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第4章表面粗糙度标准
概述
表面粗糙度国家标准
表面粗糙度的选择及其标注
表面粗糙度的测量
概述
表面粗糙度主要是指切削加工过程中由***和工件表面之间的强烈摩擦、切屑分离过程中的物料破损残留以及工艺系统的高频振动等原因在工件表面上引起的具有较小间距和微小峰谷不平度的微观误差现象。这种表面微观几何形状误差,对机械零件的配合性质、工作精度、耐磨损性、抗腐蚀性等有着十分密切的关系,它直接影响到机器或仪器的可靠性和使用寿命。本章所涉及的国家标准为:
GB/T 3505-2000《表面结构的术语、定义及参数》
GB/T 1031-1995《表面粗糙度参数及其数值》
GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》
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概述
基本概念
零件表面不论是用机械加工方法还是用其他方法获得,都不可能是绝对光洁平滑的,总会存在着由微小间距和微观峰谷组成的微小高低不平的痕迹。这是一种微观几何形状误差,称为微观不平度。这种微观几何形状误差可用表面粗糙度来表达,表面粗糙度越小,表面越光滑。因此,表面粗糙度是评定零件表面质量的一项重要指标。
如图4-1所示,零件同一表面存在着叠加在一起的三种误差,即:形状误差(宏观几何形状误差)、表面波度误差和表面粗糙度误差。三者之间,通常可按相邻波峰和波谷之间的距离(波距)加以区分:波距在10mm以上属形状误差范围,波距在1~10mm之间属表面波度范围,波距在1mm以下属表面粗糙度范围。
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概述
表面粗糙度对零件使用性能的影响
零件表面粗糙度的大小,对零件的使用性能有很大影响,主要表现在如下几方面:
(1)影响零件表面的耐磨性。表面粗糙度越大,零件工作表面的摩擦磨损和能量消耗越严重。如果表面越粗糙,配合面之间的有效接触面积减小,压强增大,磨损就越快;表面越粗糙,摩擦系数加大,由摩擦而消耗的能量就越大。相反,如果要求表面粗糙度过小,则一方面将增加制造成本,另一方面加大了金属分子间的吸附力,不利于润滑油的储存,容易使相互配合的工作表面之间形成干摩擦,使金属接触面产生胶合磨损而损坏。
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概述
(2)影响配合性质的稳定性。对于间隙配合,表面越粗糙,就越容易磨损,使工作过程中的配合间隙逐渐增大;对于过盈配合,由于压合装配时会将微观凸峰挤平,减小了实际有效过盈量,降低了过盈配合的连接强度。上述微观凸峰被磨损或被挤平的现象,对于那些配合稳定性要求较高、配合间隙量或配合过盈量较小的高速重载机械影响更显著,故适当的选定表面粗糙度参数值尤为重要。
(3)影响零件的疲劳强度。粗糙的零件表面存在较大的微观峰谷,它们的尖锐缺口和裂纹对应力集中十分敏感,从而使零件的疲劳强度大大降低。
(4)影响零件表面的抗腐蚀性,比较粗糙的表面,易使腐蚀性气体或液体通过微观峰谷渗入金属内层造成表面锈蚀。同时,微观凹谷处容易藏污纳垢,容易产生化学腐蚀和电化学腐蚀。
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概述
(8)影响设备的振动和噪声及动力消耗。当运动副的表面粗糙度参数值过大时,运动件将会产生振动和噪声,这种现象在高速运转的发动机曲轴和凸轮、齿轮以及滚动轴承中很明显。显然,配合表面粗糙时,随着摩擦系数的增大,摩擦力增大,从而动力消耗增加。
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、液体和气体的流动阻力、导体表面电流的流通等都会产生不同程度的影响。综上所述,表面粗糙度在零件的几何精度设计中是必不可少的项目,是一种十分重要的零件质量评定指标。为了保证零件的使用性能和寿命,应对其加以合理限制。
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表面粗糙度国家标准
我国参照国际标准(ISO),对原表面粗糙度国家标准GB 1031-1983、GB 131-1983作了修订和增订,新国标有GB/T 3505-2000《表面结构的术语、定义及参数》、GB/T 1031-1995《表面粗糙度参数及其数值》和 GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》。
表面粗糙度的基本术语
(1)取样长度lr:取样长度是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X 轴方向上的一段基准线长度,它在轮廓总的走向上量取,如图4-2所示。规定和选择取样长度是为了限制和削弱表面波纹度(波距在1~10mm之间)对表面粗糙度测量结果的影响。 lr过长,表面粗糙度的测量值中可能包含有表面波纹度的成分;过短,则不能客观的反应表面粗糙度的实际情况,使测得结果有很大随机性。可见,取样长度与表面粗糙度的评定参数有关,在取样长度范围内,一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。常用的取样长度的推荐值见表4-