表面粗糙度(精品).ppt

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1、表面粗糙度课程内容课程内容4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定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4.54.5表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量4.1 4.1 概述概述4.1.1 4.1.1 表面粗糙度的定义表面粗糙度的定义指零件表面因加工而形成的微观几何形状误差指零件表面因加工而形成的微观几何形状误差.按波距划分按波距划分:表面粗糙度表面粗糙度：波距小于波距小于1mm表面波纹度表面波纹度：波距在：波距在1-10mm表面形状误差表面形状误差：波距大于波距大于10mm。4.1.2 4.1.2 表面粗糙度

2、对机械零件使用性能的影响表面粗糙度对机械零件使用性能的影响表现在表现在:对耐磨性的影响对耐磨性的影响:减少了接触面积减少了接触面积,比压增大比压增大,使磨使磨损加剧损加剧.零件越粗糙零件越粗糙,阻力越大阻力越大,零件磨损越快零件磨损越快.对配合性质的影响对配合性质的影响:间隙配合间隙配合,相对运动的表面迅速磨损相对运动的表面迅速磨损,使间隙增大使间隙增大;过盈配合过盈配合,表面轮廓峰顶在装配时易被挤平表面轮廓峰顶在装配时易被挤平,实际有实际有效过盈减小效过盈减小,使连接强度降低使连接强度降低.对抗疲劳强度的影响对抗疲劳强度的影响:零件越粗糙零件越粗糙,凹痕越深凹痕越深,对应对应力集中越敏感力集

3、中越敏感.对接触刚度的影响对接触刚度的影响:零件越粗糙实际接触面积越小零件越粗糙实际接触面积越小,单位面积压力增大单位面积压力增大,接触刚度降低接触刚度降低.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粗糙的表面易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处积在表面的微观凹谷处,渗入到金属内部渗入到金属内部,加剧金属加剧金属腐蚀腐蚀.4.2 4.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定4.2.1 4.2.1 基本术语基本术语轮廓滤波器轮廓滤波器:把轮廓分为长波和短波成分的滤波器。把轮廓分为长波和短波成分的滤波器。c c滤波器滤波器:确定粗糙度与波纹度成分之间相交界确定粗糙度与波纹度成分之间相

4、交界限的滤波器限的滤波器.取样长度取样长度(LrLr):):测量或评定表面粗糙度时所规定的测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度一段基准线长度,它至少包含它至少包含5 5个以上轮廓峰和谷个以上轮廓峰和谷。评定长度评定长度(LnLn):):在测量和在测量和评定时所规定评定时所规定的一段最小长的一段最小长度度.一般一般LnLn=5Lr=5Lr叫叫标准长度标准长度.轮廓中线轮廓中线:用轮廓滤波器用轮廓滤波器c c 抑制了长波轮廓成抑制了长波轮廓成分相对应的中线分相对应的中线,是具有几何轮廓形状并划分轮廓是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。的基准线。基准线有两种基准线有两种:1 1）轮廓最小二

5、乘中线（）轮廓最小二乘中线（m m）：在取样长度内在取样长度内,使轮廓使轮廓线上各点轮廓偏距线上各点轮廓偏距z zi i的平方和为最小的线。的平方和为最小的线。2 2）轮廓算术平均中线）轮廓算术平均中线:在取样长度内在取样长度内,划分实际轮廓划分实际轮廓为上、下两部分为上、下两部分,且使上下两部分面积相等的线。且使上下两部分面积相等的线。通常用目通常用目测法估计测法估计确定算术确定算术平均中线。平均中线。4.2.24.2.2评定参数评定参数为满足对零件表面不同的功能要求为满足对零件表面不同的功能要求,GB/T3505-2000,GB/T3505-2000从表面几何形状幅度、间距和形状等三个方面

6、的特从表面几何形状幅度、间距和形状等三个方面的特征，规定了相应的评定参数。征，规定了相应的评定参数。1.1.幅度参数幅度参数(高度参数高度参数)评定轮廓的算术平均偏差评定轮廓的算术平均偏差RaRa：在一个取样长度内在一个取样长度内纵坐标值纵坐标值Z(xZ(x)绝对值的算术平均值。绝对值的算术平均值。轮廓的最大高度轮廓的最大高度RzRz在一个取样长度内，最大轮廓峰高在一个取样长度内，最大轮廓峰高ZpZp和最大轮廓谷和最大轮廓谷深深ZvZv之和的高度。之和的高度。RzRz=ZpZp+ZvZv取样长度取样长度LrLrZpRzZvZX间距参数间距参数轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度RSmRSm:在

