第4章 表面粗糙度-精品文档资料系列.ppt

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1、第第4 4章章 表面粗糙度与检测表面粗糙度与检测4.1 4.1 表面粗糙度的概念及其影响表面粗糙度的概念及其影响4.2 4.2 表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数 4.3 4.3 表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注 4.4 4.4 表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用 表面轮廓：平面与实际表面相表面轮廓：平面与实际表面相交的轮廓。交的轮廓。该平面与实际表面该平面与实际表面垂直、与刀痕方向也垂直。垂直、与刀痕方向也垂直。4.1 4.1 表面粗糙度的概念及其对零件使用性能的影响表面粗糙度的概念及其对零件使用性能的影响图图4.2 零件表面轮廓误差零件表面轮廓误差（d）（d）表面粗糙度表面粗糙度 波距

2、波距小于小于 1mm表面波纹度表面波纹度 波距在波距在 110 mm 形状误差形状误差 波距波距大于大于10 mm某工件表面实际轮廓某工件表面实际轮廓 表面轮廓曲线按照相邻两波峰或两波谷之间的距离(波距)的大小划分为三类误差：表面粗糙度、表面波纹度和表面宏观形状误差。4.1.1 4.1.1 表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度对零件使用性能的影响 1)1)对零件耐磨损性的影响对零件耐磨损性的影响 表面越粗糙，摩擦阻力越大，零件的磨损也越快。表面越粗糙，摩擦阻力越大，零件的磨损也越快。图图4-3 零件实际表面接触情况零件实际表面接触情况 2)2)对配合性能的影响对配合性能的影响 对于间隙配合

3、，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。降低。3)3)对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响 粗糙的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷粗糙的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。处，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。图图4-4 表面粗糙度对抗腐蚀性的影响表面粗糙度对抗腐蚀性的影响4)4)对疲劳强度的影响对疲劳强度的影

4、响 当零件承受交变荷载、重载荷时，表面越粗糙，对应当零件承受交变荷载、重载荷时，表面越粗糙，对应力集中很敏感，易在表面凹谷处产生应力集中，使疲劳力集中很敏感，易在表面凹谷处产生应力集中，使疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。5)5)对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响 粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。因此，降低表面粗糙度，可提高有缝隙，影响密封性。因此，降低表面粗糙度，可提高其密封性。其密封性。6)6)对零件其他性能的影响对零件其他性能的影响 表面粗糙度对零件其他性能

5、，如对测量精度、流体流动表面粗糙度对零件其他性能，如对测量精度、流体流动的阻力及零件外形的美观等都有很大的影响。的阻力及零件外形的美观等都有很大的影响。4.2.1 4.2.1 基本术语及定义基本术语及定义1.取样长度取样长度lr 指测量或评定表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走指测量或评定表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走向一致的长度。它至少包含向一致的长度。它至少包含5个以上个以上的轮廓峰和谷。的轮廓峰和谷。4.2 4.2 表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数 2.评定长度评定长度ln 一般情况，取一般情况，取 ln=5lr，并以，并以5个取样长度内的粗糙度数值个取样长度内的粗糙度数值的平

6、均值作为评定长度内的粗糙度的最可靠值。的平均值作为评定长度内的粗糙度的最可靠值。1 1）轮廓的最小二乘中线）轮廓的最小二乘中线 在取样长度在取样长度lr内，使轮廓线上各点内，使轮廓线上各点轮廓偏距轮廓偏距z zi i的平方和的平方和最小，即最小，即 。此基准线就是轮廓的最小二乘中。此基准线就是轮廓的最小二乘中线。线。轮轮廓偏距廓偏距z z是是轮轮廓廓线线上的点与基准上的点与基准线线之之间间的距离的距离 3.轮廓中线轮廓中线 2 2）轮轮廓算廓算术术平均中平均中线线 指在取样长度内划分实际轮廓为上、下两部分，且使两部分面积之指在取样长度内划分实际轮廓为上、下两部分，且使两部分面积之和相等的基准线

