材料性能及其加工第14章表面粗糙度

第第1414章章 外表粗糙度外表粗糙度本章知识点本章知识点先导案例先导案例第一节第一节 主要术语及评定参数主要术语及评定参数第二节第二节 外表粗糙度对零件功能的影响及其选择外表粗糙度对零件功能的影响及其选择第三节第三节 外表粗糙度代号及其注法外表粗糙度代号及其注法知识扩展知识扩展先导案例解决先导案例解决本章小结本章小结思考题思考题编辑课件本章知识点本章知识点1 1掌握外表粗糙度的术语及参数。掌握外表粗糙度的术语及参数。2 2掌握外表粗糙度对零件功能的影响及其选择。掌握外表粗糙度对零件功能的影响及其选择。3 3了解外表粗糙度的代号及其标注法。了解外表粗糙度的代号及其标注法。返回编辑课件先导案例先导案例试分析路面与桌面哪个更光滑，为什么？试分析路面与桌面哪个更光滑，为什么？经加工的零件外表，其实际轮廓总会存在误差。如图经加工的零件外表，其实际轮廓总会存在误差。如图14-114-1a a所示为一个加工外表经过适当放大后反映出的误差情况。所示为一个加工外表经过适当放大后反映出的误差情况。根据误差的性质和成因的不同，通常可分解为外表粗糙度根据误差的性质和成因的不同，通常可分解为外表粗糙度波距波距1mm10mm10mm，如图，如图14-114-1b b、c c、d d所示。所示。外表粗糙度是指加工外表上具有较小间距和微小峰谷所组成外表粗糙度是指加工外表上具有较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特性。这种情况，是由于在加工过程中，刀的微观几何形状特性。这种情况，是由于在加工过程中，刀具从零件外表上别离材料时的塑性变形、机械振动及刀具与具从零件外表上别离材料时的塑性变形、机械振动及刀具与被加工外表的摩擦而产生的，因其起伏甚微，故可称其为微被加工外表的摩擦而产生的，因其起伏甚微，故可称其为微观不平度。这种微观的不平对零件摩擦、磨损、抗疲劳、抗观不平度。这种微观的不平对零件摩擦、磨损、抗疲劳、抗腐蚀，以及零件间的配合性能等有很大影响。不平的程度越腐蚀，以及零件间的配合性能等有很大影响。不平的程度越下一页返回编辑课件先导案例先导案例大，那么零件的外表性能越差，反之，那么外表性能越高，大，那么零件的外表性能越差，反之，那么外表性能越高，但加工费用也必将随之增加。因此，国家标准拟定了零件外但加工费用也必将随之增加。因此，国家标准拟定了零件外表粗糙度的评定参数，以便在保证使用功能的前提下，选用表粗糙度的评定参数，以便在保证使用功能的前提下，选用较为经济的评定参数值。较为经济的评定参数值。上一页返回编辑课件第一节第一节 主要术语及评定参数主要术语及评定参数一、主要术语一、主要术语1取样长度取样长度e取样长度是指用于判别具有外表粗糙度特取样长度是指用于判别具有外表粗糙度特征的一段基准线长度。它至少包含征的一段基准线长度。它至少包含5个轮个轮廓峰和谷，其方向与轮廓总的走向一致，廓峰和谷，其方向与轮廓总的走向一致，如图如图14-2所示。规定取样长度的目的在所示。规定取样长度的目的在于限制和减弱其他几何形状误差，特别是于限制和减弱其他几何形状误差，特别是外表波度对测量的影响。外表越粗糙，取外表波度对测量的影响。外表越粗糙，取样长度就越大。样长度就越大。2评定长度评定长度en由于加工外表有着不同程度的不均匀性，由于加工外表有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一外表的粗糙度特为了充分合理地反映某一外表的粗糙度特性，规定在评定时所必需的一段外表长度，性，规定在评定时所必需的一段外表长度，它包括一个或数个取样长度，称为评定长它包括一个或数个取样长度，称为评定长度。度。下一页返回编辑课件第二节外表粗糙度对零件功能的影第二节外表粗糙度对零件功能的影响及其选择响及其选择一般取一般取ln=5lln=5l，假设被测外表比较均匀，可选，假设被测外表比较均匀，可选ln5lln5lln5l。3 3中线中线中线是指具有几何轮廓形状，并划分轮廓的基准线。中线是指具有几何轮廓形状，并划分轮廓的基准线。