Paraules de l'editor: La rugositat superficial Ra és un símbol que utilitzem sovint quan es treballa amb maquinària. Bàsicament és un vell amic nostre. Sense ell, probablement el dibuix seria inútil. És un símbol amb el qual tractem cada dia. Saps per què s'utilitzen 0.8, 1.6, 3.2, 6.3, 12.5 en comptes d'altres nombres? Crec que els amics de la comunitat també han tingut aquesta confusió a l'hora d'aprendre i utilitzar-lo, però no han estudiat la resposta amb detall. Tot comença amb bones matemàtiques. Ara t'ho explico amb detall.
Tot prové del gran sistema de números de prioritat!
L'enginyer francès Renault va veure que els cables dels globus aerostàtics tenien diverses especificacions, així que va pensar en una manera. Va pujar 10 a la cinquena potència i va aconseguir un número d'1,6. Després va multiplicar els números per obtenir els cinc números de prioritat següents:
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
Aquesta és una seqüència geomètrica, i l'últim nombre és 1,6 vegades el nombre anterior. Aleshores només hi ha 5 tipus de cables per sota de 10, i només hi ha 5 tipus de cables de 10 a 100, és a dir, 10, 16, 25, 40 i 63.
Tanmateix, aquest mètode de divisió era massa escàs, de manera que el Sr. Lei va continuar els seus esforços i va elevar el 10 a la 10a potència i va obtenir el sistema de números de prioritat R10 de la següent manera:
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
3.15
4.0
5.0
6.3
8.0
La relació comuna és 1,25, de manera que només hi ha 10 tipus de cables d'acer dins d'10, i només hi ha 10 tipus de cables entre 10 i 100, la qual cosa és més raonable. En aquest moment, algú deu haver dit que en aquesta seqüència, els primers nombres semblen no ser gaire diferents, com ara 1,0 i 1,25. Gairebé no hi ha diferència. Normalment arrodoneixo a l'alça, però la diferència entre 6,3 i 8,0 és gran. Això és raonable?
Raonable o no, fem una analogia. Per exemple, els nombres naturals 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 semblen molt suaus. Utilitzem aquesta seqüència per pagar salaris, donant 1,000 a Zhang San i 2,000 a Li Si. Tots dos estan convençuts. Hi ha inflació sobtada. Dóna a Zhang San 8,000 i Li Si 9,000. En el passat, el sou de Li Si era el doble que el de Zhang San, però ara és 1,12 vegades. Creus que Li Si estaria disposat? Ell és el supervisor, i donar-li 16,000 no n'hi ha prou. Zhang San no es queixarà que el supervisor en tingui 8,000 més que ell.
Hi ha dues maneres de comparar coses a la natura, és a dir, "relatiu" i "absolut"! El sistema de números de prioritat és relatiu.
Algunes persones diuen que les seves especificacions de producte són de 10 tones, 20 tones, 30 tones i 40 tones. Ara sembla poc raonable, oi? Si preneu el doble, hauria de ser de 10 tones, 20 tones, 40 tones, 80 tones o mantenir el cap i la cua, també hauria de ser de 10 tones, 16 tones, 25 tones, 40 tones, la proporció comuna és 1,6.
Això és "estandardització". Sovint veig gent parlant d'"estandardització" als fòrums. De fet, del que parlen són "peces estàndard". El que fan és simplement ordenar les parts estàndard de tota la màquina, que s'anomena estandardització. De fet, no és així. . Per a una estandardització real, cal que serialitzeu tots els paràmetres del vostre producte d'acord amb el sistema de números de prioritat i, a continuació, serialitzeu els paràmetres funcionals i les dimensions de tots els components mitjançant el sistema de números de prioritat.
Els nombres naturals són infinits, però als ulls dels dissenyadors mecànics, només hi ha 10 números al món, que són els números de prioritat R10. A més, quan aquests 10 nombres es multipliquen, es divideixen, augmenten i quadrats, el resultat encara es troba entre aquests 10 nombres. Què increïble! Quan estiguis dissenyant i no saps quina mida triar, només has de triar entre aquests 10 números. Que convenient que és!