7、。即和相等的基准线。即 3.轮廓中线轮廓中线 1.幅度参数幅度参数 1)1)轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差Ra：在取样长度内，轮廓偏距：在取样长度内，轮廓偏距z的绝对值的算术平均值，称为轮廓算术平均偏差，即的绝对值的算术平均值，称为轮廓算术平均偏差，即4.2.2 4.2.2 评定参数评定参数Ra能全面反映表面微观几何形状特征，是普遍采用的参数。能全面反映表面微观几何形状特征，是普遍采用的参数。2)2)轮廓最大高度轮廓最大高度Rz 在取样长度内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和在取样长度内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度。即的高度。即Rz=Zpmax+ZvmaxRz不能反映表面的全面几

8、何特征，但对某些不允许出现较深加工痕不能反映表面的全面几何特征，但对某些不允许出现较深加工痕迹，常在交变应力作用下的工作表面，常采用迹，常在交变应力作用下的工作表面，常采用Rz。Rsm=2.轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度Rsm（间距特征参数间距特征参数）在取在取样长样长度内，度内，轮轮廓廓单单元元宽宽度度Xs的平均的平均值值 主要表示表面的密封性能，其值越小，表示表面越细密，密封性越好。主要表示表面的密封性能，其值越小，表示表面越细密，密封性越好。3.轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(c)（形状特性参数形状特性参数）在在给给定水平位置定水平位置c上上,轮轮廓的廓的实实体材料体材料长

9、长度度Ml(c)与与评评定定长长度度ln的比率。的比率。评定长度内，一平行于评定长度内，一平行于X X轴的直线从峰顶线向下移一水平轴的直线从峰顶线向下移一水平截距截距c c时，与轮廓相截所得各段截线长度时，与轮廓相截所得各段截线长度MlMli i之和。之和。主要用于要求轮廓实际接触面积大或者耐磨性好的表面的表主要用于要求轮廓实际接触面积大或者耐磨性好的表面的表征。征。Rmr(c)越大，支承能力和耐磨性越好。越大，支承能力和耐磨性越好。给给出出Rmr(c)参数参数时时，必，必须须同同时给时给出出轮轮廓水平截距廓水平截距c值值。4.3 4.3 表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注 GB/T 13120

10、06产产品几何技品几何技术规术规范范 技技术产术产品品文件中表面文件中表面结结构表示法构表示法规规定了零件表面粗糙定了零件表面粗糙度在零件度在零件图图上的上的标标注方法。注方法。表表4-1 表面粗糙度的符号及意表面粗糙度的符号及意义义（摘自（摘自GB/T131-2006）4.3.1 4.3.1 表面粗糙度的基本符号表面粗糙度的基本符号a注写取注写取样长样长度以及表面粗糙度的度以及表面粗糙度的单单一要求（参数代号一要求（参数代号Ra不能省略）不能省略），（一般取默，（一般取默认认取取样长样长度，可省略；一般只度，可省略；一般只给给出参数的上限出参数的上限值值）。）。b注写第二个表面粗糙度要求；依

11、次注写第二个表面粗糙度要求；依次纵纵向排列可注写第三个或更多向排列可注写第三个或更多个表面粗糙度要求。个表面粗糙度要求。c注写加工方法、注写加工方法、镀镀覆、涂覆、表面覆、涂覆、表面处处理或其他加工工理或其他加工工艺艺要求等；要求等；d注写表面注写表面纹纹理及方向符号理及方向符号“=、M、R”等等；e注写加工余量注写加工余量(单单位：位：mm)；4.3.2 4.3.2 表面粗糙度的代号及其标注表面粗糙度的代号及其标注 表表4-5 表面表面纹纹理的理的标标注（摘自注（摘自GB/T 1312006）当参数代号后无当参数代号后无“max”时时，说说明明16%规则应规则应用于表面粗糙用于表面粗糙度要求

12、度要求（16%规则规则是所有表面粗糙度要求的默是所有表面粗糙度要求的默认规则认规则）。当参数代号后加上当参数代号后加上“max”时时，说说明明最大最大规则应规则应用于表面粗用于表面粗糙度要求糙度要求。表面粗糙度要求中表面粗糙度要求中给给定极限定极限值值的的规则规则有两种：有两种：16%规则规则和最大和最大规则规则。u16%规则规则：允允许许在表面粗糙度参数的所有在表面粗糙度参数的所有实测值实测值中超中超过过规规定定值值的个数少于的个数少于总总数的数的16%。u最大最大规则规则：要求在表面粗糙度参数的所有要求在表面粗糙度参数的所有实测值实测值中都不中都不得超得超过规过规定定值值。应应用用16规则

