范文一:铸造表面粗糙度评价标准及检测方法评述
?专题综述 ??
铸造表面粗糙度评价标准及检测方法评述
赵 磊,李大勇,卢男
:哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040:
摘要:研究铸造表面粗糙度评价方法,对于控制铸件表面质量和提高铸件使用性能具有非常重要的实际意义。文中
总结了铸造表面粗糙度评价标准和检测方法研究及应用现状,分析了铸造表面粗糙度检测技术未来发展趋势。目
前,铸造表面粗糙度二维评价标准和各种检测仪器研究已经比较成熟,制定铸造表面粗糙度三维评价标准和研制与 之
配套的检测装置已成为铸造工作者关注的课题。
关键词:铸造表面粗糙度;评价标准;检测装置
中图分类号:TG84 文献标识码:A 文章编号:1001-4977 (2014) 04-0322-06
Review of Evaluation Criteria and Measurement Methods for
Cast Surface Roughness
ZHAO Lei, LI Da-yong, LU Nan
(College of Material Science & Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150040,
Heilongjiang, China)
Abstract:In order to control cast surface quality and improve performances of castings, it is very important and
significant to in-depth study casting surface evaluation methods. In this paper, the current research and
application situation of evaluation criteria and measure methods for cast surface roughness were summarized,
and the technology development tendency in this field was analyzed. At the present, two-dimension evaluation
criteria and various measure instruments have been already relative mature, and the foundry men have paid close
attention to establishing three-dimension evaluation criteria and developing matched measure instruments.
Key words:cast surface roughness; evaluation criteria; measure instruments
铸造表面相对于机械加工表面更加粗糙,多年以 上可以分为二维和三维两类,自20世纪制定铸造表面 来人们不对其加以评定。但随着铸造技术的不断进步, 粗糙度评价标准以来,实际生产中一直使用二维评价目前可以通过铸造工艺获得表面较为光滑的工件。因 标准。到目前为止,国际上还未正式制定三维评价标
准。 此,铸造表面粗糙度已成为影响工件的表面性能的重
要因素,例如摩擦、磨损、疲劳、腐蚀等性能均与粗 1.1 二维评价标准
[1]糙度有密切联系。为了实现对铸造表面粗糙度的量化 20世纪50年代起,美国首先制定了铸造表面粗糙 评价,需要解决评价标准和检测方法两方面问题。国 度二维评价标准,并制造了比较样块。随后,日本、
德国、英国也制定了相关标准,国际化组织 (ISO) 于 际上早已制定了二维铸造表面粗糙度评价标准,基于
1979年制定国际标准ISO2632/?-1979 《表面粗糙度比 二维评价标准,铸造工作者们提出了多种检测方法,
较样块 第?部分:铸造表面》。为了与国际标准统 如比较法、触针法、计算机视觉法等等,以这些方法
一,我国于1991年制定了 《铸造表面粗糙度评定方法》 为原理研制的各种仪器在实际生产中获得了广泛的应 [2]国家标准,标准中规定了评定基准线、取样长度、评 用。但二维评价标准和检测装置在某些工况下往往具
价长度、评价参数及标准样块的制作等内容。 有局限性,为了准确表征铸造表面的自然形貌,需要
评定基准线:在评定粗糙度时,首先要选择一条 建立三维评价标准,并依据三维评价标准研究相应的
基准线,它是评定粗糙度的基础。按滤波方法划分, 检测方法和检测装置。
基准线可分为最小二乘中线和高斯基准线。
铸造表面粗糙度评价标准研究进展 1 取样长度:取样长度是用于判别具有粗糙度特征
的一段基准长度。取样长度要在轮廓总的走向上选取, 按取样范围分类,铸造表面粗糙度评价标准理论
