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表面(粗糙度)结构1表面(粗糙度)结构一、表面粗糙度的基本概念二、表面粗糙度的评定三、粗糙度参数及数值的选择四、表面粗糙度在图样上的标注表面(粗糙度)结构2表面结构什么是表面结构?表面结构是表面粗糙度、表面波纹度、表面缺陷、表面几何形状的总称。表面结构的形成:大多数表面是由于粗糙度、波纹度及形状误差综合影响产生的结果。由于三种特性对零件功能影响各不相同,所以,分别测出它们是很有用的。表面(粗糙度)结构3放大的表面轮廓表面粗糙度轮廓波纹度轮廓形状误差轮廓波距表面粗糙度、表面波纹度和形状误差,三者通常按波距(间距)来划分:波距小于1mm的属于表面粗糙度;波距在1~10mm的属于表面波纹度;波距大于10mm的属于形状误差。表面(粗糙度)结构4放大的表面轮廓表面粗糙度轮廓波纹度轮廓形状误差轮廓波距表面粗糙度、表面波纹度和形状误差,也可按波距和幅度的比值来划分:比值小于50的属于表面粗糙度;比值在50~1000的属于表面波纹度;比值大于1000的属于形状误差。表面(粗糙度)结构5一、表面粗糙度的基本概念表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、美观程度都有重大影响。为了正确地测量和评定表面粗糙度以及在零件图上正确地标注其要求,以保证零件的互换性,我国发布了GB/T10610-1998《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》GB/T3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数》GB/T15757-2002《产品几何技术规范(GPS)表面缺陷术语、定义及参数》GB/T131-2006《产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法》表面(粗糙度)结构6一、表面粗糙度的基本概念1.定义加工表面上具有的间距很小的微小峰谷所形成的微观几何形状特征。表面(粗糙度)结构72.产生的原因由于切削过程中的刀痕,切屑分离时的塑性变形,刀具与工件表面之间的摩擦以及工艺系统的高频振动等原因所形成。工件刀具v切屑表面(粗糙度)结构83.对零件使用性能的影响(1)耐磨性相互运动的两零件表面,只能在轮廓的峰顶间接触,当表面间产生相对运动时,峰顶的接触将对运动产生摩擦阻力,使零件磨损。相互运动的表面越粗糙,实际有效接触面积就越小,压应力就越大,磨损就越快。表面粗糙度影响润滑的有效性,也影响润滑破坏以后粗糙峰之间碰撞的概率和严酷程度(应力水平和变形大小)。表面(粗糙度)结构93.对零件使用性能的影响(2)配合性质的稳定性相互配合的表面微小峰被去掉后,它们的配合性质会发生变化。对于过盈配合,由于压入装配时,零件表面的微小峰被挤平而使有效过盈减小,降低了联结强度;对于有相对运动的间隙配合,工作过程中表面的微小峰被磨去,使间隙增大,影响原有的配合要求。表面(粗糙度)结构103.对零件使用性能的影响(3)耐疲劳性受交变应力作用的零件表面,疲劳裂纹易在微小谷的位置出现,这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中,使材料的疲劳强度降低,导致零件表面产生裂纹而损坏。表面(粗糙度)结构113.对零件使用性能的影响(3)耐疲劳性受交变应力作用的零件表面,疲劳裂纹易在微小谷的位置出现,这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中,使材料的疲劳强度降低,导致零件表面产生裂纹而损坏。表面(粗糙度)结构123.对零件使用性能的影响(3)耐疲劳性受交变应力作用的零件表面,疲劳裂纹易在微小谷的位置出现,这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中,使材料的疲劳强度降低,导致零件表面产生裂纹而损坏。表面(粗糙度)结构133.对零件使用性能的影响(3)耐疲劳性受交变应力作用的零件表面,疲劳裂纹易在微小谷的位置出现,这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中,使材料的疲劳强度降低,导致零件表面产生裂纹而损坏。表面(粗糙度)结构143.