13、规则（默认取样长度）时参数的标注（默认取样长度）时参数的标注 应用应用最大规则最大规则（默认取样长度）时参数的注法（默认取样长度）时参数的注法 4.3.34.3.3表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度在图样上的标注 表面粗糙度的图样标注要求：表面粗糙度的图样标注要求：1）每一表面只）每一表面只标标注一次，其注写和注一次，其注写和读读取方向与尺寸的取方向与尺寸的注写和注写和读读取方向一致。取方向一致。Rz 1.6 2）符号、代号一般注在符号、代号一般注在图样图样的可的可见轮见轮廓廓线线、尺寸界、尺寸界限、引出限、引出线线或它或它们们的延的延长线长线上，上，符号的尖端必符号的尖端必须须从材料外从材料

14、外指向并接触被指向并接触被测测表面。表面。3）标标注在特征尺寸的尺寸注在特征尺寸的尺寸线线上上 在不致引起在不致引起误误解解时时，表面粗糙度符号、代号可，表面粗糙度符号、代号可标标注在注在给给定的尺寸定的尺寸线线上上。4）标标注在形位公差框格上注在形位公差框格上 表面粗糙度符号、代号可表面粗糙度符号、代号可标标注在形位公差框格的上方注在形位公差框格的上方。5）圆圆柱和棱柱表面上的表面粗糙度符号、代号只柱和棱柱表面上的表面粗糙度符号、代号只标标注一次。注一次。如果每个棱柱表面有不同的表面粗糙度要求，如果每个棱柱表面有不同的表面粗糙度要求，则应则应分分别单别单独独标标注注。6）有相同表面粗糙度要求

15、的简化标注方法）有相同表面粗糙度要求的简化标注方法4.4 4.4 表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用 选择的内容：表面粗糙度选择的内容：表面粗糙度评定参数评定参数的选择；的选择；表面粗糙度表面粗糙度评定参数值评定参数值的选择。的选择。4.4.1 4.4.1 表面粗糙度参数的选用表面粗糙度参数的选用 1.幅度幅度评评定参数的定参数的选择选择 有粗糙度要求的表面有粗糙度要求的表面必必须须选择选择一个一个幅度幅度参数参数。国家。国家标标准准推荐，推荐，在常用数在常用数值值范范围围内（内（0.0256.3m）应优应优先先选选用用 Ra。选择选择Rz的情况：的情况：对对于其余特于其余特别别粗糙或特粗糙或特

16、别别光滑的表面，考光滑的表面，考虑虑到工作和到工作和检测检测条件，可条件，可选选用用；零件材料零件材料较软时较软时，要，要选选用用。因。因为为 Ra的的值值一般用一般用针针描法描法测测量，量，会划会划伤软伤软材料零件表面，且材料零件表面，且测测量量结结果不准确。果不准确。对对于于测测量面量面积积很小，取很小，取样长样长度内度内轮轮廓峰或谷少于廓峰或谷少于5个个时时，可，可选选用用；有疲有疲劳劳强强度要求的零件表面可度要求的零件表面可选选用用。4.4.1 4.4.1 表面粗糙度参数的选用表面粗糙度参数的选用 2.附加附加评评定参数的定参数的选选用用 附加附加评评定参数，它定参数，它们们一般不能一

17、般不能单单独独选选用，只有当零件用，只有当零件表面有特殊功能要求，表面有特殊功能要求，仅仅仅仅用高度参数不能用高度参数不能满满足零件表足零件表面的要求面的要求时时，才在，才在选选用了用了幅幅度参数的基度参数的基础础上，附加上，附加选选用用间间距特征参数距特征参数和和形状特征参数形状特征参数。在有密封性、光亮度、使在有密封性、光亮度、使喷喷涂均匀等特殊要求的重要涂均匀等特殊要求的重要零件表面零件表面应应加加选选Rsm；对对有有较较高支承高支承刚刚度和耐磨性要求的表面，度和耐磨性要求的表面，应应加加选选附加附加参数参数 Rmr(c)。4.4.2 4.4.2 表面粗糙度评定参数值的选择表面粗糙度评定