1.0 N0
1.12 N2
1.25 N4
1.4 N6
1.6 N8
1.8 N10
2.0 N12
2.24 N14
2.5 N16
2.8 N18
3.15 N20
3.55 N22
4.0 N24
4.5 N26
5.0 N28
5.6 N30
6.3 N32
7.1 N34
8.0 N36
9.0 N38
Dos números de prioritat, com ara 4 i 2, tenen els números de sèrie N24 i N12 respectivament. Quan es multipliquen i se sumen els seus números de sèrie, el resultat és igual a N36 o 8; quan es divideix, es resten els números de sèrie i el resultat és igual a N12 o 2. ; Per al cub de 2, multipliqueu el seu número de sèrie N12 per 3 per obtenir N36, que és 8; per a l'arrel quadrada de 4, dividiu el seu número de sèrie N24 per 2 per obtenir N12, que és 2. Què passa si trobem la quarta potència de 2? N12*{{20}}N48, aquí no hi ha ningú, què he de fer? A la llista anterior, no hi ha cap número anterior, que és 10. El seu número de sèrie és N40. Si el número de sèrie és superior a 40, mira només la part superior a 40. Per exemple, per a N48, mira N8, que és 1,6, i després multiplica-ho per 10 per obtenir 16. . Si el número de sèrie és N88, mireu N8 per obtenir 1,6, multipliqueu-lo per 100 per obtenir 160, perquè el número de sèrie de 100 és N80, el número de sèrie de 1000 és N120, i així successivament per al disseny mecànic, n'hi ha prou. utilitzar aquests 20 números durant tota la vida. Però de vegades és necessari utilitzar el sistema de numeració R40. És més complet amb 40 números. Si no n'hi ha prou, també hi ha la sèrie R80. Conec el sistema de numeració R40 de memòria i ni tan sols necessito una calculadora per als càlculs generals. En poques paraules, calculeu la resistència a la torsió de l'acer 40-diàmetre 45. El coeficient de torsió és 0,5*π*R^3. La tensió de torsió és la meitat del límit de fluència de 360, que és 180MPa. El pi és 3,15. Utilitzeu les mans esquerra i dreta per pessigar el punt decimal i calcular mentalment la suma i la resta de números de sèrie. Surt en un moment. Algú ha dit que no afegiu un factor de seguretat? Digueu-me, he de triar 1,25, 1,5 o 2? hehe.
La secció daurada és 0,618, que és 1,618, i aquí també hi ha 1,6.
La seqüència d'arrel quadrada és arrel quadrada 1, arrel quadrada 2, arrel quadrada 3. És fàcil de trobar, oi? (El número de sèrie de 3 és N19)
Què és π al quadrat? igual a 10. És convenient calcular que la barra de pressió és estable?
El coeficient de torsió d'una vareta rodona és d'aproximadament 0.1*D^3. Ara podeu calcular el coeficient de torsió verbalment, oi?
Per què el cargol gran va saltar directament de M36 a M40?
Per què la relació de transmissió d'engranatges té 6,3 o 7,1?
Per què l'acer del canal té un calibre 12,6 que rarament es veu al mercat?
Per què va trucar la fàbrica de subcontractació i va dir que no hi ha 140 tubs quadrats, sinó 120 i 160? Perquè el sistema numèric R5 té prioritat sobre el sistema numèric R20.
Per què els paràmetres de les peces estàndard tenen una primera seqüència i una segona seqüència? En termes generals, la primera seqüència és la seqüència R5.
Per què la llista de forats de cargol d'Inventor té M11.2? Ara saps que no és un número inventat, oi?
imatge
També hi ha gruix de plaques d'acer, model d'acer de secció, mòdul d'engranatges, totes les peces estàndard, paràmetres funcionals, paràmetres dimensionals, taules de tolerància estàndard en totes les mostres de productes industrials, etc., etc., els seus orígens s'estan esclarint lentament en els nostres cors en aquest moment. moment. . Es pot dir que hem entès la meitat del manual de disseny mecànic, així com aquells productes industrials que encara no s'han fet.
