互换性与测量技术-表面粗糙度

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7-6 一般情况下,分别比较60H7与6H7,比较40H6/s6与40H6/f5, 70H7/h6与70H7/d6,哪种情况下应选用较小的表面粗糙度值?为什么
7-7 常用的表面粗糙度测量方法有哪些?各种方法适应测量哪些评定参数?
1.幅度参数 (1)轮廓算术平均偏差Ra:在一个取样长度 (lr)内,被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝 对值的算术平均值,如图7-4所示。
图7-4
1.幅度参数 (2)轮廓最大高度Rz:在一个取样长度(lr)内, 轮廓峰顶线Rp和谷底线Rv之间的距离,即Rz=Rp+Rv, 如图7-3所示。
图7-3 轮廓算术平均中线 和最小二乘中线
表面粗糙度对零件的影响
(2)影响配合的稳定性。对间隙配合来说,表 面越粗糙,就越易磨损,使工作过程中间隙逐 渐增大;对过盈配合来说,由于装配时将微观 凸峰挤平,减小了实际有效过盈,降低了连接 强度。这对于那些配合稳定性要求高,配合过 盈量、间隙量小的高速重载设备影响更显著。
表面粗糙度对零件的影响
的表面粗糙度。 (2)光切法。光线通过狭缝后形成的光带投射到被测 表面上,以它与被测表面的交线所形成的轮廓曲线来 测量表面粗糙度。
复习思考题
7-1 简述表面粗糙度的含义以及它对零部件使用性能的影响。 7-2 为什幺规定取样长度和评定长度?这二者之间有什么关系? 7-3 评定表面粗糙度的参数有哪些?简述它们的符号、名称和定义。 7-4 选择表面粗糙度参数值,应考虑哪些因素? 7-5 设计时如何处理尺寸公差、形状公差和表面粗糙度参数值的关系?
能力训练与拓展
4.光学测量法 (1)干涉法。利用光波干涉原理(见平晶、激光测长 技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出 来,并利用放大倍数高(可达500倍)的显微镜将这些 干涉条纹的微观部分放大后进行测量,以得出被测表 面粗糙度。应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉
显微镜。这种方法适用于测量Rz和Ry为0.025~0.8m
图7-2 取样长度和评定长度
7.1.1 表面粗糙度的术语
4.基准线 采用光学仪器测量时,常用轮廓的算术平均中线作为 基准线。 在取样长度范围内,使轮廓线上各点的轮廓偏距的平 方和为最小的线为轮廓的最小二乘中线。采用光学仪 器测量并用计算机辅助计算时,常常采用轮廓的最小 二乘中线作为基准线。
图7-3 轮廓算术平均中线 和最小二乘中线
7.2.1 表面粗糙度参数的选用
(4)当被测表面较小,难以取得一个规定的 取样长度时,不宜采用Ra,可单独采用; (5)当材料较软时,可单独选用Rz,因为软 材料采用触针检测会划伤表面。
7.2.2 表面粗糙度参数值的选用
表面粗糙度值选用既要考虑零部件的使用性能, 又要考虑加工的经济性。它选用的一般原则为: (1)在满足表面功能要求的情况下,尽量选 用较大的表面粗糙度参数值。 (2)同一零件上,工作表面的粗糙度参数值 小于非工作表面的粗糙度参数值。
第2篇 互换性与测量技术
第5章 第6章 第7章
尺寸公差与配合
几何公差
表面粗糙度
第7章 表面粗糙度
7.1
表面粗糙度概述
源自文库
7.2
表面粗糙度的选用
能力训练与拓展
思考题
7.1 表面粗糙度概述
认识表面粗糙度 机械零件加工过程中,由于刀痕、切屑分离时金属产生 塑性变形、机床振动、被加工表面摩擦等使被加工零件 表面产生微小峰谷相间的起伏不平的痕迹。零件表面的 这种微观几何形状误差被称为微观不平度,它常用表面 粗糙度来衡量。峰谷起伏越小,表面越粗糙度值越小, 表面也就越光滑。
7.2.1 表面粗糙度参数的选用
