1,第五章 表面粗糙度与测量,第一节 概述 第二节 表面粗糙度的评定 第三节 表面粗糙度的选用与标注 第四节 表面粗糙度的检测 本章小结,2,第一节 概 述,一、表面粗糙度的概念 1. 表面粗糙度 加工表面上具有的较小间距和 峰谷所组成的微观几何形状误 差称为表面粗糙度。 2. 表面粗糙度形成的原因 刀痕、切削过程中切屑分离时 的塑性变形，刀具与已加工 表面间的摩擦以及工艺系统 中的振动等。,加工误差示意图 a)表面实际轮廓 b)表面粗糙度 c)表面波度 d)形状误差,3,二、表面粗糙度对零件使用性能的影响 （1）对零件耐磨性的影响。 （2）对接触刚度的影响。 （3）对配合性质的影响。 （4）对抗疲劳强度的影响。 （5）对抗腐蚀性的影响。 （6）对结合密封性的影响。 （7）对零件强度的影响。 （8）对机器和仪器工作精度的影响。 此外，表面粗糙度还对测量精度、产品外观、美观、散热性、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等有着不同程度的影响。 可见，表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，表面粗糙度是衡量产品质量的一个重要指标。,4,第二节 表面粗糙度的评定,一、基本术语和定义 1. 实际轮廓：指平面与实际表面相交所得的轮廓线。可分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。 2. 取样长度lr：用以判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。 目的：规定取样长度的目的在于限制和减弱几何形状误差，特别是表面波度对测量结果的影响。,实际轮廓 1横向实际轮廓 2实际表面 3加工纹理方向 4平面,5,3. 评定长度ln：评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度，它可包括一个或几个取样长度lr。 一 般ln=5 lr 4. 基准线：用以评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线称为基准线。基准线有以下两种： （1）轮廓最小二乘中线 （2）轮廓算术平均中线,取样长度与评定长度,6,二、表面粗糙度的评定参数 1轮廓的幅度参数 （1）轮廓算术平均偏差Ra 在一个取样长度内，纵坐标值z(x)绝对值的算术平均值平均值。用公式表示为,7,特点：Ra值越大，说明表面越粗糙。Ra能客观、全面的反映表面微观几何形状高度方面的特征性，一般用电动轮廓仪进行测量，因此是普遍采用的评定参数。,轮廓算术平均偏差Ra,8,（2）轮廓的最大高度Rz 在一个取样长度内，最大轮廓峰高Rp和最大轮廓谷深Rv之和的高度。 轮廓峰是指连接（轮廓和x轴）两相邻交点向外（从材料到周围介质）的轮廓部分；轮廓谷是指连接两相邻交点向内（从周围介质到材料）的轮廓部分。用公式表示为,9,特点：Rz值越大，也说明表面越粗糙。但它不如Ra对表面粗糙程度反映得客观、全面。,轮廓最大高度Rz,10,2. 轮廓单元的平均宽度RSm 轮廓单元是相邻轮廓峰与轮廓谷的组合。 轮廓单元的平均宽度是指在一个取样长度内，轮廓单元宽度xs的平均值。用公式表示为,11,轮廓单元的宽度,12,特点：RSm是评定轮廓的间距参数，它的大小反映了轮廓表面峰谷的疏密程度，RSm越大，峰谷越稀，密封性越差。,高度参数相近，疏密程度不同，密封性不同,a),b),13,3. 轮廓支承长度率Rmr（c） 轮廓支承长度率Rmr（c）是在给定水平位置c的轮廓实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率，用公式表示为 其中,Rmr（c）的值是对应于不同的轮廓水平截距c值而给出的，c值可用微米或与与Rz的百分比表示。,14,轮廓的支承长度率,15,特点：Rmr（c）是评定轮廓的曲线和相关参数，Rmr（c）的大小反映了轮廓表面峰谷的形状。其值愈大，表面实体材料愈长，接触刚度和耐磨性愈好。,高度参数相近，形状不同，接触刚度不同,a),b),16,三、评定参数的允许值 GB/T 1031-1995表面粗糙度参数及其数值规定了表面粗糙度评定参数的允许值数系，供设计时选用，评定表面粗糙度的参数值见教材中表5-2至5-5。 第三节 表面粗糙数的选用与标注 一、评定参数的选用 在选择表面粗糙度评定参数时，应能充分合理地反映表面微观几何形状的真实情况。对大多数表面来说，国家标准规定轮廓的幅度参数Ra和Rz是必须标注的参数。而其他评定参数（如RSm及Rmr(c)）只有在幅度参数不能满足表面功能要求时，才附加选用。