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1、第五章 表面粗糙度,机械零件表面精度所研究和描述的对象是零件的表面形 貌特性。机械加工或是用其他方法获得的表面，存在着微观 几何形状误差。 表面粗糙度对机器零件的摩擦磨损、配合性质、耐腐蚀 性、疲劳强度及结合密封性等都有很大的影响。 5.1概述 5.2表面粗糙度的评定 5.3表面粗糙度的选择及其标注 5.4表面粗糙度的测量,基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的 评定评定参数、选用、标注及测量。 重点内容：表面粗糙度的评定、选用及在图样上的标注 方法。 难点内容：表面粗糙度的评定、选用原则。 操作技能：表面粗糙度的测量。 现行的表面粗糙度的标准主要有： GB/T1312006 产品几
2、何技术规范（GPS）技术产品文件 中表面结构的表示法 GB/T10311995 GB/T35052000,5.1概述 5.1.1基本概念,表面粗糙度：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）。 零件表面的形貌可分为三种情况： （1）表面粗糙度：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 50。属于微观几何形状误差。 （2）表面波度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于50 1000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 有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表
3、面 波度有关国际标准。 （3）形状误差 ：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000 的不平程度属于形状误差。,5.1概述 5.1.1基本概念,5.1概述 5.1.2表面粗糙度对零件性能的影响,1）影响零件的耐磨性。 2）影响配合性质的稳定性。 3）影响零件的疲劳强度。 4）影响零件的抗腐蚀性。 5）影响零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性 能和胶合强度等也有着不同程度的影响。,5.2表面粗糙度的评定 5.2.1评定基准,1.取样长度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 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
4、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5-1。） 2.评定长度 ln 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。 评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表 面，宜选用较长的评定长度。 评定长度一般按5个取样长度来确定。,5.2表面粗糙度的评定 5.2.1评定基准,5.2表面粗糙度的评定 5.2.1评定基准,5.2表面粗糙度的评定 5.2.1评定基准,3.评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗糙度的一段参 考线。有以下两种： 轮廓的最小二乘中线m：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： y =min 轮廓算
5、术平均中线m ：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 。即： F1+F3+F2n-1= F2+F4+F2n,轮廓的最小二乘中线： 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距的平方和为最小。,轮廓的算术平均中线,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。,5.2表面粗糙度的评定 5.2.2评定参数与数值规定,GB/T1031-95中规定了6个表面粗糙度评定参数，其中 有关高度特征参数3个，间距特征参数有2个，形状特征参数 有1个。 1.高度特征参数 （1）轮廓算术平均偏差Ra 在取
6、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 或近似为,5.2表面粗糙度的评定 5.2.2评定参数与数值规定,轮廓算术平均偏差 Ra 在取样长度内，轮廓上各点至基准线的距离yi的绝对值 的算术平均值.,5.2表面粗糙度的评定 5.2.2评定参数与数值规定,（2）微观不平度十点高度Rz 在取样长度内个最大的轮廓峰高ypi平均值 与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。,5.2表面粗糙度的评定 5.2.2评定参数与数值规定,（3）轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。 峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。 Ry =ypmax+yvmax,5
7、.2表面粗糙度的评定 5.2.2评定参数与数值规定,2.间距特征、形状特征参数 附加参数 轮廓微观不平度的平均间距Sm 在取样长度l内，轮廓微观不平度的间距Smi的平均值。 轮廓单峰平均间距 S 在取样长度l内，轮廓的单峰间距Si的平均值 轮廓支撑长度率tp： 轮廓支承长度p与取样长度l的比值.,3.评定参数与数值规定 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。 按GB/T1031-95规定的参数值系列选取，查表5-2 表5-5。表列系列值不能满足要求时，可选取GB/T1031- 95的附录A补充系列值。,新国标,5.3表面粗糙度的选择和标注 5.3.1表面粗糙度参数及参数值的