收稿日期:2013-12-09收到初稿,2014-01-07收到修订稿。
作者简介:赵磊 1983 (-),男,博士研究生,从事铸造表面粗糙度评价标准研究。E-ma:ilsouony@126.com 通讯作者:李大勇,男,教授,博士生导师。E-mail:dyli@hrbust.edu.cn
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过长或过短的取样长度都会无法正确反应表面的轮廓 合肥工业大学的余晓芬、俞建卫等人首次提出三维评 特征。 价参数,这个参数集是根据二维评价参数扩展而来,
评价长度:评定长度是评价粗糙度时所需要的一 将取样长度扩展为取样表面,将中线扩展为平均平面, 个长度值,可以包括一个到几个取样长度。对于铸造 将二维参数扩展到三维表面。研究成果包括平均平面 表面,一般选取5个取样长度作为一个评价长度。 的计算方法,三维参数计算的数学模型以及测量装置。
评价参数:为与国际标准统一,我国等效采用国 结果表明,该方法克服了二维单线评价的片面性,提
[5]际 标 准 化 组 织 (ISO) 有 关 的 国 际 标 准 制 订 了 高了置信度。
GB/T3505-1983表面粗糙度参数,其中有三个部分共
[3]27个参数。
纵向参数:轮廓算术平均偏差R、轮廓均方根偏 a
差R、轮廓最大高度R和微观不平度十点高度R等qyz
11 个参数。
水平参数:轮廓微观不平度的平均间距S、轮廓 m
峰密度D、轮廓均方根波长q以及轮廓的单峰平均间距
S 等共9个参数。
形状特性参数:轮廓偏斜度S、轮廓均方根斜率 k图1 相同粗糙度值具有不同表面形貌 Δ q和轮廓支承长度率t等共7个参数。 pFig. 1 Different surface morphologies with the same 由于铸造表面的纹理较为复杂,一般只采用纵向 surface roughness values 参数中的轮廓算术平均偏差R和微观不平度十点高度 a
[4]为有效解决表面参数表征问题,1998年欧共体资 R作为铸造表面粗糙度的评价参数。 z
助的大型表面计量研究项目开发定义了一套基本的三 1.2 三维评价标准 [6-7]维表面粗糙度标准参数 (14+3) 体系。该体系将基 二维评价标准经过几十年的发展,目前已经非常
本参数分为幅度参数、空间参数、综合参数和功能参 成熟。由于二维评价标准只能以一条线上的数据来评
数四种 (具体参数见表1)。幅度参数是在二维参数基 价一个表面,不可能准确表征三维表面的总体形貌。
础上的扩展,考虑了表面高度的统计特性、极值特性 如图1所示,同一粗糙度数值可能具有几种差异较大的
和高度分布形状。空间参数用于评估三维表面纹理和 形貌,而不同的形貌,其力学性能可能完全不同。因
分布,即峰度、纹理强度和主要纹理方向。综合参数 此,为了更为合理地评价工件的表面特性,更为有效
基于幅度和间距两方面的信息对表面特性进行定义。 地控制铸件表面质量,需要研究制定铸造表面粗糙度
功能参数包括三个指数参数和三个体积参数,通过将 三维评价标准。
表面分成峰带、中间带、底带三个部分分别计算,对 近年来,学者们对机械加工表面粗糙度三维评价
表面功能加以评定。 (14+3) 参数体系提供了一个参 方法做了大量研究工作,取得了一定成果。1996年,
考标准,避免了“参数爆炸”的混乱局面。
表1 :14+3:参数体系
Table 1 Parameter system of:14+3:
幅度参数 空间参数 综合参数 功能参数
均方根偏差 S最速衰减自相关长度 S均方根斜率 S表面支承指数 Sq al Δq bi
十点高度 S表面峰顶密度 S表面算术平均顶点曲率 S中心液体滞留指数 Sz ds sc ci
偏斜度 S的结构形状比率 S表谷区液体体积 S材sk tr vi 展开界面面积比率 Sdr
料体积 S中心液体m 陡峭度 S面纹理方向 Sku td 体积 S谷区液体体积 c
Sv
精密机械加工表面呈现出随机性、无序性、多尺 基于二维评价标准给出了几种基准面的构造方法、三
[11]度性和自仿射性,具有分形的某些特征,可以用分形 。2003年,曾文涵、高咏 维评定参数的定义及算法
[12]几何进行描述。1999年,哈尔滨工业大学的李成贵等 生等人提出了一种二维高斯滤波快速算法。2011年,
河南科技大学的李玉玺在 (14+3) 体系的基础上加入 人基于分形几何理论,通过分析各种机加工表面的轮 [13]了几个三维参数,并对仿真三维表面进行了测量。 廓谱矩和表面谱矩的关系,提出了用表面的均一性、 [14-17]此外,还有学者将motif法参数集扩展到三维领域。 等 方 性 、 均方根斜率来评 价表面粗糙度的三维 参
[8-10]上述成果虽多为机加表面三维评价研究,但这种 数。2002年,上海交通大学的杨培中和蒋寿伟等人
