峰平均间距S形状特性参数：轮廓支承长度率tp三、评定参数的数值规定及图样标注1、评定参数的数值规定Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100GB规定的表面粗糙度评定参数允许值为见表3-1~表3-4：RzRy0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600Rz、Ry的补充系列0.0320.0400.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.010.016．0203240638012516025032050063010001250Ra的补充系列0.0080.0100.0160.0200.0320.0400.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.010162032406380表3-1表3-21、评定参数的数值规定（续）tp%1015202530405060708090RaμmRz、Ryμmlmmlnmm≥0.008～0.020.02~0.10.1~2.02.0~10.010.0~80.0≥0.025～0.100.10~0.500.50~10.010.0~50.050.0~3200.080.250.82.58.00.41.254.012.540.0表3-4选用tp时，必须同时给出轮廓水平截距C的数值。C值多用Ry百分数表示。表3-5取样长度、评定长度与评定参数的对应关系若取样长度l按表3-5选定时，在图样上省略不标，否则应在图样上标注出取样长度。2、表面粗糙度代号及标注基本符号，表示表面可用任何方法获得。仅适用于简化代号标注。表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、钻、磨、电火化加工等表示表面是用不去除材料的方法获得。如铸、锻、冲压、冷轨等表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求(1)、表面粗糙度的符号（2）、Ra的标注当选用Ra时，可省略代号Ra，只注出Ra值。2、表面粗糙度代号及标注（2）用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2μm。用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2μm。用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2μm。用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2μm。用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2μm。用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2μm。用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2μm，下限值为1.6μm。用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2μm，最小值为1.6μm。3.23.23.21.63.23.2max3.2max3.2max3.2max1.6min表面粗糙度Ra的标注示例：2、表面粗糙度代号及标注（3）（3）Ry、Rz的标注当选用Ry、Rz时，需在允许值前加注Ry、Rz。用任何方法获得的表面，Ry的上限值为3.2μm。用任何方法获得的表面，Ry的最大值为3.2μm。用去除材料方法获得的表面，Rz的上限值为6.3μm。用去除材料方法获得的表面，Rz的最大值为3.2μm。用去除材料方法获得的表面，Ra的上限值为3.2μm，Ry的上限值为12.5μm。用去除材料方法获得的表面，Ra的最大值为3.2μm，Ry的最大值为12.5μm用去除材料方法获得的表面，Ra的上限值为3.2μm，下限值为1.6μm。用去除材料方法获得的表面粗糙度，Rz的最大值为3.2μm，最小值为1.6μm。Ry3.2Rz6.3Rz3.2Rz1.63.2Ry12.5Ry3.2maxRz6.3max3.2maxRy12.5maxRz3.2maxRz1.6min2、表面粗糙度代号及标注（4）（4）表面粗糙度的其它规定根据零件表面的功能需要和表面粗糙度高度参数值的测量要求等，还可以对表面粗糙度的标注作出其它一些规定，包括l、S、Sm、tp、指定加工方法、加工纹理方向的控制和加工余量等。α1、α2表示粗糙度高度参数代号及数值μm。b表示加工要求，镀涂或其它表面处理。c表示取样长度（mm）或表面波纹度。d表示加工纹理方向符号e表示加工余量(mm).f表示粗糙度间距参数值(mm)或轮廓支承长度率。2、表面粗糙度代号及标注（5）GB131新修订版单一表面结构要求的位置：表面结构参数符号，数字极限值和传输带/取样长度。加工方法加工余量加工纹理和方向两个或多个表面结构要求。例1：例2：例3：图形法标注时：2、表面粗糙度代号及标注（6）GB131-1983与GB/T131-1993标注的比较3.23.2max3.2GB131-83：Ra3.2μm为最大允许值GB131-93：Ra3.2μm为上限值GB131-93：Ra3.2μm为最大允许值GB131-93规定：当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图中标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；当要求在表面粗糙度参数所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。2、表面粗糙度代号及标注（7）表面粗糙度标注方法示例在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号、代号。表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、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表面当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，统一注在图样的右上角，并加“其余”二字§3.3表面粗糙度的选择与应用一、评定参数的选择二、参数允许值的确定三、正确的图样标注一、评定参数的选择首先应考虑零件使用功能要求的侧重及各评定参数的特征，其次应考虑仪器设备条件等因素。推荐优先选用Ra值，通常采用电动轮廓仪用针描法进行测量，其测量范围是0.025-6.3μm。Rz也是一个常用的基本评定参数，因为该参数直观易测，一般光学仪器：双管显微镜、干涉显微镜等即可测量。对于某些不允许出现较大的加工痕迹的零件表面，以及对疲劳强度要求较高的表面，可以在选择大Ra或Rz的时，加选Ry。对于仪表、轴承行业中的小零件，难以取得规定的取样长度，选用Ry。当某些关键零件的主要表面有更多的功能要求时,就需要选用Sm、S来控制微观不平度横向间距的细密度。在数值相同的情况下，对表面耐磨性有一定的要求时，需加选tp来进一步控制和保证加工表面的质量。二、参数允许值的确定表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值（tp值反之）。具体选用时，采用类比法确定表面粗糙度参数值，再对比具体的工作条件做适当的调整，调整过程中应注意以下几点：①同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；②摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面，滚动摩擦表面高于滑动摩擦表面，运动速度高、单位面积承受压力大的表面粗糙度要求高些；③承受交变载荷的表面及容易引起应力集中的部分，粗糙度要求高些；④对配合性质有稳定可靠性要求的表面，粗糙度要求应高些；⑤配合性质相同时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度要求要高些；⑥对特殊用途的零件，表面粗糙度参数值的选择应按照特殊要求考虑。二、参数值的确定方法（２）应考虑尺寸公差、形状公差、表面粗糙度三者之间的关系一般尺寸公差、形状公差小时，