18、参数值的选择 表面粗糙度的参数表面粗糙度的参数值值已已经标经标准化，准化，设计时应设计时应按国家按国家标标准准规规定的参数系列定的参数系列选选取。一般只取。一般只规规定上限定上限值值，必要，必要时还时还要要给给出下限出下限值值。幅度特征参数幅度特征参数值见值见表表4-1和表和表4-2，间间距特征参数距特征参数值见值见表表4-3，形状特征参数，形状特征参数值见值见表表4-4。根据根据类比法类比法确定表面粗糙度，一般确定表面粗糙度，一般选用的原则选用的原则如下：如下：1)1)总的原则：总的原则：在保证零件表面功能要求的前提下，尽量选用在保证零件表面功能要求的前提下，尽量选用较大的表面粗糙度参数值，

19、以降低加工成本。较大的表面粗糙度参数值，以降低加工成本。2)2)同一零件上同一零件上,工作表面的粗糙度参数值应比非工作表面小；工作表面的粗糙度参数值应比非工作表面小；3 3）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值小摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值小；4 4）受交变应力作用的表面及可能会发生应力集中的内圆角、受交变应力作用的表面及可能会发生应力集中的内圆角、沟槽处粗糙度高度参数值应较小。沟槽处粗糙度高度参数值应较小。5 5）配合性质要求高的结合表面、）配合性质要求高的结合表面、配合间隙小配合间隙小的配合表面、以的配合表面、以及要求及要求连接牢固可靠，连接牢固可靠，受受载荷载荷较较大大的过盈配合表面

20、，的过盈配合表面，粗糙粗糙度参数值应度参数值应小。小。4.4.2 4.4.2 表面粗糙度评定参数值的选择表面粗糙度评定参数值的选择 6 6）配合性质相同时，零件尺寸愈小，则其相应的粗糙度参配合性质相同时，零件尺寸愈小，则其相应的粗糙度参数值愈小；数值愈小；同一同一公差公差等级，小尺寸比大尺寸要粗糙度参数值小，轴等级，小尺寸比大尺寸要粗糙度参数值小，轴比孔的粗糙度参数值小比孔的粗糙度参数值小。7 7）注意与尺寸公差、形位公差的协调，）注意与尺寸公差、形位公差的协调，可以根据表可以根据表4-74-7的的推荐值选用表面粗糙度。推荐值选用表面粗糙度。8)8)防腐蚀性防腐蚀性,密封性要求高密封性要求高,

21、或外形要求美观的表面应选用或外形要求美观的表面应选用较小的粗糙度参数值应小。较小的粗糙度参数值应小。4.4.2 4.4.2 表面粗糙度评定参数值的选择表面粗糙度评定参数值的选择 检测的基本原则检测的基本原则:1.测测量方向的量方向的选择选择对对于表面粗糙度，如未指定于表面粗糙度，如未指定测测量截面的方向量截面的方向时时，则应则应在高度参数最大在高度参数最大值值的方向的方向进进行行测测量，一般来量，一般来说说也就是也就是在垂直于表面加工的在垂直于表面加工的纹纹理方向上理方向上测测量。量。2.表面缺陷的摒弃表面缺陷的摒弃表面粗糙度不包括气孔、砂眼、擦表面粗糙度不包括气孔、砂眼、擦伤伤、划痕等缺陷。

22、、划痕等缺陷。3.测测量部位的量部位的选择选择在若干有代表性的区段上在若干有代表性的区段上测测量。量。4.5 4.5 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 表面粗糙度的常用检测方法表面粗糙度的常用检测方法:1.1.用粗糙度样块比较用粗糙度样块比较比较法比较法用比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。它是用比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。它是将被将被测表面与粗糙度样板测表面与粗糙度样板进行比较来评定表面粗糙度。进行比较来评定表面粗糙度。比较法可用目测直接判断或借助于放大镜、显微镜比较比较法可用目测直接判断或借助于放大镜、显微镜比较或凭触觉、来判断表面粗糙度。或凭触觉、来判断表面粗糙度。2