对零件使用性能的影响(3)耐疲劳性受交变应力作用的零件表面,疲劳裂纹易在微小谷的位置出现,这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中,使材料的疲劳强度降低,导致零件表面产生裂纹而损坏。表面(粗糙度)结构15在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质,由于其与零件的材料不同,故而形成电位差,对零件产生电化学腐蚀。表面越粗糙,电化学腐蚀越严重。3.对零件使用性能的影响(4)抗腐蚀性表面(粗糙度)结构16在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质,由于其与零件的材料不同,故而形成电位差,对零件产生电化学腐蚀。表面越粗糙,电化学腐蚀越严重。3.对零件使用性能的影响(4)抗腐蚀性表面(粗糙度)结构17在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质,由于其与零件的材料不同,故而形成电位差,对零件产生电化学腐蚀。表面越粗糙,电化学腐蚀越严重。3.对零件使用性能的影响(4)抗腐蚀性表面(粗糙度)结构18密封件表面存在微小的峰谷时,密封性变差。对于静态密封表面,密封面上的凸凹不平在密封面间留下微隙,会引起渗漏;对于动态密封表面,由于有相对运动,表面间应含有润滑油层,表面不能太光滑,以便储存润滑油。3.对零件使用性能的影响(5)耐密封性表面(粗糙度)结构19由于表面的凸凹不平,实际表面间的接触面积有的只有公称面积的百分之几。接触面积愈小,单位面积受力就愈大,粗糙峰顶处的局部变形也愈大,接触刚度便会降低,影响机件的工作精度和抗振性。3.对零件使用性能的影响(6)表面接触刚度表面(粗糙度)结构20由于表面的凸凹不平,实际表面间的接触面积有的只有公称面积的百分之几。接触面积愈小,单位面积受力就愈大,粗糙峰顶处的局部变形也愈大,接触刚度便会降低,影响机件的工作精度和抗振性。3.对零件使用性能的影响(6)表面接触刚度表面(粗糙度)结构21一方面由于表面的凸凹不平,实际表面间的接触面积减少,降低导电、导热效率;另一方面,由于界面间渗入氧气使导电导热性变坏,表面最好有突出的尖峰均布,以保障能划透阻碍导电、导热性能的氧化膜。3.对零件使用性能的影响(7)导电性与导热性表面(粗糙度)结构223.对零件使用性能的影响(8)表面反射能力表面(粗糙度)结构23流体在管道内发生紊流时,摩擦阻力就增大。管壁的相对粗糙度Rz/r的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小,流速愈大,则管壁粗糙度对摩擦损失的影响就愈大。(控制粗糙度及纹理方向)3.对零件使用性能的影响(9)流体流动阻力表面(粗糙度)结构24流体在管道内发生紊流时,摩擦阻力就增大。管壁的相对粗糙度Rz/r的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小,流速愈大,则管壁粗糙度对摩擦损失的影响就愈大。(控制粗糙度及纹理方向)3.对零件使用性能的影响(9)流体流动阻力表面(粗糙度)结构25流体在管道内发生紊流时,摩擦阻力就增大。管壁的相对粗糙度Rz/r的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小,流速愈大,则管壁粗糙度对摩擦损失的影响就愈大。(控制粗糙度及纹理方向)3.对零件使用性能的影响(9)流体流动阻力表面(粗糙度)结构26表面粗糙度会影响金属板的喷涂特性和喷涂表面的美观程度。对于电镀的机体表面,建议采用车削或端铣,而不用磨削,并控制纹路间距和沟槽截面形状,以使镀层牢固。3.对零件使用性能的影响(10)影响表面涂层质量表面(粗糙度)结构27二、表面(粗糙度)结构的评定零件表面的粗糙度是否满足设计要求,需要进行测量和评定。为了使测量和评定结果统一,根据国家标准的要求,应规定取样长度、评定长度、基准线和评定参数,且测量方向应垂直于表面的加工纹理方向。表面(粗糙度)结构281.取样长度lr指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准长度,用符号lr表示。在评定表面粗糙度时,一般情况下,选用的取样长度应包含5个波峰和5个波谷。但对于微观不平度间距较大的端铣、滚铣及其他大进给量走刀的加工表面应选较大的取样长度。二、表面(粗糙度)结构的评定表面(粗糙度)结构291.