(2)无特殊要求,且幅度参数Ra>6.3μm, Ra<0.025μm在范围内,多采用Rz。但是 由于Rz测点数较少,一般不单独使用,常 与联用,控制微观不平度的谷深,从而控 制裂纹的深度,防止应力集中,保证零件 的抗疲劳强度和密封性,常标注于受交变 应力的工作表面。
7.1.1 表面粗糙度的术语
7.1.2 表面粗糙度的评定参数
表面粗糙度对零件的影响
(1)影响零件表面的耐磨性。一方面,零件接触时, 实际接触面是表面不平的峰顶处,表面越粗糙,实际 的接触面积就越小。同等压力作用下,单位压力就越 大。甚至会产生塑性变形,峰顶处折断或剪切等,使 磨损加快;另一方面,如果采用的表面粗糙度太小, 制造成本增加,且金属分子间吸附力增加,润滑油能 存储形成干摩擦,最后形成胶合状态同样会加剧磨损。
2.间距参数 轮廓单元的平均宽度Rsm指一个取样长度内, 轮廓单元宽度的平均值,如图7-5所示。即: 。它可以反映被测表面的加工细密程度。
图7-5
3.混合参数 轮廓的支承长度率Rmr(c)是指评定长度范围 内,在给定水平位置c上轮廓的实体材料长 度Ml(c)与评定长度的比率。表示轮廓的支 承长度率随c位置变化关系的曲线称为轮廓 支承长度率曲线。显然,不同的c位置有不 同的轮廓支承长度率,如图7-6所示。
7.1.1 表面粗糙度的术语
2.取样长度 是为了限制和削弱表面波纹度和几何误差对表 面粗糙度测量结果的影响,评定表面粗糙度时 所规定一段基准线长度。取样长度过长,测量 结果可能包含波纹的成分;取样长度过短,不 能全面客观的反映表面粗糙度的实际情况。评 定表面粗糙度轮廓的取样长度lr与λc滤波器的截 止波长相等,一般应包含5个及以上的峰和谷。 显然取样长度lr与表面粗糙度的高低有关,表 面越粗糙,取样长度lr越大,且取样长度lr的走 向应与轮廓走向相同。
7.1.2 表面粗糙度的评定参数
为定量评定表面粗糙度的轮廓,国标规定了表面微 观几何形状的高度、间距和形状三方面的特征和相 关参数。评定时采用幅度参数、间距参数和混合参 数,其中幅度参数是基本参数,间距参数和混合参 数是附加参数。而幅度参数列入了轮廓算术平均偏 差Ra、轮廓最大高度Rz。有粗糙度要求的表面必须 选择一个幅度参数,表面粗糙度在0.025~6.3μm时, 推荐选用Ra,其余选用Rz。附加参数不能单独选用, 只能作为幅度参数的附加参数,表面有特殊功能要 求时选用。
7.2.2 表面粗糙度参数值的选用
表面粗糙度值选用既要考虑零部件的使用性 能,又要考虑加工的经济性。它选用的一般 原则为: (4)受循环载荷的表面及容易引起应力集中 的部位,粗糙度参数值要小。 (5)一般情况下,过盈配合表面比间隙配合 表面的粗糙度数值要小,对间隙配合,间隙 越小,粗糙度的参数值应越小。 数值要小。
(5)影响零件间的密封性。粗糙零件静力密封 时,液体或气体容易通过接触面间的缝隙渗出; 动力密封时,表面粗糙度参数值过小,否则容 易破坏油膜,摩擦磨损加剧。
表面粗糙度对零件的影响
此外,表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和 接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体 流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不 同程度的影响。
7.1.1 表面粗糙度的术语
1.轮廓滤波器 轮廓滤波器是滤去某些波长成分,保留所 需表面成分的处理方法。轮廓滤波器是把 轮廓分成长波、中波、短波三种成分,共 有λs、λc和λf三种。简单地说就是:λs滤波 器滤去中、短波,保留表面总轮廓信息, 即确定存在于表面粗糙度和比它更短波成 分之间界限;λc滤波器滤去中、长波,保 留表面粗糙度信息;λf滤波器滤去短波和长 波,保留波纹度信息。
7.2.2 表面粗糙度参数值的选用
表面粗糙度值选用既要考虑零部件的使用 性能,又要考虑加工的经济性。它选用的 一般原则为: (3)摩擦表面比非摩擦表面的参数值要小; 滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参 数值小;运动速度高,单位压力大的摩擦 表面应比运动速度低,单位压力小的摩擦 表面的粗糙度参数值要小。