23、.2.用光切显微镜测量用光切显微镜测量光切法光切法光切显微镜又称双管显微镜。它可以测量切削加工光切显微镜又称双管显微镜。它可以测量切削加工(车、车、铣、刨等铣、刨等)的金属零件外圆表面以及规则表面的的金属零件外圆表面以及规则表面的R Rz z 。测。测量的范围一般为量的范围一般为0.80.8100100 m m。3.用干涉用干涉显显微微镜测镜测量量干涉法干涉法干涉干涉显显微微镜镜是利用光波干涉原理是利用光波干涉原理测测量表面粗糙度。干涉量表面粗糙度。干涉显显微微镜镜主要用来主要用来测测量量Rz参数。参数。测测量的范量的范围围一般一般为为0.0250.8m。4.用用电动轮电动轮廓廓仪测仪测量量针

24、针描法描法触触针针式式电动轮电动轮廓廓仪仪是利用触是利用触针针直接在被直接在被测测表面上表面上轻轻轻轻划划过过，触，触针针随着随着轮轮廓表面上下运廓表面上下运动动，并，并转转化成化成电电信号，从信号，从而而测测出出值值，并直接，并直接读读数。数。适宜适宜测测量量0.0255m的的Ra。性能比性能比较较完善的完善的电动轮电动轮廓廓仪仪可以可以测测量量 Ra、Rz、RSm、Rmr(c)各参数。各参数。图图 技术产品文件中表面结构要求标注的控制元素技术产品文件中表面结构要求标注的控制元素延伸学习延伸学习新新标标准准允允许许用用文文字字的的方方式式表表达达表表面面结结构构要要求求。新新标标准准规规定定

25、，在在报报告告和和合合同同的的文文本本中中可可以以用用文文字字“APA”、“MRR”、“NMR”分分别别表示表示获获得表面的方法。得表面的方法。表面结构代号表面结构代号序号序号代号代号含含义义标标注示例注示例1APA允允许许用任何工用任何工艺获艺获得得APA Ra0.82MRR允允许许用去除材料的方法用去除材料的方法获获得得MRR Ra0.83NMR允允许许用不去除材料的方法用不去除材料的方法获获得得NMR Ra0.8当当应应用用16规则规则（默（默认传输带认传输带）时时参数的参数的标标注注 当应用最大规则（默认传输带）时参数的注法当应用最大规则（默认传输带）时参数的注法 双向极限的注法双向极

26、限的注法 加工工艺和表面粗糙度要求的注法加工工艺和表面粗糙度要求的注法 镀覆和表面粗糙度要求的注法镀覆和表面粗糙度要求的注法 垂直于视图所在投影面的表面纹理方向的注法垂直于视图所在投影面的表面纹理方向的注法 两种或多种工艺获得的同一表面的注法两种或多种工艺获得的同一表面的注法 由几种不同的工由几种不同的工艺艺方法方法获获得的同一表面，当需要明确每种得的同一表面，当需要明确每种工工艺艺方法的表面方法的表面结结构要求构要求时时，可按，可按图图12进进行行标标注。注。图图12 多种工多种工艺艺方法方法获获得同一表面的得同一表面的标标注注图图 12(a)所示所示标标注注(图图中中 Fe 表表示基体材料

27、示基体材料为钢为钢,Ep 表示加工表示加工工工艺为电镀艺为电镀)。图图 12(b)所示所示为为三个三个连续连续的加工工序的的加工工序的表面表面结结构、尺寸和表面构、尺寸和表面处处理的理的标标注。注。第一道工序第一道工序:单单向上限向上限值值,Rz=1.6m,“16%规则规则”(默默认认),默默认评认评定定长长度度,表面表面纹纹理没有要求理没有要求,用去除材料的工用去除材料的工艺艺。第二道工序第二道工序:镀铬镀铬,无其它表面无其它表面结结构要求。构要求。第三道工序第三道工序:一个一个单单向上限向上限值值,仅对长仅对长度度 50mm 的的圆圆柱表面有效柱表面有效,Rz=6.3m,“16%规则规则”(默默认认),默默认评认评定定长长度度,表面表面纹纹理没有理没有要求要求,磨削加工工磨削加工工艺艺。图图13 13 技术产品文件中表面结构要求标注的控制元素技术产品文件中表面结构要求标注的控制元素10/26/2022表面结构符号、代号的含义表面结构符号、代号的含义表面结构要求的标注示例表面结构要求的标注示例 10/26/2022表面结构要求的图形标注的演变表面结构要求的图形标注的演变10/26/2022