,17,评定参数的选择首先应考虑零件使用功能的要求，同时也应考虑检测的方便性及仪器设备条件等因素。 在常用的参数值范围内（Ra0.0256.3m、Ra0.10025m）内，标准推荐优先选用Ra。 Rz可以单独使用，也可以与Ra联用，用以控制微观不平度谷深，从而控制表面微观裂纹。 一般情况下，选用幅度参数Ra（或Rz）控制表面粗糙程度即可满足要求。但对有特殊要求的零件表面，如要使喷涂均匀、涂层有极好的附着性和光泽、或要求良好的密封性，就要控制RSm的值；对于要求有较高支承刚度和耐磨性的表面，应规定Rmr(c)参数。,18,二、评定参数值的选用 表面粗糙度参数值的选用原则是： 在满足功能要求的前提下，还要考虑经济的合理性，参数的允许值尽量大（除Rmr(c)外）以减小加工困难，降低生产成本。 选择的方法有：计算法、试验法和类比法。 在实际工作中，由于粗糙度和零件的功能关系十分复杂，因此，评定参数值的选用方法目前多采用类比法。 按类比法确定表面粗糙度参数时，可先根据经验统计资料，初步选定表面粗糙度的参数值，然后再对比工作条件作适当修正，同时还需考虑下列几点情况：,19,（1）同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小。 （2）摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度值应小些。 （3）运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷的零件表面，以及最易产生应力集中的沟槽、圆角部位，粗糙度值均应小。 （4）要求配合稳定可靠时，粗糙度值也应小些。如小间隙配合表面、受重载作用的过盈配合表面，其粗糙度值要小。 （5）表面粗糙度与尺寸及形状公差应协调。通常，尺寸及形状公差小，表面粗糙度值也要小；同尺寸公差的轴比孔的粗糙度值应小。 （6）密封性、防腐性要求高的表面或外形美观的表面粗糙度值都应小。 （7）凡有关标准已对表面粗糙度作出规定的（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度），应按该标准确定表面粗糙度参数值。,20,三、表面粗糙度符号、代号及标注 国家标准GB/T 131-1993对表面粗糙度符号、代号及注法作了规定，现就其基本内容作简要介绍。 1. 表面粗糙度符号 表示表面可用任何方法获得。 表示表面是用去除材料的方法获得的。 表示表面是用不去除材料的方法获得的。,21,2表面粗糙度的代号及其标注 在表面粗糙度符号的基础上，注上其他有关表面特征的符号即组成了表面粗糙度的代号。 图样上标注的表面粗糙度代号，是表示该表面完工后的要求。 表面粗糙度数值及其有关规定在符号中注写的位置如图所示。,22,图中： a1、a 2粗糙度高度参数代号及其数值（m）；b 加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；c 取样长度（mm）或波纹度（m）；d 加工纹理方向符号；e 加工余量（mm）；f 粗糙度间距参数值（mm）或轮廓支承长度率（）。,表面粗糙度代号注法,23,（1）高度参数的标注 用去除材料的方法获得的表面粗糙度， Ra的上限值为3.2m。 用去除材料的方法获得的表面粗糙度， Rz的上限值为3.2m，下限值为1.6m。 用去除材料的方法获得的表面粗糙度， Ra的最大值为3.2m。 用去除材料的方法获得的表面粗糙度， Rz的最大值为3.2m，最小值为1.6m。,24,（2）间距、形状特征参数的标注 若需要注出RSm和Rmr(c)值时，应注在符号长边的横线下面，数值写在相应代号的后面，如图所示。图a为RSm上限值的标注示例。图b为Rmr(c)的标注示例，表示水平截距c在Rz的50位置上，Rmr(c)为70，给出的Rmr(c)为下限值。,b),a),25,（3）表面粗糙度其他项目的标注 取样长度和评定长度一般按国家标准推荐值选取，在图样上可省略标注取样长度值。当有特殊要求不能选用标准推荐值时，应在相应位置标出取样长度值。 若某表面粗糙度要求按指定的加工方法获得，可用文字标注，如图所示。,表面粗糙度其他项目的标注,a),b),26,3. 表面粗糙度在图样上的标注方法 表面粗糙度符号、代号一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面，表面粗糙度的代号中数字及符号的方向必须按图标注。,表面粗糙度代号、符号在图样上的标注,27,第四节 表面粗糙度的检测 一、比较法 二、光切法 三、针触法 四、干涉法 五、印模法,28,本章小结 1. 表面粗糙度的概念 2. 基本术语及表面粗糙度的评定参数 3. 表面粗糙度的选用 4. 表面粗糙度的标注,