表面粗糙度学习.pptx

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1、5.15.1概述概述基本概念基本概念 表面粗糙度：表面粗糙度：是指表面微观几何形状误差（加工表面所具是指表面微观几何形状误差（加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度）。有的较小间距和微小峰谷不平度）。零件表面的形貌可分为三种情况：零件表面的形貌可分为三种情况：（1 1）表面粗糙度：）表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于其波长和波高之比一般小于 5050。属于微观几何形状误差。属于微观几何形状误差。（2 2）表面波度：）表面波度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于零件表面中峰谷的波长和波高之比等于505010001000的

2、不平程度称为波度。会引起零件运转时的振动、噪声，特的不平程度称为波度。会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的目前表面波度还没别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的目前表面波度还没有制定国家标准。国际标准化组织第有制定国家标准。国际标准化组织第5757技术委员会正在制定表面技术委员会正在制定表面波度有关国际标准。波度有关国际标准。（3 3）形状误差）形状误差 ：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于零件表面中峰谷的波长和波高之比大于10001000的不平程度属于形状误差。的不平程度属于形状误差。第1页/共35页5.15.1概述概述基本概念基本概念 波度波度 1mm

3、1mm波距波距l0mml0mm 形状误差形状误差 波距波距l0mml0mm 波距波距1mm1mm 粗糙度粗糙度 第2页/共35页5.15.1概述概述表面粗糙度对零件性能的影响表面粗糙度对零件性能的影响 1 1）影响零件的耐磨性。）影响零件的耐磨性。2 2）影响配合性质的稳定性。）影响配合性质的稳定性。3 3）影响零件的疲劳强度。）影响零件的疲劳强度。4 4）影响零件的抗腐蚀性。）影响零件的抗腐蚀性。5 5）影响零件的密封性。）影响零件的密封性。对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。能和胶合强度等也有着

4、不同程度的影响。第3页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定基准评定基准 1.1.取样长度取样长度l l 评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。（标准见表个以上的波峰和波谷。（标准见表5-15-1。）。）2.2.评定长度评定长度 l ln n 为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定

5、或测量表为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。面，宜选用较长的评定长度。评定长度一般按评定长度一般按5 5个取样长度来确定。个取样长度来确定。第4页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定基准评定基准第5页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定基准评定基准第6页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定基准评定基准 3.3.评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗

6、糙度的基准线：评定表面粗糙度的一段参评定表面粗糙度的一段参考线。有以下两种：考线。有以下两种：轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线mm：在取样长度内，使轮廓上各点在取样长度内，使轮廓上各点至一条假想线的距离平方和为最小。即：至一条假想线的距离平方和为最小。即：y=miny=min 轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线m m：在取样长度内，将实际轮廓划在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线分上下两部分，且使上下面积相等的直线 。即：。即：F F1 1+F+F3 3+F+F2n-12n-1=F=F2 2+F+F4 4+F+F2n2n第7页/共35页 轮廓的最小二乘中线：轮廓的最

7、小二乘中线：具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距的平方和为最小。使轮廓上各点的轮廓偏距的平方和为最小。第8页/共35页轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线0yxF1F2F3mF2n-1F2nl 具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致的基具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致的基准线。在取样长度内由该线划分轮廓使上下两边的面积相等。准线。在取样长度内由该线划分轮廓使上下两边的面积相等。第9页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定参数与数值规定评定参数与数值规定 GB/T1031-95

8、 GB/T1031-95中规定了中规定了6 6个表面粗糙度评定参数，其中个表面粗糙度评定参数，其中有关高度特征参数有关高度特征参数3 3个，间距特征参数有个，间距特征参数有2 2个，形状特征参数个，形状特征参数有有1 1个。个。1.1.高度特征参数高度特征参数 （1 1）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差R Ra a 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即对值的平均值，即 或近似为或近似为 第10页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定参数与数值规定评定参数与数值规定 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差

9、 R Ra a 在取样长度内，轮廓上各点至基准线的距离在取样长度内，轮廓上各点至基准线的距离y yi i的绝对的绝对值值的算术平均值的算术平均值.第11页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定参数与数值规定评定参数与数值规定 （2 2）微观不平度十点高度）微观不平度十点高度RzRz 在取样长度内个最大的轮廓峰高在取样长度内个最大的轮廓峰高y ypipi平均值平均值与与5 5个最大轮廓谷深个最大轮廓谷深y yvivi平均值之和。平均值之和。第12页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定参数与数值规定评定参数与数值规定 （3 3）轮廓最大高度）轮廓最大高度R