二、评定参数二、评定参数反映外表粗糙度大小的特征参数有：最大轮廓峰高反映外表粗糙度大小的特征参数有：最大轮廓峰高RpRp，轮廓，轮廓最大高度最大高度RzRz，轮廓点高度，轮廓点高度RtRt，轮廓算术平均偏差，轮廓算术平均偏差RaRa等。以下等。以下介绍常用参数介绍常用参数RaRa和和RzRz。1 1轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRa在取样长度在取样长度l l内，纵坐标值内，纵坐标值Z Zx x绝对值的算术平均值称为轮绝对值的算术平均值称为轮廓算术平均偏差，如图廓算术平均偏差，如图14-214-2所示所示上一页 下一页返回编辑课件第一节第一节 主要术语及评定参数主要术语及评定参数Ra用公式表示为用公式表示为或近似为或近似为Ra的数值越大，外表越粗糙。的数值越大，外表越粗糙。Ra能客观地反映外表微观几能客观地反映外表微观几何形状特征。何形状特征。上一页 下一页返回编辑课件第一节第一节 主要术语及评定参数主要术语及评定参数2 2轮廓最大高度轮廓最大高度RzRz在一个取样长度内最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度在一个取样长度内最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度称为轮廓最大高度称为轮廓最大高度RzRz，如图，如图14-314-3所示。所示。RzRz的数值越大，外表的数值越大，外表加工痕迹越深。加工痕迹越深。国家标准国家标准GB/T 10312006GB/T 10312006规定，高度特征参数是根本评定参规定，高度特征参数是根本评定参数，而间距和形状特征参数都是附加评定参数。外表粗糙度数，而间距和形状特征参数都是附加评定参数。外表粗糙度的的RaRa、RzRz参数值见表参数值见表14-114-1和表和表14-214-2所列。所列。上一页返回编辑课件第二节外表粗糙度对零件功能的影第二节外表粗糙度对零件功能的影响及其选择响及其选择一、对零件功能的影响一、对零件功能的影响1对摩擦和磨损的影响对摩擦和磨损的影响零件实际外表越粗糙，那么摩擦系数越大，零件实际外表越粗糙，那么摩擦系数越大，因摩擦而消耗的能量也越大。外表越粗糙，因摩擦而消耗的能量也越大。外表越粗糙，配合外表间的实际有效接触面积越小，单配合外表间的实际有效接触面积越小，单位面积压力增大，外表易磨损，从而影响位面积压力增大，外表易磨损，从而影响机械传动效率和零件使用寿命。但过于光机械传动效率和零件使用寿命。但过于光滑的外表却不利于润滑油的储存，还会增滑的外表却不利于润滑油的储存，还会增加两外表间的分子吸附作用，磨损也会加加两外表间的分子吸附作用，磨损也会加剧。剧。2对工作精度的影响对工作精度的影响外表粗糙不平，不仅会降低机器或仪器零外表粗糙不平，不仅会降低机器或仪器零件运动的灵敏性，而且由于粗糙外表的实件运动的灵敏性，而且由于粗糙外表的实际有效接触面积小，外表层接触刚度变差，际有效接触面积小，外表层接触刚度变差，还会影响机器工作精度的持久性。还会影响机器工作精度的持久性。下一页返回编辑课件第二节外表粗糙度对零件功能的影响及第二节外表粗糙度对零件功能的影响及其选择其选择3 3对配合性质的影响对配合性质的影响外表粗糙度会影响配合性质的稳定性，对于间隙配合，相对外表粗糙度会影响配合性质的稳定性，对于间隙配合，相对运动的外表因粗糙而迅速磨损，使间隙增大，特别对小尺寸运动的外表因粗糙而迅速磨损，使间隙增大，特别对小尺寸的配合，影响更大。对于过盈配合，外表轮廓峰顶在装配时的配合，影响更大。对于过盈配合，外表轮廓峰顶在装配时易被挤平，实际有效过盈减小，降低连接强度。易被挤平，实际有效过盈减小，降低连接强度。4 4对零件强度的影响对零件强度的影响零件外表越粗糙，对应力集中越敏感，特别是在交变载荷作零件外表越粗糙，对应力集中越敏感，特别是在交变载荷作用下，影响更为严重，使零件外表产生裂痕而导致损坏，故用下，影响更为严重，使零件外表产生裂痕而导致损坏，故在零件的沟槽或圆角处的外表粗糙度应小。