Aleshores, quan dissenyem un producte, podem dissenyar una sèrie al mateix temps, en lloc de dur a terme l'anomenada "estandardització" un cop finalitzat el disseny; a més, si el producte està destinat a ser serialitzat, fins i tot podem dissenyar-lo segons les condicions de treball reals. Dissenya el producte sense saber-ne molt perquè el sistema de números de prioritat ja inclou tots els models.
Les aplicacions del sistema de números de prioritat, enumerades anteriorment, es poden descriure com una gota a l'oceà, i hi ha infinitat d'aplicacions esperant que ens desenvolupem.
Ara que entenem l'origen del valor de la rugositat superficial, fem una ullada al coneixement de la rugositat de la superfície.
1. El concepte de rugositat superficial
La rugositat superficial es refereix a la irregularitat de la superfície mecanitzada amb un espai reduït i petits pics i valls. La distància (distància de l'ona) entre les dues crestes d'ones o les dues onades és molt petita (menys d'1 mm), que és un error de forma geomètrica microscòpica.
Concretament es refereix a l'alçada i l'espai S de petits cims i valls. Generalment es divideix en punts S:
S
1 Menor o igual a S Menor o igual a 10 mm és ondulació
S>10 mm és una forma f
2. Taula de comparació VDI3400, Ra, Rmax
Els estàndards nacionals estipulen que s'utilitzen habitualment tres indicadors per avaluar la rugositat superficial (unitat: μm): la desviació aritmètica mitjana Ra del perfil, l'alçada mitjana de desnivell Rz i l'alçada màxima Ry. L'indicador Ra s'utilitza sovint en la producció real. La desviació d'alçada microscòpica màxima Ry del contorn s'expressa habitualment amb el símbol Rmax al Japó i altres països, i l'indicador VDI s'utilitza habitualment a Europa i als Estats Units. A continuació es mostra una taula de comparació de VDI3400, Ra i Rmax.
imatge
Taula de comparació VDI3400, Ra, Rmax
imatge
3. Factors que causen la rugositat superficial
La rugositat de la superfície generalment és causada pel mètode de mecanitzat utilitzat i altres factors, com ara la fricció entre l'eina i la superfície de la peça durant el procés de mecanitzat, la deformació plàstica del metall de la superfície durant la separació d'encenalls i la vibració d'alta freqüència en el sistema de procés. , pous de descàrrega de mecanitzat elèctric, etc. A causa dels diferents mètodes de processament i materials de la peça, la profunditat, densitat, forma i textura de les marques deixades a la superfície processada són diferents.
4. Els principals efectes de la rugositat superficial sobre les peces
Afecta la resistència al desgast. Com més rugosa sigui la superfície, menor serà l'àrea de contacte efectiva entre les superfícies d'acoblament, més gran serà la pressió, més gran serà la resistència a la fricció i més ràpid el desgast.
Afecta l'estabilitat de l'ajust. Per als ajustaments lliures, com més rugosa sigui la superfície, més fàcil és de portar, fent que la bretxa augmenti gradualment durant el treball; per als ajustaments d'interferència, la interferència efectiva real es redueix a causa de l'aplanament dels pics convexos microscòpics durant el muntatge. la força de connexió.
Afecta la força a la fatiga. Hi ha grans abeuradors a la superfície de les peces rugoses, que, com les cantonades i les esquerdes afilades, són sensibles a la concentració de tensions, afectant així la resistència a la fatiga de la peça.
Afecta la resistència a la corrosió. Les superfícies de les peces rugoses poden permetre fàcilment que els gasos o líquids corrosius penetrin a la capa metàl·lica interna a través de valls microscòpiques a la superfície, provocant corrosió superficial.
Afectar el segellat. Les superfícies rugoses no poden encaixar perfectament entre si, i el gas o el líquid es filtra pels buits entre les superfícies de contacte.