10、 Ry y 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰峰顶顶线线和和谷谷底底线线平平行行于于中中线线且且分分别别通通过过轮轮廓廓最最高高点点和和最最低点。低点。R Ry y=y ypmaxpmax+y yvmaxvmax第13页/共35页5.25.2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定参数与数值规定评定参数与数值规定 2.2.间距特征、形状特征参间距特征、形状特征参数数 附加参数附加参数 轮廓微观不平度的平均间轮廓微观不平度的平均间距距Sm Sm 在取样长度在取样长度l l内，内，轮廓微观不平度的间距轮廓微观不平度的间距SmiSmi的平均值。

11、的平均值。轮廓单峰平均间距轮廓单峰平均间距 S S 在在取样长度取样长度l l内，轮廓的单峰内，轮廓的单峰间距间距SiSi的平均值的平均值 轮廓支撑长度率轮廓支撑长度率tptp：轮廓支承长度轮廓支承长度pp与取与取样长度样长度l l的比值的比值.第14页/共35页 3.3.评定参数与数值规定评定参数与数值规定 表面粗糙度的参数值已标准化。表面粗糙度的参数值已标准化。满足功能要求，并考虑经济性。满足功能要求，并考虑经济性。按按GB/T1031-95GB/T1031-95规定的参数值系列选取，查表规定的参数值系列选取，查表5-25-2表表5-55-5。表列系列值不能满足要求时，可选取。表列系列值不

12、能满足要求时，可选取GB/T1031-GB/T1031-9595的附录的附录A A补充系列值。补充系列值。第15页/共35页新国标 国家标准国家标准GB/T3505-2000GB/T3505-2000规定了较多的表面粗糙度评定规定了较多的表面粗糙度评定参数，掌握常用的参数，掌握常用的4 4个参数：个参数：高度参数高度参数2 2个个轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra Ra 表面粗糙表面粗糙 轮廓最大高度轮廓最大高度RzRz（同老标准（同老标准R Ry y ，新国标，新国标 取消取消Rz Rz）。）。用于很粗糙或很光滑的表面。用于很粗糙或很光滑的表面。间距参数间距参数1 1个个轮廓单元的平均宽度

13、参数轮廓单元的平均宽度参数RSRSmm 在取样长度内轮廓单元的平均值。在取样长度内轮廓单元的平均值。对需要涂镀的表面不利。对需要涂镀的表面不利。形状参数形状参数1 1个个轮廓的支撑长度率轮廓的支撑长度率R Rmrmr(c c)支撑刚度和耐磨性越好。支撑刚度和耐磨性越好。第16页/共35页5.35.3表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度参数及参数值的选择表面粗糙度参数及参数值的选择 1.1.评定参数的选择：评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度如无特殊要求，一般仅选用高度参数。参数。推荐优先选用推荐优先选用R Ra a参数参数 。运动表面运动表面 R Ra a 、R Rz

14、 z（新国标）新国标）的值的值在在0.8m0.8m以下；以下；静止表面静止表面 R Ra a 、R Rz z（新国标）新国标）的值的值为为1.6m1.6m或或3.2m3.2m；推荐优先选用推荐优先选用RaRa值，值，因为因为R Ra a能充分反映零件表面轮廓能充分反映零件表面轮廓的的特征。以下情况例外：特征。以下情况例外：当表面过于粗糙（当表面过于粗糙（R Ra a 6.3m6.3m）或过于光滑（）或过于光滑（RaRa 0.025 m 0.025 m）时；）时；当零件材料较软时当零件材料较软时，因为，因为R Ra a一般采用触针测量。一般采用触针测量。当测量面积很小时当测量面积很小时，如顶尖、

15、刀具的刃部、仪表的，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元小元件的表面，可选用件的表面，可选用R Rz z值。值。第17页/共35页5.35.3表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度参数及参数值的选择表面粗糙度参数及参数值的选择 2.2.表面粗糙度参数值的选择表面粗糙度参数值的选择 选择原则：选择原则：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。大的参数值。(1 1)一般原则：一般原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；比非摩擦表面要小；受循环载荷