在零件的沟槽或圆角处的外表粗糙度应小。5 5对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响外表越粗糙，凹谷越深，越易积聚含腐蚀性物质，向零件外外表越粗糙，凹谷越深，越易积聚含腐蚀性物质，向零件外表层内渗透，使腐蚀加剧。表层内渗透，使腐蚀加剧。上一页 下一页返回编辑课件第二节外表粗糙度对零件功能的影第二节外表粗糙度对零件功能的影响及其选择响及其选择外表粗糙度对零件其他使用性能，如对结合面的密封性，对外表粗糙度对零件其他使用性能，如对结合面的密封性，对流体流动的阻力、导电、导热性能以及对机器、仪器的外观流体流动的阻力、导电、导热性能以及对机器、仪器的外观质量等都有很大影响。质量等都有很大影响。二、外表粗糙度的选择二、外表粗糙度的选择零件外表粗糙度的选择，主要包括评定参数和参数值的大小零件外表粗糙度的选择，主要包括评定参数和参数值的大小选择。选择时，首先应满足零件外表的功能要求，同时还要选择。选择时，首先应满足零件外表的功能要求，同时还要考虑实际工艺的可能性和经济性。考虑实际工艺的可能性和经济性。1评定参数和参数值的选择评定参数和参数值的选择Ra、Rz都是用于评定外表粗糙垂直幅度的高度参数。都是用于评定外表粗糙垂直幅度的高度参数。Ra的概念直观，根本上表征了零件外表的轮廓特征，反映轮的概念直观，根本上表征了零件外表的轮廓特征，反映轮廓的信息多，在仪器上如外表粗糙度检查仪能进行自动廓的信息多，在仪器上如外表粗糙度检查仪能进行自动上一页 下一页返回编辑课件第二节外表粗糙度对零件功能的影第二节外表粗糙度对零件功能的影响及其选择响及其选择测量，测量效率高，测得的数据准确可靠，并能描绘出外表测量，测量效率高，测得的数据准确可靠，并能描绘出外表粗糙度曲线。由于受仪器结构和测针的曲率半径的限制，目粗糙度曲线。由于受仪器结构和测针的曲率半径的限制，目前只能测量前只能测量RaRa的的0.020.028m8m的值，故标准推荐在常用数值范的值，故标准推荐在常用数值范围内围内RaRa为为0.0250.0256.3m6.3m，RzRz为为0.10.125m25m优先选用评定优先选用评定参数参数RaRa，超出此范围就需选用评定参数，超出此范围就需选用评定参数RzRz。RzRz在取样长度内只考虑一个最顶峰和最低谷，反映轮廓的信在取样长度内只考虑一个最顶峰和最低谷，反映轮廓的信息不如息不如RaRa全面。但全面。但RzRz的测量与计算比较简单可靠，它在评定的测量与计算比较简单可靠，它在评定某些不允许出现较大的加工痕迹的零件外表和小零件外表时，某些不允许出现较大的加工痕迹的零件外表和小零件外表时，有突出的实用意义。对疲劳强度来说，零件外表只要有深的有突出的实用意义。对疲劳强度来说，零件外表只要有深的痕纹，就易于产生疲劳裂纹而导致损坏，对此情况应选用评痕纹，就易于产生疲劳裂纹而导致损坏，对此情况应选用评定参数定参数RzRz与与RaRa并列使用。并列使用。因为高度参数是根本评定参数，所以零件外表都应选择高度因为高度参数是根本评定参数，所以零件外表都应选择高度参数。只有少数特殊零件的重要外表有特殊使用要求时，才参数。只有少数特殊零件的重要外表有特殊使用要求时，才附加选择间距参数和或形状特性参数。附加选择间距参数和或形状特性参数。上一页 下一页返回编辑课件第二节外表粗糙度对零件功能的影第二节外表粗糙度对零件功能的影响及其选择响及其选择外表粗糙度数值愈小即评定参数值愈小，零件的工作性能愈外表粗糙度数值愈小即评定参数值愈小，零件的工作性能愈好，使用寿命也愈长。但不可认为外表粗糙度数值愈小愈好，好，使用寿命也愈长。但不可认为外表粗糙度数值愈小愈好，为了获得粗糙度值小的外表，那么零件需要经过复杂的为了获得粗糙度值小的外表，那么零件需要经过复杂的工艺过程，加工本钱随之急剧增高。因此，在满足使用性能工艺过程，加工本钱随之急剧增高。因此，在满足使用性能要求的前提下，应尽可能选用较大的粗糙度数值。高度参数要求的前提下，应尽可能选用较大的粗糙度数值。高度参数值应优先选用表值应优先选用表14-114-1和表和表14-214-2所列根本系列。