图7-6
7.2.2 表面粗糙度的选用
7.2.1 表面粗糙度参数的选用 7.2.2 表面粗糙度参数值的选用
7.2.1 表面粗糙度参数的选用
幅度参数是标准规定的基本参数,是必须标注 的参数,可以独立使用。在机械零件设计时, 绝大多数情况下,只须选用幅度参数。只有在 幅度参数不能满足零件使用要求时,才给出间 距参数或(和)混合参数。 (1)无特殊要求,且幅度参数Ra=0.025~ 6.3μm,Rz=0.1~25μm在范围内,轮廓算术平 均偏差能较客观的反映表面微观几何形状,优 先选用。
图7-9 铣削加工零件表面粗糙度样块
能力训练与拓展
2.印摸法 在实际测量中,常会遇到深孔,盲孔、凹槽,内螺纹 等既不能使用仪器直接测量,也不能使用样板比较的 表面,这时常用印摸法。 3.针描法 利用针尖曲率半径为2m左右的金刚石触针沿被测表面 缓慢滑行,金刚石触针的上下移动,再由电学式长度 传感器将这种位移量转换为电信号,经放大、滤波、 计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值,也可用记 录器记录被测截面轮廓曲线
7.1.1 表面粗糙度的术语
3.评定长度 评定长度ln是评定轮廓所必须的一段长度,它 可包括一个或几个取样长度。由于零件表面各 部分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某一表面粗糙度特 征,故需在表面上取几个取样长度来评定表面 粗糙度。评定长度ln一般包含5个取样长度lr, 如图7-2所示。
(3)影响零件的抗疲劳强度。粗糙零件的表面 存在较大的波谷,它们像尖角缺口和裂纹一样, 对应力集中很敏感,从而影响零件的疲劳强度。
表面粗糙度对零件的影响
(4)影响零件的抗腐蚀性。粗糙零件的表面易 使腐蚀性液体或气体渗入零件表面内层而锈蚀。 另外峰谷间藏污纳垢,容易引起化学腐蚀和电 化学腐蚀。
表面粗糙度对零件的影响
7.2.3 汽车典型零件的表面粗糙度参数选 择分析
图7-8 发动机连杆组 1—连杆小头;2—衬套;3—连杆本体;4—连杆螺栓;5 —连杆盖;6—连杆大头轴瓦;7—连杆大头盖
7.2.3 汽车典型零件的表面粗糙度参数选 择分析
能力训练与拓展
从测量原理看,常用表面粗糙度的测量方法主要有比 较法、印摸法、触针法和光学测量法,其中后者常用 的是光切法和干涉法两种。 1.比较法 将表面粗糙度比较样块(简称样块,见图7-9)
7.2.1 表面粗糙度参数的选用
7.2.1 表面粗糙度参数的选用 幅度参数是标准规定的基本参数,是必须 标注的参数,可以独立使用。在机械零件 设计时,绝大多数情况下,只须选用幅度 参数。只有在幅度参数不能满足零件使用 要求时,才给出间距参数或(和)混合参 数。 (1)无特殊要求,且幅度参数Ra=0.025~ 6.3μm,Rz=0.1~25μm在范围内,轮廓算 术平均偏差能较客观的反映表面微观几何 形状,优先选用。
7.2.2 表面粗糙度参数值的选用
表面粗糙度值选用既要考虑零部件的使用性 能,又要考虑加工的经济性。它选用的一般 原则为: (6)配合性质相同时,零件尺寸越小则表面 粗糙度参数值应越小;同一精度等级,小尺 寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要 小。 (7)要求防腐蚀、密封性能好或外观美观的 表面,其表面粗糙度参数值应较小。
7.2.1 表面粗糙度参数的选用
(3)表面有特殊功能要求时,除了幅度参 数的选择外,还应考虑附加参数的选择。 主要有:很高耐磨性能要求的零件应选用 Ra、Rz和Rmr(c);承受较大载荷的零件应 选用Ra、Rsm和Rmr(c);具有很高外观要求 和(或)可漆性的零部件应选用Ra和Rsm, 比如轿车车身。还有要求冲压成型后抗裂 纹、抗振、抗腐蚀、减小流动助力等也应 Ra和Rsm。
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