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研究为铸造表面三维评价标准的制定提供了有益参考。 国按铸造方法分为5类,日本分为铸造表面和精密铸造 2007年,哈尔滨理工大学的李大勇、王文卓等人对铸 表面两类。而国际标准则考虑了合金材质的因素,按造表面粗糙度的三维评价做了探索性的研究,提出了 不同的铸造方法共分13类。我国的标准按铸造方法将
[5]一种基于数字图像处理的铸造表面三维粗糙度评价方 比较样块分为2大类型共15类。
[18]法,并且设计了检测装置。针对铸造表面的特殊性, 根据铸造表面纹理特征和金属色泽的区别,由全 在 (14+3) 体系的基础上开发了一组三维参数,包括 国铸造标准化技术委员会监制,原哈尔滨科技大学铸 2直方图均值m、方差σ、单位面积顶点面积S及陡峭度 造教研室生产的铸造表面粗糙度比较样块,按铸型不 Δ。该组参数利用三维表面图像的灰度统计特征表征了 同分砂型铸造和金属型铸造两大类,另加表面喷砂喷 三维表面的形貌,在一定程度上提高了铸造表面粗糙 丸处理。按金属色泽分钢铁 (铁灰色)、青铜 (古铜 度测量的效率,较为全面地评价了铸造表面粗糙度。 色)、黄铜 (金黄色)、铝镁锌 (银白色) 等类别。
比较样块法具有携带方便、使用简单、成本低等
铸造表面粗糙度检测方法研究进展 2 优点,目前在铸造粗糙度检测领域仍有一定的市场。
其不足是只能区别与比较样块差别较大的表面,测量 早在1929年,德国的施马尔茨 (G. Schmalz) 就
不够准确。从这个意义上讲,比较法的应用会受到一 对 表面微观不平度的深度进行了定量测量。此后,基于 定限制。 不同原理的机加表面粗糙度检测方法和装置不断出现
2.2 触针法 并获得应用。表面粗糙度检测方法可以分为接触式和
触针法是用一根很细的触针接触被测表面并做定 非接触式两类。接触式方法一般采用触针法,非接触
向滑动,被测表面轮廓形状的垂直起伏将被与触针同 式方法主要有光学法和计算机视觉法等。扫描隧道显
步运动的传感器转换成电信号,由此可以计算被测表 微镜以及原子力显微镜等扫描探针技术也广泛应用于 面粗糙度参数值。以触针法为原理的粗糙度仪最早应 [19-20]精密表面粗糙度的测量。
用于机加表面的粗糙度检测,触针一般有 1、2、5、 相对于机械加工表面的粗糙度检测方法,用于铸 10 μm几种规格,传感器一般主要分为电感式、压电 造表面粗糙度的检测方法则发展比较缓慢。由于铸造 式、感应式等。触针法具有测量快捷方便、测量精度 表面的形貌特征比较复杂,其表面没有固定的纹理方 高和测量成本低等特点。当然也存在许多难以克服的 向,峰谷没有规律可言,给表面形貌检测增加了难度。 缺点,如受到触针针尖半径大小的限制无法检测出小 目前,用于铸造表面粗糙度检测的方法主要有比较法、 于针尖半径的峰谷,受到行走速度的限制检测速度慢 [21]触针法和计算机视觉法等。 等等。 2.1 比较法 自1936年美国人E. J. Abbott研制成功第一台生比较法是一种车间常用的方法,其方法是将被测 产 现场使用的表面粗糙度仪以后,用于机加表面的触表面对照粗糙度标准样块,以触感或目测来判断被加 针 式粗糙度仪得到了长足发展,国际上众多精密仪器工表面的粗糙度。如图2所示为铝镁锌金属型和钢铁砂 研 究机构纷纷开始研制性能更加卓越粗糙度仪。国际型表面粗糙度标准样块实物。 上 著 名 的 生 产 商 有 英 国 Taylor-Hobson 公 司 、
德 国 HOMMEL公司、 德国Mahr公司、 日本
Mitutoyo公司 等,国内的粗糙度仪厂商主要有哈尔滨
量具刃具集团 有限责任公司、北京时代联创科技有限
公司、宁波联 晟等等。他们都先后开发了系列触针式
粗糙度仪,并 且向着小型化和高精度方向发展,图3
为几种典型的机 加表面粗糙度仪器实物照片。 (a) 铝镁锌金属型表面粗糙度样块
上述用于机加表面粗糙度检测仪器的测量范围一
般 为 R=0.02~10 μm, 虽 然 无 法 直 接 用 于 R=0.2~100 aa
μm甚至更大范围的铸造表面粗糙度检测,但通过研制
特殊测头,完全可以达到扩大测量范围、实现铸造表
面粗糙度检测的目的。此外,用于机加表面的粗糙度
(b) 钢铁砂型表面粗糙度样块 仪分辨率可达 0.6~12 nm, 量程一般为 0.03~200 μm。
图2 铝镁锌金属型和钢铁砂型表面粗糙度样块 如北京时代公司的TR300型粗糙度仪分辨率达1 Fig. 2 Surface roughness specimens of Al-Mg-Zn metal casting and steel nm, 量程12.5 μm。各公司开发出的粗糙度轮廓仪一
sand casting 体机可 测粗糙度和轮廓,量程可达350 μm~120
国外标准主要是以铸造方法来分类,如德国、英 mm,分辨率
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达十几纳米。触针式粗糙度仪的测量速度较慢,一般驱 XWX-1042长图记录仪配合记录某铸造表面轮廓,采