Afecta la rigidesa de contacte. La rigidesa de contacte és la capacitat de la superfície d'unió de les peces de resistir la deformació de contacte sota l'acció de forces externes. La rigidesa d'una màquina depèn en gran mesura de la rigidesa del contacte entre les diferents parts.
afectar la precisió de la mesura. La rugositat superficial de la superfície mesurada de la peça i la superfície de mesura de l'eina de mesura afectaran directament la precisió de la mesura, especialment en la mesura de precisió.
A més, la rugositat de la superfície tindrà diferents graus d'impacte en el recobriment de les peces, la conductivitat tèrmica i la resistència de contacte, la capacitat de reflexió i el rendiment de la radiació, la resistència al flux de líquids i gasos i el flux de corrent superficial del conductor.
5. Bases per a l'avaluació de la rugositat superficial
1. Durada del mostreig
La longitud de mostreig L és la longitud d'una línia de referència especificada per avaluar la rugositat superficial. La longitud que pot reflectir les característiques de la rugositat de la superfície s'ha de seleccionar en funció de la formació de la superfície real i les característiques de textura de la peça. La longitud del mostreig s'ha de mesurar en funció de la direcció general del perfil real de la superfície. La longitud de mostreig s'especifica i selecciona per limitar i reduir els efectes de l'ondulació superficial i els errors de forma en els resultats de la mesura de la rugositat de la superfície. Les opcions que s'utilitzen habitualment per als mesuradors de rugositat són: {{0}}, 25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm
imatge
2. Durada de l'avaluació
La longitud d'avaluació és una longitud necessària per avaluar el perfil, que pot incloure una o diverses longituds de mostreig. Com que la rugositat superficial de diverses parts de la superfície de la peça no és necessàriament uniforme, una longitud de mostreig sovint no pot reflectir raonablement una determinada característica de rugositat superficial. Per tant, cal prendre diverses longituds de mostreig a la superfície per avaluar la rugositat de la superfície. La longitud d'avaluació inclou generalment d'1 a 5 longituds de mostreig L. Quan la longitud de mostreig és 0,8 i la longitud d'avaluació és de 5L, 5X0.8=4mm
3. Línia de base
La línia de referència és la línia central del contorn utilitzada per avaluar els paràmetres de rugositat de la superfície. Hi ha dos tipus de línies de base: la línia mitjana dels mínims quadrats del contorn: dins de la longitud del mostreig, la suma de quadrats dels desplaçaments del contorn de cada punt de la línia de contorn és la més petita i té una forma de contorn geomètric. Línia central mitjana aritmètica del contorn: dins de la longitud de mostreig, les àrees dels contorns a banda i banda de la línia central són iguals. Teòricament, la línia central dels mínims quadrats és la línia de base ideal, però és difícil d'obtenir en aplicacions pràctiques. Per tant, generalment s'utilitza la línia central mitjana aritmètica del contorn, i durant la mesura es pot utilitzar una línia recta amb una posició aproximada.
4. Mesurar la carrera
La carrera de mesura es refereix a la distància de moviment del llapis del sensor sobre la peça de treball real. La carrera de mesura és normalment la relació de càlcul de la longitud d'avaluació més 2 longituds de mostreig: per exemple, quan la longitud d'avaluació es selecciona com a 5L, la longitud de mostreig L és 0,8 mm, la carrera de mesura és de 5L{{5 }}L=7L, i la carrera de mesura és 7X0.8=5,6 mm. Coneix-ho Molt important, es pot calcular la distància recorreguda a la peça. Això determina la mida de la superfície de contacte de la peça més petita mesurada per l'usuari.
6. Paràmetres d'avaluació de la rugositat superficial
1. Paràmetres característics d'altura
Ra desviació mitjana aritmètica del contorn: la mitjana aritmètica dels valors excel·lents de la desviació del contorn dins de la longitud de mostreig (lr). En la mesura real, com més gran sigui el nombre de punts de mesura, més precisa serà la Ra.
