機(jī)械零部件表面粗糙度的判定
表面粗糙度是反映零件表面微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo),是檢驗(yàn)零件表面質(zhì)量的主要依據(jù);它選擇的合理與否,直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。
機(jī)械零件表面粗糙度的選擇方法有3種,即計(jì)算法、試驗(yàn)法和類比法。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)用zui普通的是類比法,此法簡便、迅速、有效。應(yīng)用類比法需要有充足的參考資料,現(xiàn)有的各種機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。zui常用的是與公差等級相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下,機(jī)械零件尺寸公差要求越小,機(jī)械零件的表面粗糙度值也越小,但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。例如一些機(jī)器、儀器上的手柄、手輪以及衛(wèi)生設(shè)備、食品機(jī)械上的某些機(jī)械零件的修飾表面,它們的表面要求加工得很光滑即表面粗糙度要求很高,但其尺寸公差要求卻很低。在一般情況下,有尺寸公差要求的零件,其公差等級與表面粗糙度數(shù)值之間還是有一定的對應(yīng)關(guān)系的。
在一些機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊和機(jī)械制造專著中,對機(jī)械零件的表面粗糙度和機(jī)械零件的尺寸公差關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算公式都有很多介紹,并列表供讀者選用,但只要細(xì)心閱來,就會發(fā)現(xiàn),雖然采取*相同的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式,但所列表中的數(shù)值也不盡相同,有的還有很大的差異。這就給不熟悉這方面情況的人帶來了迷惑。同時(shí)也增加了他們在機(jī)械零件工作中選擇表面粗糙度的困難。
在實(shí)際工作中,對于不同類型的機(jī)器,其零件在相同尺寸公差的條件下,對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造過程中,對于不同類型的機(jī)器,其零件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在現(xiàn)有的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊中,反映的主要有以下3種類型:
在此我們對機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中的各類表值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,將舊的表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1031—68)轉(zhuǎn)換為參照采用標(biāo)準(zhǔn)ISO頒布的1983年的新的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1031—83),采用優(yōu)先選用的評定參數(shù),即輪廓算術(shù)平均偏差值Ra=(1)/(l)∫l0|y|dx。并采用Ra優(yōu)先選用的*系列數(shù)值,推導(dǎo)出表面粗糙度Ra與尺寸公差I(lǐng)T之間的有關(guān)關(guān)系式為
第1類:Ra≥1.6Ra≤0.008×IT
Ra≤0.8Ra≤0.010×IT
第2類:Ra≥1.6Ra≤0.021×IT
Ra≤0.8Ra≤0.018×IT
第3類:Ra≤0.042×IT
將上述3種關(guān)系式列表,如表1、表2、表3所示。
表1 公差等級與表面粗糙度值(用于精密機(jī)械)
表2 公差等級與表面粗糙度值(用于普通精密機(jī)械)
表3 公差等級與表面粗糙度值(用于通用機(jī)械)
在機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作中,按尺寸公差選擇表面粗糙度數(shù)值時(shí),應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同類型的機(jī)器,選擇相應(yīng)的表值。
需要說明的是,表中Ra采用第1系列值,而舊的國標(biāo)Ra的極限值為第2系列值,換算時(shí)會遇到數(shù)值上靠和下靠的問題。我們在表中表值采用上靠,因?yàn)檫@有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量,個(gè)別值采用下靠。舊國標(biāo)的公差等級與表面粗糙度對應(yīng)的表的內(nèi)容和形式都比較復(fù)雜,對同一公差等級同一尺寸分段同一基本尺寸,孔與軸的表面粗糙度值不相同,不同配合種類數(shù)值也不相同,這是由于舊的公差與配合標(biāo)準(zhǔn)(GB159—59)的公差數(shù)值與上述因素有關(guān)?,F(xiàn)行的新國標(biāo)公差與配合(GB1800—79)對同一公差等級同一尺寸分段內(nèi)各基本尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差值是相同的,這樣就使公差等級與表面粗糙度的對應(yīng)表大為簡化,也更為科學(xué)合理。
在設(shè)計(jì)工作中,表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā),全面衡量零件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性,才能作出合理的選擇。表中給出的公差等級與表面粗糙度值可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。