[22]动箱的移动速度为0.5~1 mm/s,在测量时触针移动速 用图解法,根据二维评价标准手工计算了铸造表面粗
度一般为20~60 μm/s。例如,对R=6.3 μm钢铁砂型样 a糙度值。为解决手工计算粗糙度值占用时间长、计算
[24]块进行三维测量时,测量251条轮廓线大约需要2.5 h。 结果误差大等问题,丁玉波等人于1986年将XBD表 国内铸造表面粗糙度仪的研制工作集中始于20世 面粗糙度测定仪与APPLE-2型计算机结合,用计算机
纪80到90年代。1985年,哈尔滨科技大学 (现哈尔控制检测过程并代替人工计算粗糙度参数,实现了铸 [23] 滨理工大学) 任善之应用XBD表面粗糙度测定 造表面粗糙度的自动化测量,最大相对误差小于0.5%。
仪和
(a) 英国Taylor Form (b) 德国HOMMEL T1000 (c) 北京时代TR210 (d) 哈量2301A型 Talysurf Intra粗糙度便携式粗糙度仪 便携式粗糙度仪 表面形状测量仪 仪 图3 典型的机加表面粗糙度仪实物照片
Fig. 3 Real photo of typical machined surface roughness measuring instruments
索上获得了初步的成功。在当时的硬件条件下,获取 1987年,哈尔滨科技大学研制出一台CX-5型铸造
表面粗糙度测量仪并投入市场,为铸造工厂提供了表 一张图像的时间为1/30 s,可在1 s内完成测量和计算。
[37]提出1999年,Du-Ming Tsai和Chi-Fong Tseng面粗糙度检测手段。该仪器用单片机控制测头动作和
用频谱分析的方法建立粗糙度值与图像功率谱半径 完成信息采集及参数计算,具有测量范围大、检测成
的关 系,实现了对铸造表面粗糙度的测量。文中对不本低等特点,可以打印出5个参数以及轮廓曲线图。该
同粗 糙度的铸造表面图像进行二维傅里叶变换,得到仪器达到当时国外同类仪器的技术水平,处于国内领
[25][26]了图 像的功率谱。经研究发现不同的粗糙度表面功率先地位。1989年,孟繁玉等人针对压电式传感器测
谱具 有不同的半径,越粗糙的表面功率谱半径越小,量精度较差、测量范围小以及电感式传感器成本高的
反之 越大。他们提出了功率谱半径F~F等特征参14缺点,设计了一套铸造表面粗糙度检测装置。该装置
数,建立 了F~F与粗糙度之间的映射关系,最终利14采用固态压阻式传感器,进一步提高了测量精度及量
用建立BP神 经网络获得了铸造表面的粗糙度信息。程。
对于应用神经 网络分类来讲,其训练过程较为耗时,2.3 计算机视觉法
但在应用时可 在瞬间完成对表面粗糙度的评价。此计算机视觉技术是一门通过一幅或几幅图像感知
外,对于训练样 本中存在的粗糙度值,在文中48个周围环境的技术,通过图像处理及图像理解即可获得
检测样本100%鉴 别。对于训练样本中不存在的粗糙物体的形貌、纹理、尺寸、位置等信息,被广泛应用
[27]度值,检测结果有 2%~9%的误差。因此,扩大训练于三维形貌检测、模式识别等领域。基于计算机视
[28-31]样本参数数量可以提 高检测精度。 觉法的表面粗糙度检测技术,主要包括图像处理、 [38][32][33-34][35]2001年,Lukaszewski K.和 Rozniakowski K.等人 频谱分析、纹理分析、三维重构技术等,图4为
用激光照射铸造表面,用CCD获取了被测表面的散斑 计算机视觉法表面粗糙度检测系统原理框图。
图像,利用图像处理的方法提取了光强曲线与坐标轴 20世纪90年代初期,铸造工作者开始探索铸造表 之间的平均面积S、以及对比度C等图像特征,建立面粗糙度计算机视觉法检测,取得了一定的成果。 它 们与轮廓均方根偏差σ之间的关系,实现了对铸造1992年,东北林业大学赵学增和哈尔滨科技大学 表面 粗糙度的检测。 [36]陈捷等人在研究铸造表面微观形貌特征的基础上, [39]2007年,李大勇、王文卓等人提出了一种基于 首次将计算机视觉检测方法引入到粗糙度检测领域,
数字图像处理的铸造表面粗糙度检测方法,组建了实 提出了一种基于图像处理的粗糙度检测方法。该方法
验装置、开发了测量程序并提出了三维评价标准。该 用一准直光源照射微观表面,峰谷的阴影将引起像素
方法利用白光以一定角度照射被测表面,用CCD获取 灰度的变化。建立光线入射角α与S、阴影像素数D与 m被测表面图像,获取图像后,对图像进行去噪、边缘 R的关系以得到表面粗糙度值。该方法用灰度统计信 a
增强、二值化等图像预处理过程,提取图像像素的灰 息作为中间特征表征铸造表面粗糙度,体现了铸造工
度直方图的均值、方差、规定灰度的数量等特征值, 作者在应用计算机视觉技术检测铸造表面粗糙度的探
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326? ? FOUNDRY Vol .63 No.4
