浅析表面粗糙度的高度特性评定参数及选择

【摘 要】零件的表面粗糙度是评定零件表面质量的重要指标,它对零件的抗腐蚀性、耐磨性、配合性质的稳定性、接触刚度、疲劳强度及零件的使用寿命等都有很大影响,因此,对表面粗糙度参数及数值的正确选用有助于机械产品质量的控制和提高。本文就表面粗糙度的高度特性评定参数及选择进行了初步的探讨。

【关键词】表面粗糙度 高度特性 评定参数

【中图分类号】TG580 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2010)05-0021-02

零件加工表面上具有的较小间距和峰谷所形成的微观几何形状特征称为表面粗糙度。[1]零件的表面粗糙度是评定零件表面质量的重要指标,它对零件的抗腐蚀性、耐磨性、配合性质的稳定性、接触刚度、疲劳强度及零件的使用寿命等都有很大影响,因此,对表面粗糙度参数及数值的正确选用有助于机械产品质量的控制和提高。

一、表面粗糙度的高度特性评定参数

GB/T 3505-2000《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》标准是等效采用ISO4287-1997制订的,它与新的国际标准ISO/TC213《产品几何技术规范(GPS)》结构体系一致。[2]在该标准中规定的高度特性评定功能参数主要有以下三个:

1.轮廓算术平均偏差Ra在取样长度(用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度)内,轮廓偏距y(表面轮廓上的点至基准线的距离)的绝对值的算术平均值,如图1所示。用公式表示为:

图1 轮廓算术平均偏差Ra

2.微观不平度十点高度Rz在取样长度内,5个最大轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和,如图2所示。用公式表示为:

图2 微观不平度十点高度Rz

3.轮廓最大高度Ry在取样长度内,轮廓峰顶线与轮廓谷底

线之间的距离,如图3所示。用公式表示为:

Ry=Rp+Rv

图3 轮廓最大高度Ry

在评定表面粗糙度时,可在上述三个参数中任选一个或两个,国家标准优先选用Ra。当常用值不能满足要求时,可选取补充系列值或其他值。

二、高度特性评定参数之间的相互联系

从理论上来说,Ra与之间不存在单一的对应比例换算关系,但在实际测量中可能会出现某表面规定了Ra参数值,而由于客观条件的限制或某些特殊的需要,只能测出Rz参数实际值(或相反);或某些计算公式如过盈配合计算公式中,用Rz计算而在图样上需用Ra参数标注。[3]英国标准BS 1134认为Ra与Rz之比为3～7,德国标准DIN 4768给的比值为:

Rz=4Ra (Ra值≥2.5μm)

Rz=5Ra (Ra值

Ry与Ra的对应关系大致为:

Ry=(4～15)Ra

由于较大轮廓峰谷出现的随机性较大,因此其发散范围也大,一般多数表面处于比值的中间部分。

三、表面粗糙度数值的选择

零件表面粗糙度评定参数的数值越小,表面越光滑,表面质量越高,使用效果越好,但加工成本也越高。因此,选择时,既要满足零件的功能要求,又要符合加工的经济性,即在满足零件使用性能要求的条件下,尽可能选用较大的粗糙度参数值,这样有利于降低制造成本和取得较好的经济效益。具体选用时,可参照生产中的实例,用类比法确定。可以参考下述原则选用粗糙度值:

1.同一零件上,工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。

2.对摩擦表面,速度越高,承受的单位面积压力越大,则表面粗糙度值应小些。

3.受周期性载荷的表面及易产生应力集中的圆角、凹槽处粗糙度数值应较小。

4.配合零件的表面粗糙度应与其尺寸精度要求相当。配合性质相同时,零件尺寸愈小,则粗糙度数值也应愈小。

5.一般情况下,间隙配合比过盈配合粗糙度数值要小。

参考文献

1 刘小年、陈 婷.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2005

2 周 海、刘岚岚、赵熙萍.表面粗糙度新国标的评定参数及其应用[J].机械工程师,2003(8)

3 俞汉清.表面粗糙度标准及应用[M]. 北京:中国计量出版社,1997