第五章表面粗糙度及其檢測學時：4課次：2目的要求：1．了解表面粗糙度的實質及對零件使用性能的影響。2．掌握表面粗糙度的評定參數（重點是輪廓的幅度參數）的含義及應用場合。3．掌握表面粗糙度的標注方法。4．初步掌握表面粗糙度的選用方法。5．了解表面粗糙度的測量方法的原理。重點內容：1．表面粗糙度的定義及對零件使用性能的影響。2．表面粗糙度的評定參數（重點是輪廓的幅度參數）的含義及應用場合。3．表面粗糙度的標注方法。4．表面粗糙度的選用方法。5．表面粗糙度的測量方法難點內容：表面粗糙度的選用方法。教學方法：講+實驗教學內容：（祥見教案）一、基本概念1．零件表面的幾何形狀誤差分為三類：（1） 表面粗糙度：零件表面峰谷波距vimm。屬微觀誤差。（2） 表面波紋度：零件表面峰谷波距在1~10mm。（3）形狀公差：零件表面峰谷波距＞10mm。屬宏觀誤差。圖5-1零件的截面輪廓形狀2．表面粗糙度對零件質量的影響：1）影響零件的耐磨性、強度和抗腐蝕性等。2） 影響零件的配合穩定性。3） 影響零件的接觸剛度、密封性、產品外觀及表面反射能力等。．表面粗糙度的基本術語

1、取樣長度lr：取樣長度是在測量表面粗糙度時所取的一段與輪廓總的走向一致的長度。規定：取樣長度范圍內至少包含五個以上的輪廓峰和谷如圖5-2所示。InIr70(a)Jr InIr70(a)Jr F舅圖5-2 取樣長度、評定長度和輪廓中線卩總(b)1．評定長度ln：評定長度是指評定表面粗糙度所需的一段長度。規定：國家標準推薦In=51r,對均勻性好的表面，可選In>5lr，對均勻性較差的表面，可選ln<5lr。2．中線：中線是指用以評定表面粗糙度參數的一條基準線。有以列兩種：輪廓的最小二乘中線在取樣長度內，使輪廓線上各點的縱坐標值Z(x)的平方和為最小，如圖5-2a所示。輪廓的算術平均中線在取樣長度內，將實際輪廓劃分為上下兩部分，且使上下面積相等的直線。如圖5-2b所示。三．表面粗糙度的評定參數國家標準GB/T3505—2000規定的評定表面粗糙度的參數有：幅度參數2個，間距參數1個，曲線和相關參數1個，其中幅度參數是主要的。1、輪廓的幅度參數(1)輪廓的算術平均偏差Ra在一個取樣長度內，縱坐標Z(x)絕對值的算術平均值，如圖5-3a所示。Ra的數學表達式為：Ra=Ra=Z(x)dxlr0測得的Ra值越大，則表面越粗糙。一般用電動輪廓儀進行測量。(b)輪廓的最大高度(b)輪廓的最大高度Rz圖5-3輪廓的幅度參數(2)輪廓的最大高度Rz在一個取樣長度內，最大輪廓峰高Zp和最大輪廓谷深Zv之和的高度，如圖5-3b所示。Rz的數學表達式為：Rz=Zp+Zv測得的Rz值越大，則表面越粗糙。一般用雙管顯微鏡進行測量。2、輪廓單元的平均寬度RSm在一個取樣長度內，輪廓單元寬度Xs的平均值，如圖5-4所示。RSm值越小，輪廓表面越細密，密封示。Rmr(c)的數學表達式為示。Rmr(c)的數學表達式為Rmr(c)=Ml(c)ln在給定水平位置c上的輪廓實體材料長度Ml(c)與評定長度的比率，如圖5-5所當c一定時，Rmr（c）值越大，則支承能力和耐磨性更好，如圖5-6所示。X圖5-5輪廓的支承長度率圖5-6不同形狀輪廓的支承長度四．表面粗糙度（評定參數）的選擇1、評定參數的選擇（1） 如無特殊要求，優先選用Ra和Rz。在幅度參數中，Ra值能較完整、全面地表達零件表面的微觀幾何特征，應優先選用。Rz值常用在小零件（如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件等）或表面不允許有較深的加工痕跡（防止應力過于集中）的零件。（2） 一些重要表面有特殊要求時，如有涂鍍性、抗腐蝕性、密封性要求時才選RSm參數來控制間距的細密度；對表面的支承剛度和耐磨性有較高要求時，需加選Rmr（c）控制表面的形狀特征。2．