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1、表面粗糙度,一、表面粗糙度的基本概念二、表面粗糙度的评定三、粗糙度参数及数值的选择四、表面粗糙度在图样上的标注,一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、美观程度都有重大影响。 为了正确地测量和评定表面粗糙度以及在零件图上正确地标注其要求，以保证零件的互换性，我国发布了 GB/T3505-2000产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术语、定义及参数,一、表面粗糙度的基本概念,GB/T10610-1998产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 评定表面结构的规则和方法、 GB/T1031-1995表面粗糙度 参数及其数值，GB/T131-1993机械制图 表面粗糙度符
2、号、代号及其注法， GB/T15757-1995表面缺陷 术语等。,一、表面粗糙度的基本概念,1.定义： 加工表面上具有的间距较小的微小峰谷所组成的微观几何形状特征。,一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，三者通常按波距（间距）来划分： 波距小于 1mm 的属于表面粗糙度； 波距在 110mm 的属于表面波纹度； 波距大于 10mm 的属于形状误差。,2.产生的原因： 由于切削过程中的刀痕，切屑分离时的塑性变形，刀具与工件表面之间的摩擦以及工艺系统的高频振动等原因所形成。,3.对零件使用性能的影响： 耐磨性 相互运动的表面越粗糙，磨损就越快。这是因为相互运动的两零件表面，
3、只能在轮廓的峰顶间接触，当表面间产生相对运动时，峰顶的接触将对运动产生摩擦阻力，使零件磨损。此外，表面越粗糙，实际有效接触面积就越小，单位面积上的压力越大，磨损就越严重。,3.对零件使用性能的影响： 配合性质的稳定性 相互配合的表面微小峰被去掉后，它们的配合性质会发生变化。对于过盈配合，由于压入装配时，零件表面的微小峰被挤平而使有效过盈减小，降低了联结强度；对于有相对运动的间隙配合，工作过程中表面的微小峰被磨去，使间隙增大，影响原有的配合要求。,3.对零件使用性能的影响： 耐疲劳性,受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹易在微小谷的位置出现，这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中，使材料的疲劳
4、强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。,3.对零件使用性能的影响： 抗腐蚀性,在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质，由于其与零件的材料不同，故而形成电位差，对零件产生电化学腐蚀。表面越粗糙，电化学腐蚀越严重。,3.对零件使用性能的影响： 耐密封性,密封件表面存在微小的峰谷时，密封性变差。对于静态密封表面，密封面上的凸凹不平在密封面间留下微隙，会引起渗漏；对于动态密封表面，由于有相对运动，表面间应含有润滑油层，表面不能太光滑，以便储存润滑油。,3.对零件使用性能的影响： 表面接触刚度,由于表面的凸凹不平，实际表面间的接触面积有的只有公称面积的百分之几。接触面积愈小，单位面积受力就愈大，
5、粗糙峰顶处的局部变形也愈大，接触刚度便会降低，影响机件的工作精度和抗振性。,3.对零件使用性能的影响： 导电性与导热性,由于表面的凸凹不平，实际表面间的接触面积有的只有公称面积的百分之几。接触面积愈小，单位面积受力就愈大，粗糙峰顶处的局部变形也愈大，接触刚度便会降低，影响机件的工作精度和抗振性。,3.对零件使用性能的影响： 表面反射能力,3.对零件使用性能的影响： 流体流动阻力,流体在管道内发生紊流时，摩擦阻力就增大。管壁的相对粗糙度Rz/r的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小，流速愈大，则管壁粗糙度对摩擦损失的影响就愈大。（控制粗糙度及纹理方向）,3.对零件使用性能的影响： 影响表面