图4 计算机视觉法表面粗糙度检测系统原理框图
Fig. 4 Block diagram of surface roughness measurement system with computer vision method
计算出三维粗糙度参数,获得了较为满意的结果。 面粗糙度,为下一步研究系统的评价方法奠定了基础。
计算机视觉测量铸造表面粗糙度具有非接触、易 今后需要在纹理分析、图像变换、三维重构等方面, 于实现三维测量等特点。如何提取与粗糙度相关的图 以开发快速、准确的算法为目标开展更为深入的研究 像特征以及用图像特征准确表征铸造表面粗糙度是计 工作。
算机视觉法研究的重点和难点,需要铸造工作者继续 3.3 检测仪器发展趋势
深入探索。 基于计算机视觉法开发固定式和便携式仪器是铸
造表面粗糙度检测仪器的发展方向。固定式铸造表面 3 铸造表面粗糙度评价标准及检测方
粗糙度测定仪要以高精度、多参数为目标,便携式铸 法展望 造表面粗糙度测定仪要追求检测快捷和操作方便。虽 3.1 评价标准发展趋势 然国内外便携式机加表面粗糙度测定仪早有多款机器 表面粗糙度起源于二维评价,二维标准的应用已 用于实际生产,但这些仪器多为基于二维检测标准和 经比较成熟,虽然多数情况下能够满足铸造表面粗糙 触针检测方法的接触式检测仪器,目前尚无计算机视 度评价的要求,但其评价参数与人眼感观的直接对应 觉便携式表面粗糙度检测仪器问世。由于微型光学检 尚有差距。因此,铸造表面粗糙度评价标准应追求评 测系统用于铸造表面图像参数提取具有一定难度,研 价者视觉与表征参数的高度一致,即建立三维评价标 究开发实用的便携式非接触铸造表面粗糙度测定仪还 准。在建立三维评价标准的过程中,可以借鉴已有机 需一定时日。 加表面粗糙度表征的研究成果,重点在以下几个方面
开展研究工作:?以 (14+3) 体系为基础,研究建立 结束语 4 适合铸造表面特征的粗糙度参数表征体系;?以分形
研究铸造表面粗糙度评价方法及检测仪器,对于 理论为基础,研究用表面统计特征参数表征粗糙度;
?以三维motif 法为基础,根据铸造表面特性研究表面 控制铸件表面质量和提高铸件使用性能具有非常重要 粗糙度评价参数。 的实际意义。目前,铸造表面粗糙度二维评价标准以 3.2 检测方法发展趋势 及基于二维评价标准的检测技术已经比较成熟。铸造
检测方法是检测仪器研究开发的基础,铸造表面 表面粗糙度评价技术的发展趋势是建立与人眼视觉高 粗糙度检测方法的发展空间在于非接触三维检测。根 度一致的三维评价标准,深入研究基于三维评价标准 据铸造表面特征分析,无论是固定式检测还是移动式 的非接触检测方法和计算机视觉铸造表面粗糙度检测 检测,计算机视觉法都具有巨大的优势。铸造工作者 装置。固定式检测装置以高精度和多参数为目标,便 已将图像灰度、图像频谱等信息作为特征参数表征表 携式仪器则以检测快捷和操作方便为追求。
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:编辑:张允华,zyh@foundryworld.com:
范文二:粗糙度标准表面粗糙度
针对管道内表面粗糙度等级的非接触式检测问题,提出了一种新的基于支持向量机 (SVM)和方差的组合分类方法.SVM是近年发展起来的具备较高分类性能和容噪能力的机器学习方法,但当输入数据量大时,SVM分类的时间耗费太大,系统难以实用化.故本方法首先根据统计方差对待测管道的内表面粗糙度进行分类,再利用SVM进行细分.这样就有效利用了支持向量机识别率高、容噪能力强和统计方差速度快的优点.实验表明本方法具有较好的识别精度、效率和容噪性能.如适当调整参数,本方法还可用于其它物体表面的粗糙度检测,具备良好的推广性。 粗糙度:0.012、0.025、0.050、0.100、0.20、0.40、0.80、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50、100
6.3:半精加工表面。用于不生要的零件的非配合表面,如支柱、轴、、支架、外壳、衬套、盖等的端面;螺钉、螺栓各螺母的自由表面;不要求定心和配合特性的表面,如螺栓孔、螺钉通孔、铆钉孔等;飞轮、带轮、离合器、联轴节、凸轮、偏心轮的侧面;平键及键槽上下面、花键非定心表面、齿顶圆表面;所有轴和孔的退刀槽;不重要的连接配合表面;犁铧、犁侧板、深耕铲等零件的摩擦工作面;插秧爪面等。
中国旧标准 ( 光洁度 ) 中国新标准 (粗糙度)Ra 美国标准 (微米)Ra 美国标准 (微英寸)Ra ▽ 4 6.3 8.00 320 6.30 250
▽ 5 3.2 5.00 200 4.00 160 3.20 125 ▽ 6 1.6 2.50 100 2.00 80 1.60 63
▽ 7 0.8 1.25 50 1.00 40 0.80 32 ▽ 8 0.4 0.63 25 0.50 20 0.40 16
范文三:表面粗糙度标准