評定參數值的選擇（1）表面粗糙度參數值的選擇原則：在滿足功能要求的前提下，盡量選擇較大的表面粗糙度參數（除tp外）值，以減小加工難度，降低成本選擇方法：常采用類比法。選擇時應注意以下幾點；1） 同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度參數值小。2） 摩擦表面比非摩擦表面，滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的粗糙度參數值小3） 承受交變載荷的表面及易引起應力集中的部分（如圓角，溝槽）粗糙度參數值應小些4） 要求配合穩定可靠時，粗糙度參數值應小些，小間隙配合表面，受重載作用的過盈配合表面，其粗糙參數值要小。5） 表面粗糙度與尺寸及形狀公差應協調，通常尺寸及形狀公差小，表面粗糙度參數值也要小，同一尺寸公差的軸比孔的粗糙度參數值要小。設表面形狀公差為t,尺寸公差為T,則它們之間通常按以下關系來設計：普通精度t=0.67RaW0.057RzW0.27較高精度t=0.47RaW0.0257RzW0.17提高精度t=0.257RaW0.0127RzW0.257高精度t<0.257RaW0.157RzW0.67說明：表面粗糙度的參數值和尺寸公差，形狀公差之間并不存在函數關系，如機器，儀器上的手輪，手柄，外殼等部位。其尺寸，形狀精度要求并不高，但表面粗糙度要求高（即粗糙度值小）6） 密封性。防腐蝕性要求要求高的表面或外觀美觀的表面其粗糙度值應小些。7） 凡有關標準已對表面粗糙度要求作出規定者（如軸承，量規，齒輪等），應按標準規定作選取表面粗糙度參數值。表5-8表5-9五．表面粗糙度的標注1．表面粗糙度符號表面粗糙度符號及其意義見表5-6。表5-6表面粗糙度的符號及其意義符號意義及說明基本符號，表示表面可用任何方法獲得。當不加注粗糙度參數值或有關說明（例如表面處理、局部熱處理狀況等）時，僅適用于簡化代號標注基本符號加一短劃，表示表面是用去除材料的方法獲得，例如車、銃、鉆、磨、剪切、拋光、腐蝕、電火花加工、氣割等基本符號加一小圓，表示表面是用不去除材料的方法獲得，例如鑄、鍛、沖壓變形、熱軋、冷軋、粉末冶金等；或者是用于保持原供應狀況的表面（包括保持上道工序的狀況）/y在上述三個符號的長邊上均可加一橫線，用于標注有關參數和說明在上述三個符號上均可加一小圓，表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。2、表面粗糙度的代號及其標注。在表面粗糙度符號的基礎上，注上其他有關表面符號特征的符號即組成了表面粗糙度的代號。表面粗糙度數值及其有關規定在符號中注寫的位置。如圖5-7所示圖5-7表面粗糙度代號及其標注1） 標注時將其標注在可見輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長線上，符號的尖端必須從材料外指向加工表面。（2）高度參數：當選用Ra時，只標數值，Ra符號不標。當選用Rz時，符號和數值都要標注。（3） 當允許實測值中，超過規定值的個數少于總數的16%時，應在圖中標注上限值和下限值。（4） 當所（5） 取樣長度：如按國標選用，則可省略不標。六．表面粗糙度的測量：1．比較法：將被測表面和表面粗糙度樣板直接進行比較，多用于車間，評定表面粗糙度值較大的工件。2．光切法：是應用光切原理來測量表面粗糙度的一種測量方法。常用儀器——光切顯微鏡，（雙管顯微鏡）。該儀器適用于車?銃?刨等加工方法獲得的金屬平面。或外圓表面。主要測量Rz值，測量范圍為Rz0.5?60Am。3、 干涉法：是利用光波干涉原理測量表面粗糙度的一種測量方法。常用儀器是干涉顯微鏡。主要用于測量Rz值。測量范圍為Rz0.05?0.8Am。一般用于測量表面粗糙度要求高的表面。4、 針描法：是一種接觸式測量表面粗糙度的方法，最常用的儀器是電動輪廓儀，該儀器可直接顯示Ra值，適宜于測量Ra值0.025?6.3Am。