16、的表面要小；受循环载荷的表面要小；配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值应小；配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。运动速度高、单位面积压力大的表面，受交变应力作用的重运动速度高、单位面积压力大的表面，受交变应力作用的重要零件的圆角沟槽表面粗糙度参数值都应小要零件的圆角沟槽表面粗糙度参数值都应小 。常用表面粗糙度值与所适应的零件表面见常用表面粗糙度值与所适应的零件表面见P144P144表表5-65-6。第18页/共35页5.35.3表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的选择

17、和标注表面粗糙度参数及参数值的选择表面粗糙度参数及参数值的选择 (2 2)参数值的选用方法参数值的选用方法 可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。的手轮或手柄。一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为t t，尺寸公差为，尺寸公差为T T，它们之间的关系可参照以下对应关系：，它们之间的关系可参照以下对应关系：若若 t 0.6Tt 0.6T，则则R Ra a

18、0.05T0.05T；R Rz z 0.2T 0.2T 普通精度普通精度 t 0.4Tt 0.4T，则则R Ra a0.025T0.025T；R Rz z 0.1T 0.1T 较高精度较高精度 t 0.25Tt 0.25T，则，则R Ra a0.012T0.012T；R Rz z 0.05T 0.05T 中高精度中高精度 t t 0.25T0.25T，则，则R Ra a0.15t 0.15t；R Rz z 0.6t 0.6t 高精度高精度注：此处RzRz为旧国标为旧国标第19页/共35页5.35.3表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的符、代号及其标注表面粗糙度的符、代号及其

19、标注齿轮泵泵盖齿轮泵泵盖 零件图零件图 第20页/共35页5.35.3表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的符、代号及其标注表面粗糙度的符、代号及其标注1.1.表面粗糙度的符号表面粗糙度的符号在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：a a 为基本符号，表示表面可以用任何方法获得；为基本符号，表示表面可以用任何方法获得；b b 表示表面是用去除材料的方法获得的表示表面是用去除材料的方法获得的 ；c c 表示表面是用不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。上述符号均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面结构上述符号均可加一小圆，

20、表示所有表面具有相同的表面结构要求。要求。基本图形符号基本图形符号 扩展图形符号扩展图形符号 a b c a b c 完整图形符号完整图形符号 表面粗糙度表面粗糙度第21页/共35页5.35.3表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的符、代号及其标注表面粗糙度的符、代号及其标注 2.2.表面粗糙度的代号表面粗糙度的代号 表面表面粗糙度粗糙度符号中注写了具体参数代号及数值等补充要符号中注写了具体参数代号及数值等补充要求后求后即称为表面即称为表面粗糙度粗糙度代号。代号。除了标注表面结构参数和数值外，必要时除了标注表面结构参数和数值外，必要时应标注补充要求，包括公差带、取样长度、加应

21、标注补充要求，包括公差带、取样长度、加工工艺、表面纹理及方向、加工余量等。这些工工艺、表面纹理及方向、加工余量等。这些要求在图形符号中的注写位置：要求在图形符号中的注写位置：a-a-注写表面结构的单一要求注写表面结构的单一要求 a a和和b:b:a-a-注写第一表面结构要求注写第一表面结构要求 b-b-注写第二表面结构要求注写第二表面结构要求 c-c-注写加工方法，如注写加工方法，如“车车”、“磨磨”、“镀镀”等等 d-d-注写表面纹理方向，如注写表面纹理方向，如“=”=”、“x”x”、“M”M”e-e-注写加工余量注写加工余量 第22页/共35页5.35.3表面粗糙度的选择和标注表面粗糙度的

22、选择和标注表面粗糙度的符、代号及其标注表面粗糙度的符、代号及其标注 标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。代号中数字及符线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。代号中数字及符号的号的注写方向必须与尺寸数字方向一致。注写方向必须与尺寸数字方向一致。高度参数：高度参数：当选用当选用R Ra a或或R Rz z时，参数和参数值都应标出；时，参数和参数值都应标出；当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%16%时，时，应在应在图中标注上限