6、涂层质量,表面粗糙度会影响金属板的喷涂特性和喷涂表面的美观程度。 对于电镀的机体表面，建议采用车削或端铣，而不用磨削，并控制纹路间距和沟槽截面形状，以使镀层牢固。,二、表面粗糙度的评定,零件表面的粗糙度是否满足设计要求，需要进行测量和评定。 为了使测量和评定结果统一，根据国家标准的要求，应规定取样长度、评定长度、基准线和评定参数，且测量方向应垂直于表面的加工纹理方向。,二、表面粗糙度的评定,1.取样长度 是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准长度，用符号 lr 表示。 目的是限制、减弱波纹度、形状误差对测量结果的影响。取样长度应适当，过短则不能反映表面的微观起伏程度，过长则可能使测量结果受
7、到波纹度甚至形状误差的影响。,二、表面粗糙度的评定,1.取样长度 从以下的系列中选取： 0.08，0.25，0.8，2.5，8.0 （mm）,二、表面粗糙度的评定,2.评定长度 是指为了合理且较全面地反映整个表面的粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段最小长度，用符号 ln 表示。,二、表面粗糙度的评定,3.基准线 通过测量手段获得表面轮廓曲线以后，需要提供一条定量评定表面粗糙度量值的基准线，作为计算各种参数的基础。 轮廓算术平均中线 轮廓最小二乘中线,二、表面粗糙度的评定,3.基准线 轮廓算术平均中线: 是指具有理想的直线形状并在取样长度lr 内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将
8、实际轮廓分成上、下两个部分，且使上部分面积之和等于下部分面积之和。 F 1+ F 3 + = F 2 + F 4 +,二、表面粗糙度的评定,3.基准线 轮廓算术平均中线: F 1 + F 3 + = F 2 + F 4 +,二、表面粗糙度的评定,3.基准线 轮廓最小二乘中线: 具有理想的直线形状并划分被测轮廓的基准线，在取样长度 lr 内使轮廓上的各点到该基准线的距离的平方和为最小。,二、表面粗糙度的评定,3.基准线 轮廓最小二乘中线:,二、表面粗糙度的评定,4.评定参数 为了定量评定表面粗糙度轮廓，必须用参数及其数值来表示表面粗糙度轮廓的特征。包括： 微小峰、谷的幅度； 间距的大小； 通常采
9、用下列幅度参数和间距参数。,二、表面粗糙度的评定,轮廓算术平均偏差Ra 在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值。,二、表面粗糙度的评定,轮廓算术平均偏差Ra 在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值。,二、表面粗糙度的评定,轮廓最大高度Rz 在取样长度 lr 内，最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷深Zv之和的高度。Rz=Zp+ Zv,二、表面粗糙度的评定,轮廓单元的平均宽度RSm 一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。 在取样长度 lr 范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度，用符号Xsi表示。
10、轮廓单元的平均宽度是指在一个取样长度 lr范围内所有轮廓单元的宽度Xsi的平均值。,二、表面粗糙度的评定,轮廓单元的平均宽度RSm,二、表面粗糙度的评定,轮廓支承长度率Rmr(c) 在评定长度ln内，一条平行于中线的直线从峰顶线向下移动到某一水平位置（移动距离c）时，轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度ln之比（用百分率表示）。,二、表面粗糙度的评定,轮廓支承长度率Rmr(c),二、表面粗糙度的评定,轮廓支承长度率Rmr(c) 轮廓支承长度率 Rmr(c) 与零件的实际轮廓形状有关，是反映零件表面耐磨性的指标。其他条件相同时，Rmr(c) 越大，支承面积越大，接触刚度越高，耐磨性能越好。,表