5、 印摸法：在實際測量中，常會遇到深孔，盲孔。凹槽，內螺紋等既不能使用儀器直接測量，也不能使用樣板比較的表面。這是常用印摸法。印摸法是利用一些無流動性和彈性的塑性材料（如石蠟等）貼合在被測表面上。將被測表面的輪廓復制成模。然后測量印模，從而來評定被測表面的粗糙度。課外作業：見習題集課后分析：1．作業講評。2．重點內容小結。3．難點內容分析。第六章光滑極限量規設計學時：2課時：1目的要求：1．了解光滑極限量規的作用、種類。2．掌握工作量規公差帶的分布。3．理解泰勒原則的含義，符合泰勒原則的量規應具有的要求、當量規偏離泰勒原則時應采取的措施。4．掌握工作量規的設計方法。重點內容：1．量規的作用。2．工作量規公差帶的分布。3．泰勒原則的含義，符合泰勒原則的量規應具有的要求、當量規偏離泰勒原則時應采取的措施。4．工作量規的設計方法難點內容：1．泰勒原則的含義，符合泰勒原則的量規應具有的要求、當量規偏離泰勒原則時應采取的措施。2．工作量規的設計方法教學方法：講教學內容：（祥見教案）課外作業：見習題集課后分析：1．作業講評。2．重點內容小結。3．難點內容分析。§6.1概述光滑極限量規是檢驗工件的一種量具。其尺寸是工件的極限值。通稱極限量規。簡稱量規。常在大批量生產時，檢測極限尺寸-——即通過的尺寸用通規。不能通過的尺寸用止規用量規檢測,方便簡單、效率高、省時可靠。易保證質量，所以應用廣泛。一量規的應用（1）當圖樣上被測要素的尺寸公差和形位公差按獨立原則標注時，一般使用通用計量器具分別測量。（2）當單一要素的孔和軸采用包容要求時，則應使用量規來檢測，把形位誤差和尺寸誤差都控制在尺寸公差范圍內。檢驗孔的量規稱為塞規 圖6-1（a）所示檢驗軸的量規稱為卡規 圖6-1（b）所示（a）塞規 （b）卡規圖6-1光滑極限量規塞規和卡規包含通規和止規兩種：1）通規：按被測要素的最大實體尺寸制造，控制作用尺寸

2）止規：按被測要素的最小實體尺寸制造，控制實際尺寸檢測時，凡通規能通過，止規不能通過的零件屬于合格產品。二．量規的種類1.工作量規生產者用來檢驗的量規。通規——T表示止規Z表示驗收量規檢驗員用的量規。校對量規校對量規是檢驗工作量規的量規。見表6-1§6.2量規公差帶一、工作量規的公差帶見圖6-2所示T為量規制造公差。Z為位置要素（即通過制造公差帶中心到工件最大實體尺寸之間的距離）T,Z值見表6-2。與工件精度有關+0es“Tei匚二I工作量規制造公差帶+0es“Tei匚二I工作量規制造公差帶皿］工作■規通規磨損公差帶圖6-2量規公差帶分布二、對量規的公差帶圖6-2所示（了解）§6.3工作量規設計內容：1.選擇量規結構形式2.確定量規結構形式計標量規工作尺寸繪制量規工作圖一、 原理及其結構設計量規應遵守泰勒原則泰勒原則是指遵守包容要求的單一要素的孔或軸的實際尺寸和形狀誤差綜合形成的體外作用尺寸不允許超越最大實體尺寸。在孔或軸的任何位置上的實際尺寸不允許超越最小實體尺寸。符合泰勒原則的量規如下；量規尺寸要求：通規基本尺寸=零件的最大實體尺寸（Dmindmax）止規基本尺寸=零件的最小實體尺寸（Dmaxdmin）量規的形狀要求；1） 通規的形狀與孔、軸的形狀相同，長度為配合長度（稱為全形量規），控制工件的作用尺寸，其檢測面為工件的完整表面。2） 止規的形狀與孔、軸的形狀相同，長度可短些（稱為不全形量規），控制工件的實際尺寸。3） 由于全形量規制造加工困難較大，國標規定可使用偏離泰勒原則的量規，但在檢測時要多方位多次檢測。二、規的技術要求2）量規的材料工作部分：合金工具剛：CrMnCrMnWCrMoV碳素工具剛T10AT12A滲碳剛15剛20剛滲碳硬質合金剛等手柄：Q235lyn鋁等量規測量面硬度為：58~65HRC2.形位公差。形位公差=丁/2,如尺寸公差＜0.002 形位公差=0.0013.表面粗糙度測量面不應有銹跡。