7、一个取样长度内轮廓单在一个取样长度内轮廓单元元XsXs的平均值的平均值.混合参数混合参数(形状参数形状参数)轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(cRmr(c):):在给定水平位置在给定水平位置C C上轮廓上轮廓的实体材料长度的实体材料长度ML(c)ML(c)与评定长度的比率。与评定长度的比率。轮廓的实体材料长度轮廓的实体材料长度MLML（c c）:指在评定长度内指在评定长度内,一一平行于平行于x x轴的直线从峰顶线向下移一水平截距轴的直线从峰顶线向下移一水平截距c c时时,与轮廓相截所得的各段截线长度之和。与轮廓相截所得的各段截线长度之和。间距参数间距参数RSmRSm与与混合参数混合参数R

8、mr(cRmr(c)称为称为附加参数附加参数.支承长度率曲线支承长度率曲线:支承长度率是随水平截距的大小支承长度率是随水平截距的大小而变化的关系曲线而变化的关系曲线,反应表面耐磨性的功效反应表面耐磨性的功效.4.2.3 4.2.3 评定参数的数值规定评定参数的数值规定一般情况下测量一般情况下测量RaRa和和RzRz时，推荐按表时，推荐按表4.54.5选用时选用时,在在图样上可省略标准取样长度值图样上可省略标准取样长度值;不按表不按表4.54.5选取时选取时,应在图样上标注出取样长度值。应在图样上标注出取样长度值。4.3 4.3 表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注4.31 4.31 表面粗糙度的符

9、号表面粗糙度的符号bcdeH1.4;h H1.4;h 字高字高a6060a a-表面可用表面可用任何方法获得任何方法获得,当不加注粗糙度参数值或当不加注粗糙度参数值或有关说明时，仅适用于简化代号标注有关说明时，仅适用于简化代号标注;b b-表面是用表面是用去除材料的方法获得去除材料的方法获得,如车、铣、钻如车、铣、钻;c c-表面是表面是用不去除材料的方法获得用不去除材料的方法获得,如铸、锻如铸、锻;d d-加一横线用于加一横线用于标注有关参数和说明标注有关参数和说明(适用于上述三适用于上述三个个););e e-表示表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求所有表面具有相同的表面粗糙度要求(适用于适

10、用于上述三个上述三个).).表面粗糙度数值注写位置符 号 意 义 及 说 明 基本符号，表示表面可用任何方法获得。当不加注粗糙度参数值或有关说明时，仅适用于简化代号标注。基本符号加一短划，表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工、气割等。基本符号加一小圆，表示表面是用不去除材料方法获得。如铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉未冶金等，或者是用于保持原供应状况的表面。在上述三个符号的长边上均可加一横线；用于标注有关参数和说明。在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。a1a2edbc（f）a1、a2粗糙度高度参数代号及其数值（m）；b加工要

11、求、镀覆、表面处理或其它说明等；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4.3.2 4.3.2 表面粗糙度的代号及其注法表面粗糙度的代号及其注法a1a1、a2a2 ：粗糙度幅度参数代号及粗糙度幅度参数代号及其数值（单位其数值（单位 m m ）；）；b b：加工要求、镀覆、涂覆、表面：加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其它说明等；处理或其它说明等；表面粗糙度基本参数的标注表面粗糙度基本参数的标注c c：取样长度（：取样长度（mmmm）或波纹度（）或波纹度（m m ）；）；d d：加工纹理方向符号；：加工纹理