Imatge] [imatge
Rz Alçada màxima del perfil: la distància entre la línia del pic i la línia de fons de la vall.
Es prefereix Ra dins del rang de paràmetres d'amplitud que s'utilitza habitualment. Abans de 2006, hi havia un altre paràmetre d'avaluació a l'estàndard nacional: "L'alçada de deu punts de desnivell microscòpic", que es representa per Rz, i l'alçada màxima del contorn està representada per Ry. Després de 2006, l'alçada de deu punts de desnivell microscòpic es va cancel·lar a l'estàndard nacional i es va adoptar. Rz representa l'alçada màxima del perfil.
imatge
2. Paràmetres característics d'espaiat
Rsm Amplada mitjana de les cel·les de contorn. L'espaiat mitjà de les irregularitats microscòpiques del perfil dins de la longitud de mostreig. L'espaiat de microirregularitat es refereix a la longitud del pic del contorn i la vall del contorn adjacent a la línia central. Per al mateix valor Ra, el valor Rsm no és necessàriament el mateix, de manera que la textura reflectida serà diferent. Les superfícies que valoren la textura solen centrar-se en els dos indicadors de Ra i Rsm.
imatge
El paràmetre característic de la forma Rmr s'expressa per la relació de longitud del suport del perfil, que és la relació entre la longitud del suport del perfil i la longitud del mostreig. La longitud del suport del contorn és la suma de les longituds de les seccions obtingudes en tallar el contorn amb una línia recta paral·lela a la línia central i la distància c des de la línia del pic del contorn dins de la longitud de mostreig.
7. Mètode de mesura de la rugositat superficial
1. Mètode comparatiu
S'utilitza per a mesures in situ en tallers, sovint s'utilitza per a mesures en superfícies mitjanes o rugoses. El mètode consisteix a determinar el valor de rugositat de la superfície mesurada comparant-la amb una mostra de rugositat marcada amb un valor determinat.
2. Mètode llapis
La rugositat de la superfície utilitza un llapis de diamant amb un radi de curvatura de punta d'unes 2 micres per lliscar lentament al llarg de la superfície mesurada. El desplaçament cap amunt i cap avall del llapis de diamant es converteix en un senyal elèctric mitjançant un sensor de longitud elèctrica. Després de l'amplificació, filtrat i càlcul, s'indica amb un instrument de visualització. Per obtenir el valor de rugositat de la superfície, també es pot utilitzar un enregistrador per registrar la corba del perfil de la secció mesurada. En general, les eines de mesura que només poden mostrar valors de rugositat superficial s'anomenen instruments de mesura de rugositat superficial, mentre que aquelles que poden registrar corbes de perfil superficial s'anomenen mesuradors de perfil de rugositat superficial. Ambdues eines de mesura tenen circuits de càlcul electrònic o ordinadors, que poden calcular automàticament la desviació mitjana aritmètica del perfil Ra, l'alçada de deu punts de la microirregularitat Rz, l'alçada màxima del perfil Ry i altres paràmetres d'avaluació diversos. Tenen una alta eficiència de mesura i són aplicables per mesurar la rugositat superficial Ra de 0,025 ~ 6,3 micres.
3. Mètode de secció lleugera
La franja de llum formada després que la llum travessa l'escletxa es projecta a la superfície mesurada i la rugositat de la superfície es mesura en funció de la corba de contorn formada per la seva intersecció amb la superfície mesurada (figura 3). Després que la llum emesa de la font de llum travessa el condensador, l'escletxa i la lent de l'objectiu 1, la ranura es projecta sobre la superfície mesurada amb un angle d'inclinació de 45 graus per formar una figura de perfil de secció transversal de la superfície mesurada, que és després s'amplifica i es projecta sobre la superfície mesurada a través de la lent objectiu 2. a la retícula. Utilitzeu l'ocular del micròmetre i el tambor de lectura per llegir primer el valor h i, a continuació, calcular el valor H.