毛刺。黑斑。劃痕等缺陷。其表面粗糙度參數見表6-35．量規設計應用舉例例.設計檢驗①30h8/f7孔和軸用工作量規的工作尺寸。解：見書P136第七章滾動軸承的互換性學時：4課時：2目的要求1．掌握滾動軸承的精度等級及其選用。2．掌握滾動軸承內徑、外徑公差帶的特點。3．掌握國家標準有關與滾動軸承配合的軸、孔公差帶的規定。4．初步掌握與滾動軸承配合的軸、孔的尺寸公差及其他技術要求的選用與標注重點內容：1．滾動軸承的精度等級及其選用。2．滾動軸承內徑、外徑公差帶的特點。3．國家標準有關與滾動軸承配合的軸、孔公差帶的規定4．與滾動軸承配合的軸、孔的尺寸公差及其他技術要求的選用與標注。難點內容1．國家標準有關與滾動軸承配合的軸、孔公差帶的規定2．與滾動軸承配合的軸、孔的尺寸公差及其他技術要求的選用與標注教學方法：講教學內容：（祥見教案）課外作業：見習題集課后分析：1．作業講評。2．重點內容小結。3．難點內容分析。本課程主要介紹滾動軸承的餓精度和它與軸，外殼孔的配合問題。工作要求：1.運轉平穩；2.運轉精度高；3.噪音小。所以得正確選擇軸和外殼孔與軸承的配合，正確選擇尺寸精度、形位公差和表面粗糙度等。§7.1滾動軸承的精度等級及其應用.滾動軸承的精度等級國標規定：1）向心軸承分為0，6，5，4，2共五級，精度依次升高（相當于舊標準的G，E，D，C和B級）；2） 圓錐滾子軸承的精度分為：0,6x,5和4共四級；3） 推力軸承的精度分為：0，6，5和4共四級；滾動軸承精度的等級的選用。0級———普通級.用于低、中速及旋轉精度要求不高的一般旋轉機構,它在機械中應用最廣。例如：機床變速箱、進給箱的軸承等。6級———用于轉速較高、旋轉精度要求較高的旋轉機構。例如：普通機床的主軸后軸承、精密機床變速箱的軸承等。5級、4級———用于高速、高旋轉精度要求的機構。例如：精密機床的主軸軸承、精密儀器儀表的主要軸承等。2級———用于轉速很高,旋轉精度要求也很高的機構。例如：齒輪磨床、精密坐標堂床的主軸軸承、高精度儀器儀表的主要軸承等。滾動軸承的內徑、外徑公差帶及其特點滾動軸承的內圈、外圈都是薄壁零件,在制造和保管過程中容易變形,但軸承裝配后,這種變形可得到矯正。因此,國標對軸承內、外徑分別規定了兩種尺寸公差及其尺寸變動量,用以控制配合性質和限制自由狀態下的變形量。即為滾動軸承是標準部件,為了便于互換,國標規定：2） 軸承的內圈與軸采用基孔制配合。3） 軸承的外圈與孔采用基軸制配合。即：外圈—Dmp（單一平面平均外徑）的公差帶的上偏差為零一與基軸制相同。內圈—dmp（單一平面平均內徑）的公差帶的上偏差也為零，這與一般基孔制不同。見圖7-1所示當與k.、m、n.等軸配合時。即不為一般的過度配合而過盈配合。當與g、h配合就不再是間隙配合而是過度配合見下圖。§7.2軸和外殼與孔與滾動軸承的配合一．軸和外殼孔的公差帶見圖7-2所示：圖7-2 軸承與軸和外殼孔的配合軸和外殼孔與滾動軸承配合的選用選擇時主要考慮下列因素：1。負荷類型作用在軸承上的徑向負荷，一般有兩中情況定向負荷：皮帶拉力，齒輪作用力等。2)由定向負荷和一個較小旋轉負荷(如離心力)合成負荷的作用方向與套圈間存在著以下三種關系：1)套圈相對于負荷方向固定圖7-3(a)固定的外圈。圖7-3(圖7-2 軸承與軸和外殼孔的配合軸和外殼孔與滾動軸承配合的選用選擇時主要考慮下列因素：1。負荷類型作用在軸承上的徑向負荷，一般有兩中情況定向負荷：皮帶拉力，齒輪作用力等。2)由定向負荷和一個較小旋轉負荷(如離心力)合成負荷的作用方向與套圈間存在著以下三種關系：1)套圈相對于負荷方向固定圖7-3(a)固定的外圈。圖7-3(b)固定的內圈套圈相對于負荷方向旋轉圖7-3(a)中的內圈圖7-3(b)中的外圈套圈相對于負荷方向擺動圖7-4擺動負荷圖7-3(c)外圈圖7-3(d)內圈圖7-3(c)內圈圖7-3(d)內圈內圈