11、面粗糙度参数及其数值选用的合理与否，直接影响到机器的使用性能和寿命，特别是对装配精度要求高、运动速度要求高、密封性能要求严的产品，更具有重要的意义。,三、粗糙度参数及数值的选择,参数的选择： 与高度特性有关的评定参数是基本评定参数，通常只给出 Ra 或 Rz 及允许值。 与间距和形状特性有关的参数是附加评定参数，在有特殊要求时才选用。,三、粗糙度参数及数值的选择,1.高度参数的选择 参数 Ra 的概念直观， Ra 值反映表面粗糙度轮廓特性的信息量大，且 Ra 值用触针式轮廓仪测量比较容易，普遍采用。 对于极光滑的表面和粗糙表面，采用 Rz 作为评定参数。,三、粗糙度参数及数值的选择,2.参数值
12、的选择 应考虑： 零件表面的功能要求； 加工的经济性； GB/T1031 -1995 规定的参数值； 优先选择第一系列中的数值； 选用的原则； 每个数值的应用场合； 选择时可采用类比法。,三、粗糙度参数及数值的选择,2.参数值的选择： 在生产实际中，对零件表面微观特征的控制，并不在于寻求最光滑的表面，而是为了获得符合使用要求的适当的表面粗糙度，而且要采取最经济的加工方法保证实现这个目的。,三、粗糙度参数及数值的选择,2.数值的选择： 控制一个表面的粗糙度并不一定要求粗糙度的参数值很小，而是在满足使用性能要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度参数值，这样有利于降低制造成本和取得较好的经济效益。,三
13、、粗糙度参数及数值的选择,1.在满足功能要求的前提下，尽量选用较大的粗糙度参数值。 2.同一零件上，工作面比非工作面粗糙度值小。 3.摩擦表面比非摩擦表面粗糙度值小。 4.滚动摩擦表面比滑动摩擦表面粗糙度值小。 5.相对运动速度高，单位面积压力大，受交变应力作用的表面粗糙度值应取小些。 6.配合性质要求稳定的表面，表面粗糙度值应取小些。,表面粗糙度的选用原则：,7. 表面粗糙度参数值应与尺寸公差和形位公差协调。 8. 凡有关标准已对表面粗糙度要求做出规定的（例如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度） ，按标准规定选取。 9. 同一公差等级的零件，小尺寸零件的表面粗糙度值比大尺寸零件的表面粗
14、糙度值要小一些。 10.相互配合的孔、轴，轴表面的粗糙度值应比孔表面的要小些。,表面粗糙度的选用原则：,11.其他条件相同时，间隙配合的表面粗糙度值应比过盈配合的表面粗糙度值小些。 12. 对防腐蚀、密封性要求高的表面，粗糙度参数值应小些。 13.对于机械设备上的操作手柄、食品用具及卫生设备等特殊用途的零件表面，应选取较小的粗糙度参数值。,表面粗糙度的选用原则：,四、表面粗糙度在图样上的标注,确定零件表面粗糙度轮廓评定参数及允许值和其他技术要求后，应按照国家标准的规定，以表面粗糙度轮廓符号和代号的形式，正确地标注在零件图上。 GB/T 131-1993 规定了零件表面粗糙度符号、代号及其在图样
15、上的标注方法。,1.表面粗糙度轮廓的符号和代号,2.表面粗糙度高度参数值的注写及涵义,3.2 max,3.2 max 1.6 min,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Ra最大值为3.2m，最小值为1.6m,2.表面粗糙度高度参数值的注写及涵义,1.6,6.3 3.2,用任何方法获得的表面粗糙度Ra的上限值为1.6m,用去除材料的方法获得的表面粗糙度Ra上限值为3.2m，下限值为1.6m,2.表面粗糙度高度参数值的注写及涵义,给定上限值：同一评定长度范围内，幅度参数所有实测值中，大于上限值的个数少于总数的16%，则认为合格。 给定上限值和下限值：同一评定长度范围内，幅度参数所有实测值中，大于上限值的个数少于总数的16%，且小于下限值的个数少于总数的16%，则认为合格。 给定最大值：整个被测表面上幅度参数所有的实测值皆不大于允许值，则认为合格。 给定最大值和最小值：整个被测表面上幅度参数所有的实测值皆在最大与最小允许值范围内，才认为合格。,2.表面粗糙度高度参数值的注写及涵义,3.表面粗糙度在图样上的标注 标注表面粗糙度代号时，代号的尖端指向可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或它们的延长线上，必须从材料外指向零件表面。,3.