取样长度从以下的系列中选取:0.08,0.25,0.8,2.5,8.0(mm)表面(粗糙度)结构302.评定长度为了合理且较全面地反映整个表面的粗糙度特征,而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段最小长度,用符号ln表示。目的是限制、减弱表面加工不均匀性对测量结果的影响。评定长度可以包含一个或几个取样长度。一般取5个取样长度(ln=5lr)。表面(粗糙度)结构313.基准线通过测量手段获得表面轮廓曲线以后,需要提供一条定量评定表面粗糙度量值的基准线,作为计算各种参数的基础。轮廓算术平均中线轮廓最小二乘中线表面(粗糙度)结构323.基准线(1)轮廓算术平均中线指具有理想的直线形状并在取样长度lr内与轮廓走向一致的基准线,该基准线将实际轮廓分成上、下两个部分,且使上部分面积之和等于下部分面积之和。F1+F3+…=F2+F4+…表面(粗糙度)结构333.基准线(2)轮廓最小二乘中线min)(ldxxZ02minniiZ12具有理想的直线形状并划分被测轮廓的基准线,在取样长度lr内使轮廓上的各点到该基准线的距离的平方和为最小。表面(粗糙度)结构344.评定参数为了定量评定表面粗糙度轮廓,必须用参数及其数值来表示表面粗糙度轮廓的特征。包括:☆微小峰、谷的幅度;☆间距的大小;通常采用下列幅度参数和间距参数。(1)轮廓算术平均偏差Ra(2)轮廓最大高度Rz(3)轮廓单元的平均宽度RSm(4)轮廓支承长度率Rmr(c)表面(粗糙度)结构35ldxxZlRa0|)(|1niiZnRa1||1(1)轮廓算术平均偏差Ra在取样长度lr内,被测轮廓上各点到基准线的距离Zi的绝对值的算术平均值。Raziznz3z1z2xZ基准线lr表面(粗糙度)结构36(2)轮廓最大高度Rz在取样长度lr内,最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷深Zv之和的高度。Rz=Zp+ZvRzlrZv4Zv3Zv2Zv1ZP4ZP3ZP2ZP1表面(粗糙度)结构37(3)轮廓单元的平均宽度RSm一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在取样长度lr范围内,中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度,用符号Xsi表示。轮廓单元的平均宽度是指在一个取样长度lr范围内所有轮廓单元的宽度Xsi的平均值。misiXmRSm11Xs1XsmXsilr表面(粗糙度)结构38(4)轮廓支承长度率Rmr(c)轮廓支承长度率Rmr(c)与零件的实际轮廓形状有关,是反映零件表面耐磨性的指标。其他条件相同时,Rmr(c)越大,支承面积越大,接触刚度越高,耐磨性能越好。nimilclcRmr)()(1表面(粗糙度)结构39表面粗糙度参数及其数值选用的合理与否,直接影响到机器的使用性能和寿命,特别是对装配精度要求高、运动速度要求高、密封性能要求高的产品,更具有重要的意义。设计者在选用表面粗糙度的参数和数值时,应该从使用功能出发,并考虑包括载荷、润滑、材料、运动方向、速度、温度、成本等因素,经调查研究后予以确定。在缺少充分资料的条件下,类似的设计和加工方法的经验,常能提供有用的参考和选择。以免采用不合理的技术要求和加工过程。三、粗糙度参数及数值的选择表面(粗糙度)结构40参数的选择:⒈与高度特性有关的评定参数是基本评定参数,通常只给出Ra或Rz及允许值。⒉与间距和形状特性有关的参数是附加评定参数,在有特殊要求时才选用。三、粗糙度参数及数值的选择表面(粗糙度)结构411.高度参数的选择(1)参数Ra的概念直观,Ra值反映表面粗糙度轮廓特性的信息量大,且Ra值用触针式轮廓仪测量比较容易,普遍采用。(2)对于极光滑的表面和粗糙表面,采用Rz作为评定参数。粗糙度在Ra为0.025~6.3微米,Rz为0.1~25微米范围内,推荐优先选用Ra参数。三、粗糙度参数及数值的选择表面(粗糙度)结构422.参数值的选择应考虑:(1)零件表面的功能要求及严格程度;(2)加工的经济性;(3)在GB/T1031-1995规定参数值中选;(4)优先选择第一系列中的数值;(5)选用的原则;(6)每个数值的应用场合;(7)选择时可采用类比法。表面(粗糙度)结构432.参数值的选择在生产实际中,对零件表面微观特
本文标题:表面粗糙度讲解
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