表面粗糙度:指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下),用肉眼是难以区别的,因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小,则表面越光滑。表面粗糙度的大小,对机械零件的使用性能有很大的影响,主要表现在以下几个方面:
①表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙,配合表面间的有效接触面积越小,压强越大,磨损就越快。
②表面粗糙度影响配合性质的稳定性。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,降低了联结强度。
③表面粗糙度影响零件的疲劳强度。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。
④表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面,易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层,造成表面腐蚀。
⑤表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合,气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。此外,表面粗糙度对零件的外观、测量精度也有影响。
表面粗糙度有Ra,Rz,Ry之分,据GB3505摘录:
表面粗糙度参数及其数值(SurfaceRoughnessParametersandtheirValues)常用的3个分别是:
轮廓算数平均偏差(Ra)--arithmeticalmeandeviationoftheprofile;
微观不平度十点高度(Rz)--thepointheightofirregularities;
轮廓最大高度(Ry)--maximumheightoftheprofile。
Ra--在取样长度L内轮廓偏距绝对值的算术平均值。
Rz--在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和。Ry--在取样长度L内轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。
如果图面没标注粗糙度选用Ra/Rz/Ry的情况下默认为Ra。
中美表面粗糙度(光洁度)对照表中国旧标准(光洁度)中国新标准(粗糙度)Ra美国标准(微米)Ra
8.00
▽46.3
6.30
5.00
▽53.24.00
3.20
2.50
▽61.62.00
1.60
1.25
▽70.81.00
0.80
0.63
▽80.4
0.5020250200160125100806350403225美国标准(微英寸)Ra320
0.40
16
表面粗糙度符号、代号应注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或者它们的延长线上;符号的尖端必须从材料外指向表面;在同一张图样上,每一表面一般只标注一次符号、代号,并尽可能靠近有关的尺寸线。下表摘要列举了表面粗糙度标注的有关规定及图例。
表面粗糙度符号代号及其参数的标注方法
(图3-表面粗糙度-4/5)
(图3-表面粗糙度-6美标)
表面粗糙度的标注方法及示例
(图3-表面粗糙度-2/3)
表面粗糙度世界各国常用符号简述参数输出测量标准
DINENISO4287:1998
RaRA算术平均粗糙度RaISO4287:1997
JISB0601:1994
DINENISO4287:1998
RqRQ均方根粗糙度RqISO4287:1997
JISB0601:2001
Rz
Rz(依据ISO标准)
或Ry(依据JIS标准)JISB0601:2001DINENISO4287:1998ISO4287:1997Ry
(JIS)
Rz
Rz
(JIS)
Rmax
Rp
RpJISB0601:2001RZJRMAXRPRP轮廓的平均高度Rz(以前为:ISO4287/1:1984)最大粗糙度深度Rmax平均轮廓波峰高度RpISO4287:1997最大轮廓波峰高度RpASMEB46DIN4768:1990DINENISO4287:1998RZ
ASME)
Rpm
ASME)
Rpk
Rk
RvkRPMRPKRKRVK平均轮廓波峰高度Rp减小的波峰高度Rpk中心粗糙度深度Rk减小的波谷深度Rvk
粗糙度中心轮廓的最小材料率
Mr1:
Mr1MR1
将突出的波峰从粗糙度中心轮廓分
开的交线的材料率(单位%)。
粗糙度中心轮廓的最大材料率
Mr2:
Mr2MR2
将波谷从粗糙度中心轮廓分开的交
线的材料比(单位%)。
材料填充的轮廓波峰范围A1
A1A1
(单位μm2/mm)
导润剂填充的轮廓波谷范围A2