23、值和下限值，图中标注上限值和下限值，当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最或最小值。小值。表面加工纹理方向：表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用指表面微观结构的主要方向，由所采用的加的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号查有查有关表格。关表格。第23页/共35页标注举例R Rzmaxzmax0.20.2URURz z1.61.6LRLRa a0.80.8铣铣3 3加工余量加工余量第24页/共35页标注举例第25页/共35页标注举例

24、如果在工件的多如果在工件的多数数(包括全部包括全部)表面有表面有相同的表面结构要求相同的表面结构要求时，则其表面结构要时，则其表面结构要求可统一标注在图样求可统一标注在图样的标题栏附近。此时，的标题栏附近。此时，表面结构要求的符号表面结构要求的符号后面应有：后面应有：在圆括号在圆括号内给出无任何其他标内给出无任何其他标注的基本符号注的基本符号第26页/共35页5.35.3表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 1.1.比较法：比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，精将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，精度较度较差。多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。差。多用于车间，评定表面粗糙度值

25、较大的工件。2.2.光切法：光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。适宜测量车、利用光切原理，用双管显微镜测量。适宜测量车、铣、铣、刨或其他类方法加工的金属零件。刨或其他类方法加工的金属零件。常用于测量常用于测量R Rz z为为0.50.56060（8080）mm。3.3.干涉法：干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。适用于利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。适用于测量测量极光滑的表面，可测量极光滑的表面，可测量R Rz z和和R Ry y值。值。4.4.印模法：印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测被测零件表面，放在显微镜下间接

26、地测量被测表面的粗糙度。适用于零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。适用于笨重笨重零件及内表面。零件及内表面。5.5.触针法：触针法：用金刚石针尖感触微观不平度的截面轮廓的方法。用金刚石针尖感触微观不平度的截面轮廓的方法。测测定定Ra=0.025-5 mRa=0.025-5 m的表面。易于实现自动测量和微机数据处理，的表面。易于实现自动测量和微机数据处理，但但表面易被划伤。表面易被划伤。第27页/共35页5.35.3表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量1.1.比较法比较法粗糙度测试纸粗糙度测试纸表面粗糙度比较板表面粗糙度比较板第28页/共35页5.35.3表面粗糙度的测量表面粗糙度的测

27、量2.2.光切法：光切法：光光切切法法：是是利利用用光光切切原原理理测测量量零零件件表表面面粗粗糙糙度度的的一一种方法。种方法。第29页/共35页5.35.3表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量2.2.光切法：光切法：主要用来测定高参数主要用来测定高参数RzRz和和RyRy值，值，测量范围为测量范围为Rz=0.8Rz=0.880m80m第30页/共35页5.3表面粗糙度的测量3.干涉法 6JA型干涉显微镜1-工作台 2-主体 3-底座 4-目镜测微筒 干干涉涉法法是是利利用用光光波波干干涉涉原原理理测测量表面粗糙度的方法。量表面粗糙度的方法。主主要要用用来来测测定定高高参参数数RzRz和和RyRy

28、值值，测测 量量 范范 围围 为为 Rz=0.05Rz=0.050.8m0.8m第31页/共35页 接触测量法：接触测量法：接触法测量表面粗糙度的仪器接触法测量表面粗糙度的仪器很多，其中用得最多的是电动轮廓仪。很多，其中用得最多的是电动轮廓仪。主要用来测定主要用来测定RaRa值，测量范围为值，测量范围为Ra=0.01Ra=0.0110m10m 触针法触针法 它是利用仪器的触针与它是利用仪器的触针与被测表面相接触，并使触针以一定速被测表面相接触，并使触针以一定速度沿着被测表面移动。度沿着被测表面移动。第32页/共35页特殊表面粗糙度的测量 一一些些复复杂杂轮轮廓廓内内表表面面如如：内内孔孔、沟沟槽槽、曲曲面面轴轴孔孔等等无无法用常规方法测量，需采用特殊的测量手段。法用常规方法测量，需采用特殊的测量手段。第33页/共35页TR100袖珍表面粗糙度测量仪 TR100 TR100袖珍表面粗糙度测量仪，新型智能化测量仪袖珍表面粗糙度测量仪，新型智能化测量仪器，器，78007800元。可测外圆、平面、锥面、及长宽大于元。可测外圆、平面、锥面、及长宽大于8030mm8030mm的沟槽。的沟槽。本章结束本章结束第34页/共35页感谢您的观看。第35页/共35页