12、方向符号；e e：加工余量（：加工余量（mmmm）f f：粗糙度间距参数值（：粗糙度间距参数值（mmmm）或轮廓支承长度率。）或轮廓支承长度率。当允许在表面参数粗糙度参数所有实测值中超过规当允许在表面参数粗糙度参数所有实测值中超过规定值的个数少于总数的定值的个数少于总数的16%16%，需标注粗糙度参数的需标注粗糙度参数的上限值或下限值上限值或下限值；当表面参数粗糙度参数所有实测值中当表面参数粗糙度参数所有实测值中不得超过不得超过规定规定值时，值时，应标注粗糙度参数的应标注粗糙度参数的最大值或最小值最大值或最小值。注写注写RaRa时时,只写数值只写数值；注写注写RzRz时时,应同时注写应同时注写

13、RzRz和数值。和数值。只注一个值时，表示为上限值；只注一个值时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值和下限值。注两个值时，表示为上限值和下限值。表面粗糙度参数的单位是表面粗糙度参数的单位是 m m。代号代号意 义意 义3.23.2Rz3.2Rz3.23.23.21.6用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2 3.2 m m。用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2 3.2 m m。用任何方法获得的表面粗糙度，Rz的上限值为3.2 3.2 m m。用不去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2 3.2 m m。用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3

14、.2 3.2 m m，下限值为1.6 1.6 m m。用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Rz的上限值为3.2 3.2 m m。表表4.7 4.7 表面粗糙度幅度表面粗糙度幅度(高度高度)参数的标注参数的标注(GB/T 131-1993)(GB/T 131-1993)表面粗糙度附加参数的标注表面粗糙度附加参数的标注表面粗糙度其他选项的标注表面粗糙度其他选项的标注在幅度参数未标注时在幅度参数未标注时,附加参数不能单独标注。附加参数不能单独标注。如需标注如需标注RSmRSm值或值或Rmr(cRmr(c)值时值时,数值写在相应代号的后面数值写在相应代号的后面。按标准选用对应的取样长度时，在图样上可省略

15、标注；否则按标准选用对应的取样长度时，在图样上可省略标注；否则按按a a标注取样长度标注取样长度0.8mm0.8mm。由指定的加工方法获得的表面粗糙度，由指定的加工方法获得的表面粗糙度，按按b b标注。标注。需标注加工余量（需标注加工余量（7mm7mm）按按c c标注。标注。需控制表面加工纹理方向需控制表面加工纹理方向按按d d标注。标注。表表4.8 4.8 加工纹理方向的符号加工纹理方向的符号（GB/T 131-1993GB/T 131-1993）4.3.3 4.3.3 表面粗糙度图样上的标注方法表面粗糙度图样上的标注方法符号的尖端必须从材料外指向表面。符号的尖端必须从材料外指向表面。注在螺

16、纹直径上的符号表示螺纹工作表面的粗糙度注在螺纹直径上的符号表示螺纹工作表面的粗糙度在同一图样上，每一表面只标注一次符号、代号，在同一图样上，每一表面只标注一次符号、代号，并尽可能靠近有关的尺寸线。并尽可能靠近有关的尺寸线。当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其符号、代号可在图样的右上角统一标注，其高度应符号、代号可在图样的右上角统一标注，其高度应是其他表面所注代号和文字的是其他表面所注代号和文字的1.41.4倍。倍。30 30其余 25注在轮廓注在轮廓线的延长线的延长线上线上注在尺寸界线上注在尺寸界线上注在可见注在可见轮廓线上轮廓线上注在尺寸界

17、线的注在尺寸界线的延长线上延长线上4.4 4.4 表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用4.4.1 4.4.1 评定参数的选用评定参数的选用1.1.对幅度参数的选用对幅度参数的选用当粗糙度当粗糙度RaRa为为0.0250.0256.36.3m,m,优选优选RaRa。RzRz通常用光学仪器通常用光学仪器(双管显微镜或干涉显微镜双管显微镜或干涉显微镜)测测量量;或或Ra0.025 Ra6.3 Ra6.3 m;m;或测量部位小、或测量部位小、峰谷小或有疲劳强度要求的零件表面的评定峰谷小或有疲劳强度要求的零件表面的评定.从图中看出从图中看出,三种表面的轮廓最大高度参数相同三种表面的轮廓最大高度参数相同,但但