A2
Vo
Rt
R3zA2(单位μm2/mm)VORTR3Z含油量Vo(单位mm3/cm2)R轮廓的总高度Rt算术平均第三峰谷间高度R3z
波峰数RPc
(取决于交线C1和C2):
RPcRPC每厘米(或每英寸)超出上交线C1
C2的轮廓的数目(见
RSm)。
Rmr材料率Rmr
(取决于参考线CREF和交线C;
tp
(JIS,
)相
当于RmrRMR3个单值可选)JISB0601:2001DINENISO4287:1998ISO4287:1997DINENISO4287:1998DBN31007:1983EN10049:2005ASMEB46DINENISO13565-2:1998DINENISO13565-2:1998DINENISO13565-2:1998DINENISO13565-2:1998ASMEB46DINENISO13565-2:1998DINENISO13565-2:1998DINENISO13565-2:1998
轮廓的平均宽度RSm
RSmRSM(以前:槽间距)DINENISO4287:1998ISO4287:1997
JISB0601:2001
SS局部轮廓波峰的平均距离S
轮廓波峰区的区宽CRJISB0601:2001
CRCR(法语
(取决于交线Scr1和Scr2)
轮廓中心区的区宽CF16ISO4287:1997
CFCF(法语
fonctionnement
(取决于交线Scf1和Scf2)
轮廓波谷区的区宽CL16ISO4287:1997
CLCL
(取决于交线Scl1和Scl2)
粗糙度波形的平均深度RISO4287:1997
RR
(取决于算子A和B)
粗糙度波形的平均宽度ArISO12085:1996
ArAR
(取决于算子A和B)
轮廓不均匀性的最大深度RxISO12085:1996
RxRX
(取决于算子A和B)ISO1208
范文四:粗糙度标注标准
中华人民共和国国家标准 UDC 744 43 机械制图 GB 131-83 表面粗糙度代号及其注法 代替GB 131-74 Mechanical drawings Surface reoughness symbols and methods of
indicating 1 引言 1.1 本标准规定了零件表面粗糙度代〔符〕号及其在图样上的注法。 图样上所标注的表面粗糙度代〔符〕号是该表面完工后的要求。 有关表面粗糙度的各项规定应按功能要求给定。若仅需要加工但对表面粗糙度的其它规定没有要求时可以只注表面粗糙度符号。 1.2 本标准等效采用国际标准ISO 1302-1978《图样上表面特征的表示法》。 1.3 与本标准有关的国家标准-83《表面粗糙度 术语 表面及其参数》 GB 1031-83《表面粗糙度 参数及其数值》 2 表面粗糙度代〔符〕号 2.1 图样上表示零件表面粗糙度的符号见表1。 表1 2.2 表面粗糙度高度参数轮廓算术平均偏差Ra值的标注见表2Ra在代号中用数值表示单位为微米。 表2 2.3 其他表面粗糙度高度参数轮廓微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry值单位为微米的标注见表3参数值前需标注出相应的符号。 表3 续表3 2.4 取样长度应标注在符号长边的线下面见图1。 若按GB 1031附录B中表B1、B2选用对应的取样长度时在图样上可省略标注。 图1 2.5 若需要标注表面粗糙度间距参数轮廓的单峰平均间距S值轮廓微观不平度的平均间距Sm值或轮廓支承长度率tp时应注在符号的横线下面的括号内数值写在相应符号的后面。图2a是轮廓微观不平度的平均间距Sm的标注示例。图2b是轮廓支承箍度率tp的标注示例表示水平截距C在轮廓最大高度Ry的50位置上支承长度率为70。给出的百分数为最小允许值。 图2 2.6 如该表面的粗糙度要求需由指定的加工方法获得时可用文字标注在符号长边的横线上面见图3。 图3 2.7 在符号长边的横线上面也可以注写镀涂或其它表面处理的要求。 需要表示镀涂或其它表面处理后的表面粗糙度值时标注方法见图4a。 需要表示镀涂前的表面粗糙度值时应另加说明见图4b。 若同时要求表示镀涂前及镀涂后的表面粗糙度值时标注方法如图4c。 图4 2.8 需要控制表面加工纹理方向时可在符号的右边加注加工纹理方向符号见图5。常见的加工纹理方向符号见表4。 图5 2.9 需要标注加工余量时应注在符号的左侧见图6。 图6 表4 续表4 注若表中所列符号不能清楚地表明所要求的纹理方向应在图样上用文字说明。 2.10 表面粗糙度符号的画法见图7。 d1/10h H1.4h h为字体高度 图7 2.11 加工纹理方向符号的画法见图8。 图8 2.12 表面粗糙度数值及其有关的规定在符号中注写的位置见图9。 图9 d1/10h h为字体高度 d1 10h h 为字体高度 a1、a2--粗糙度高度参数的允许值单位为微米--加工方法、镀涂或其它表面处理--取样长度单位为毫米--加工纹理方向符号 e--加工余量单位为毫米--粗糙度间距参数值单位为毫米或轮廓支承长度率。 