8、选择,1.评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。 推荐优先选用Ra参数 。 运动表面 Ra 、Rz（新国标）的值在0.8m以下； 静止表面 Ra 、Rz （新国标）的值为1.6m或3.2m； 推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的 特征。以下情况例外： 当表面过于粗糙（ Ra 6.3m）或过于光滑（ Ra 0.025 m ）时； 当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。 当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元 件的表面，可选用Rz值。,5.3表面粗糙度的选择和标注 5.3.1表面粗糙度参数及参数值的选择,2.表面粗糙度参数值的选择 选择原则：在满足零件表
9、面功能要求的前提下，尽量选取较 大的参数值。 (1)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 比非摩擦表面要小； 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； 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 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P144表5-6。,5.3表面粗糙度的选择和标注 5.3.1表面粗糙度参数及参数值的选择,(2)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， 表面粗糙度参数值也小，但也不存
10、在确定的函数关系。如机床 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 t，尺寸公差为T，它们之间的关系可参照以下对应关系： 若 t 0.6T， 则Ra0.05T； Rz 0.2T 普通精度 t 0.4T， 则Ra0.025T； Rz 0.1T 较高精度 t 0.25T，则Ra0.012T； Rz 0.05T 中高精度 t 0.25T，则Ra0.15t ； Rz 0.6t 高精度,注： 此处Rz为旧国标,5.3表面粗糙度的选择和标注 5.3.2表面粗糙度的符、代号及其标注,齿轮泵泵盖 零件图,5.3表面粗糙度的选择和标注 5.3.2表面粗糙度的符、代号及其标注,1.表面粗
11、糙度的符号 在图样上表示表面粗糙度的符号有三种： a 为基本符号，表示表面可以用任何方法获得； b 表示表面是用去除材料的方法获得的 ； c 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要求。,表面粗糙度,5.3表面粗糙度的选择和标注 5.3.2表面粗糙度的符、代号及其标注,2.表面粗糙度的代号 表面粗糙度符号中注写了具体参数代号及数值等补充要求后 即称为表面粗糙度代号。,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： a-注写表面结构的单一要求 a和
12、b: a-注写第一表面结构要求 b-注写第二表面结构要求 c- 注写加工方法，如“车”、“磨”、“镀”等 d-注写表面纹理方向，如“=” 、“x”、“M” e-注写加工余量,5.3表面粗糙度的选择和标注 5.3.2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。代号中数字及符号的 注写方向必须与尺寸数字方向一致。 高度参数： 当选用Ra或Rz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16%时，应在 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或最 小值
13、。 表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加 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查有 关表格。,标注举例,标注举例,标注举例,如果在工件的多数(包括全部)表面有相同的表面结构要求时，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。此时，表面结构要求的符号后面应有： 在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号,5.3表面粗糙度的测量,1.比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，精度较 差。多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。 2.光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。适宜测量车、铣、 刨或其他类方法加工的金属零件。 常用于测量Rz为0.560（80）
14、 m。 3.干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。适用于测量 极光滑的表面，可测量Rz和Ry值。 4.印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测 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 零件及内表面。 5.触针法：用金刚石针尖感触微观不平度的截面轮廓的方法。测 定Ra=0.025-5 m的表面。易于实现自动测量和微机数据处理，但 表面易被划伤。,5.3表面粗糙度的测量 1.比较法,5.3表面粗糙度的测量 2.光切法：,光切法：是利用光切原理测量零件表面粗糙度的一种方法。,5.3表面粗糙度的测量 2.光切法：,主要用来测定高参数Rz和Ry值， 测量范围为Rz=0.880m,5.3表面粗糙度的测量 3.干涉法,干涉法是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的方法。 主要用来测定高参数Rz和Ry值，测量范围为Rz=0.050.8m,接触测量法：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。,特殊表面粗糙度的测量,一些复杂轮廓内表面如：内孔、沟槽、曲面轴孔等无法用常规方法测量，需采用特殊的测量手段。,TR100袖珍表面粗糙度测量仪,TR100袖珍表面粗糙度测量仪，新型智能化测量仪器， 7800元。可测外圆、平面、锥面、及长宽大于8030mm 的沟槽。,本章结束,