18、使用质量显然不同。使用质量显然不同。可见，可见，只用幅度参数不能全面反映零件表面微观几只用幅度参数不能全面反映零件表面微观几何形状误差。何形状误差。轮廓单元的平均间距轮廓单元的平均间距RSmRSm用于涂漆性能，冲压成形用于涂漆性能，冲压成形时抗裂纹、抗震、抗腐蚀、减小流体摩擦阻力等要时抗裂纹、抗震、抗腐蚀、减小流体摩擦阻力等要求时使用。求时使用。支承长度率支承长度率RmrRmr（c c）主要在耐磨性、接触刚度要）主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加选用。求较高等场合附加选用。2.2.对间距参数的选用对间距参数的选用附加评定参数一般不能作为独立参数选用，只有少附加评定参数一般不能作为独立参数

19、选用，只有少数零件的重要表面且有特殊使用要求时才附加选用。数零件的重要表面且有特殊使用要求时才附加选用。4.4.2 4.4.2 参数值的选用参数值的选用根据类比法初步确定表面粗糙度后，再对比工作条根据类比法初步确定表面粗糙度后，再对比工作条件做适当调整件做适当调整,这时应注意：这时应注意：对于同一零件对于同一零件,工作表面的工作表面的RaRa或或RzRz值比非工作表面值比非工作表面小。小。摩擦表面摩擦表面RaRa或或RzRz值比非摩擦表面小。值比非摩擦表面小。运动速度高、单位面积压力大以及受交变应力作用运动速度高、单位面积压力大以及受交变应力作用的重要零件的圆角沟槽的表面粗糙度要求应较高的重要

20、零件的圆角沟槽的表面粗糙度要求应较高选用原则是满足功能要求，其次是考虑经济性及工选用原则是满足功能要求，其次是考虑经济性及工艺的可能性。艺的可能性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些（大些（RmrRmr（c c）除外）。）除外）。在具体设计时，一般多采用经验统计资料，用在具体设计时，一般多采用经验统计资料，用类比类比法法来选用。来选用。配合性质要求高的配合表面、受重载荷作用的过配合性质要求高的配合表面、受重载荷作用的过盈配合表面的表面粗糙度要求较高。盈配合表面的表面粗糙度要求较高。尺寸公差值和形位公差值越小，表面粗糙度的尺寸公差值和形位

21、公差值越小，表面粗糙度的RaRa或或RzRz值越小；值越小；同一公差等级时同一公差等级时,轴的粗糙度轴的粗糙度RaRa或或RzRz值应比孔小。值应比孔小。要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面粗糙要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面粗糙度要求较高。度要求较高。凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定的凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定的,应按应按规定确定其参数值。规定确定其参数值。尺寸公差、表面形状公差小时尺寸公差、表面形状公差小时,表面粗糙度要求也表面粗糙度要求也高高,它们之间有一定的对应关系它们之间有一定的对应关系.4.5 4.5 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量目前，常用的测量方法有：目

22、前，常用的测量方法有：比较法：比较法：将被测表面与已知其评定参数值的粗糙度样板相比将被测表面与已知其评定参数值的粗糙度样板相比较较.多用于车间多用于车间,评定表面粗糙度值较大的工件评定表面粗糙度值较大的工件.光切法：光切法：利用光切原理利用光切原理,用双管显微镜测量用双管显微镜测量.常用常用于于测量测量RzRz为为0.80.880m80m。针描法：针描法：利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过,被测表面的微观不平度将使触针做垂直方向的位移被测表面的微观不平度将使触针做垂直方向的位移,再通过传感器将位移量转换成电量再通过传感器将位移量转换成电量,经信号放大后送经信号

23、放大后送入计算机入计算机,在显示器上示出被测表面粗糙度的评定参在显示器上示出被测表面粗糙度的评定参数值。数值。有电感式轮廓仪、电容式轮廓仪、压电式轮廓仪等。有电感式轮廓仪、电容式轮廓仪、压电式轮廓仪等。显示显示RaRa为为0.020.025m5m。干涉法干涉法利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测出相应的可测出相应的RzRz值，其值，其范围范围0.0250.0250.8m0.8m。激光反射法激光反射法：用激光束以一定角度照射到被测表：用激光束以一定角度照射到被测表面，除小部分光被吸收外，大部分被反射和散射。面，除小部分光被吸收外，大部分被反射和散射。三维几何表面测量三维几何表面测量