3 图样上标注方法 3.1 表面粗糙度代符号应注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或它们的延长线上对于镀涂表面可注在表示线粗点划线上见图4c。符号的尖端必须从材料外指向表面见图10、图11。 表面粗糙度代号中数字及符号的方向必须按图10、图11的规定标注。 带有横线的表面粗糙度符号应按图12、图13规定标注。 3.2 在同一图样上每一表面一般只标注一次代〔符〕号并尽可能近有关的尺寸线见图10。 当地位狭小或不便标注时代〔符〕号可以引出标注如图14、图18。 图16 图17 图18 当用统一标注和简化标注的方法表达表面粗糙度要求时其代号和文字说明均应是图形上其它表面所注代号和文字的1.4倍见图10、图15、图16。 3.3 当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时其代〔符〕号可在图样的右上角统一标注见图15。 3.4 当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时对其中使用最多的一种代〔符〕号可以统
一注在图样的右上角并加注“其余”两字见图10、图14。 3.5 为了简化标注方法或者标注位置受到限制时可以标注简化代号见图16。但必须在标题栏附近说明这些简化代号的意义。 也可采用省略的注法见图17但应在标题栏附近说明这些简化代〔符〕号的意义。 3.6 零件上连续表面及重复要素孔、槽、齿……等的表面图18、19和用细实线连接不连续的同一表面图14其表面粗糙度代〔符〕号只标注一次。 图19 3.7 同一表面上有不同的表面粗糙度要求时须用细实线画出其分界线并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸见图20。 图20 3.8 中心孔的工作表面键槽工作面倒角、圆角的表面粗糙度代号可以简化标注见图21。 图21 3.9 齿轮、渐开线花键、螺纹等工作表面没有画出齿牙形时其表面粗糙度代号可按图的方式标注。 3.10 需要规定表面粗糙度测量截面的方向时其标注方法见图28。 3.11 需要将零件局部热处理或局部镀涂时应用粗点划线画出其范围并标注相应的尺寸也可将其要求注写在表面粗糙度符号内见图29、图30。 附加说明本标准由中华人民共和国机械工业部提出由机械工业部标准化研究所归口。 本标准由机械工业部标准化研究所浙江大学华东纺织工学院等单位负责起草。 本标准主要起草人汪恺、尤绍权、倪宜平。
范文五:粗糙度标准
中华人民共和国国家标准
表
参数面及粗其糙数
度值代替
本标准参照采用国际标准
主题内容与适用范围
引用标准
表面粗糙度术语
表面及其参数
触针式仪器测量表面粗糙度的规则和方法
术语和定义
本标准采用
评定表面粗糙度的参数及其数值系列
表面粗糙度参数从下列三项中选取
表
为
为
批准实施
表
根据表面功能的需
轮廓微观不平度的平均
轮廓的单峰平均
轮廓支承长度
附加的评定参数轮廓微观不平度的平均
轮廓支承长度
表
选用下列的附加评定参数单峰平均
表
选用轮廓支承长度率参数时必须同时给出轮廓水平
截距百分数系列如
轮廓的
为轮廓最大高度
的
的的最小间距规定为取样长度
的对
和参数亦
它可用微
米或的百分数表轮廓
小高度规定
取样长度的数值和选用
取样长
给出的系
表
一般情况
中注
和时推荐按
表
和表选用对应的取样长取样长度值的标注在图样上或技术文件中可省略当有特殊要求时应给出相应的取样长度值并在图样上或技术文件
表
续
表
表
对于微观不平度间距较大的及其它大进给走刀量的加工表面应按标准中规定的取样长度系列选取较大的取样长
由于加工表面的不均匀时其评定长度应根据不同的加工方法和相应的取样长度来确情况下当
测量
均匀性时可选用小
于时推荐按
表
和表选取相应的评定长如被测表面的评定长
的评定长匀性较差的表面可
选用大于
规定表面粗糙度要求的一般规则
在规定表面粗糙度要求给出表面粗糙度值和测定时的取样长度值两项基要时也可规定表面加工工方法或加工顺序和不同区域的粗糙度等附加
要求
表面粗糙度的注法应符
合
为保证制品表面质表面粗糙度各参数的数值是指在垂直于基准面的各截面上获得对给定的表面如截面方向与高度
向一可不规定测量截面的方则应在图样上标
对表面粗糙度的要求不适用于表面过程中不应把表面
含进必要独规定对表面缺陷
根据表面功能和生产的经济合理
选用标准中表
系列值不能满足要求选取补充系附
录
否则可不需检
附录
评定表面粗糙度参数的补充系列值
各参数的补充系列值按
表
表
表
表
附加说明
本标准由中华人民共和国机械工业部提本标准由机械工业部机械标准化研究所本标准由机械工业部机械标准化研究所负责起草本标准主要
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