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1、机械精度设计与检测 中南大学出版社,第五章 表面粗糙度及其检测,一、表面结构的基本概念,本章主要内容,二、表面粗糙度的评定参数,三、轮廓粗糙度的应用及图样标注,重点要求,评定参数的含义，图样标注方法。,难点：取样长度、评定长度和轮廓中线的概念及 粗糙度参数数值的选择。,5.1 概述,一、表面结构的特点,表面结构是由实际表面的重复或偶然的偏差所形成的表面三维形貌.,.1 概述,二、表面粗糙度的概念 表面粗糙度：指机械加工（或铸造、锻打）的零件表面上，总会存在着具有的较小间距和峰谷的微观几何形状误差。也称为微观不平度。,表面粗糙度的产生：,(3) 以及机床等工装系统的振动等。,(2) 切削过程中切
2、屑分离时的塑性变形；,(1) 切削后遗留 的刀痕；,表面粗糙度：零件表面所具有的微观几何形状误差。,10mm,=110,1mm,10mm 属于形状误差,=110 属于表面波度,1mm 属于表面粗糙度,5.1 概述,表面形状误差、表面粗糙度、表面波纹度的区分,三、 表面结构对零件工作性能的影响,影响零件的耐磨性。 影响配合性质的稳定性。 影响零件的疲劳强度。 影响零件的抗腐蚀性。 影响零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。,5.1 概述,5.1 概述,四、 常见的表面缺陷,1凹缺陷,破裂,毛孔,裂缝,擦痕,窝陷,砂眼,5.1 概述,2
3、凸缺陷,树瘤,疱疤,飞边,缝脊,夹杂物,氧化皮,5.1 概述,环形坑,划痕,切削残余,腐蚀,裂纹,斑点,3混合表面缺陷,4区域和外观缺陷,5.1 概述,五、 表面缺陷的参数 表面缺陷可以用缺陷的表面缺陷长度（SIMe）、宽度（SIMW）、深度（SIMsd） 、高度（SIMsh）、面积（SIMa） 、缺陷总面积（SIMt）、单位面积缺陷数（SIMn/A）等参数进行评定，并用允许最大极限值在图样上表达设计要求。,表面缺陷的参数值尚无国家标准。,5.2 表面粗糙度评定,一、 表面粗糙度评定的术语与定义,1实际表面 实际表面是物体与周围介质分离的表面。,2实际表面轮廓 由理想平面与实际表面相交所得的轮
4、廓。,原始轮廓,波纹度轮廓,粗糙度轮廓,3取样长度 （ lr 、lw、lp）,取样长度测量表面粗糙度时，规定的一段足够短的长度上，以限制或减弱波纹度对测量的影响。 至少包含5个微峰和5个微谷,取值系列：0.08、0.25、0.8、2.5、8 mm,5.2 表面粗糙度评定,4评定长度 （ ln ）,评定长度最小的测量长度。连续的几个取样长度。目的是为了更可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性 。,取值系列：0.4、1.25、4、12.5、40 mm,5.2 表面粗糙度评定,5评定粗糙度的基准线（中线）,在处理粗糙度结果时，必须建立一个新的坐标，该坐标就是基准线。,基准线应穿过轮廓，且与轮廓走向一致，因此
5、也称为中线。,5.2 表面粗糙度评定,确定轮廓中线的方法有两种：,（1）轮廓的算术平均中线,若中线与轮廓所包围的面积上下相等，则称为算术平均中线，它是唯一的。,5.2 表面粗糙度评定,（2）轮廓最小二乘中线,满足 ，是唯一的一条线。,5.2 表面粗糙度评定,在取样长度lr内，使轮廓线上各点的轮廓偏距yi的平方和为最小的基准线，它是唯一的。,1轮廓的算术平均偏差 Ra,二、 表面粗糙度的评定参数,Ra在取样长度lr范围内，轮廓上各点至中线的纵坐标值 Z(x ) 的绝对值的算术平均值。,5.2 表面粗糙度评定,Rz在一个取样长度 lr范围内，被评定轮廓的最大轮廓峰高 Rp与最大轮廓谷深 Rv之和的
6、高度。,2轮廓的最大高度 Rz,Rz = Rp Rv,在零件有疲劳要求时最好使用该参数,5.2 表面粗糙度评定,3轮廓单元的平均宽度Rsm,5.2 表面粗糙度评定,轮廓单元的平均宽度 Rsm:在取样长度lr 内，轮廓单元宽度Xsi的平均值：,轮廓单元:,一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合。,轮廓单元宽度Xsi:,中线与一个轮廓单元相交线段的长度。,4轮廓支承长度率 Rmr(c),该参数可较好地反映耐磨性,5.2 表面粗糙度评定,在给定的水平位置c上，轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度ln的比率。,设计中，最常用的参数是幅度参数 Ra 或 Rz， 其他参数根据需要选择，使用较少。,5.2 表面粗糙
7、度评定,表面粗糙度评定参数共 4个：,基本参数 2 个,附加参数 (辅助参数) 2 个,Ra 轮廓算术平均偏差,Rz 轮廓最大高度,Rsm 轮廓单元平均宽度,Rmr(c) 轮廓支承长度率,5.3 表面粗糙度及其应用,本章介绍的表面轮廓国家标准有： GB/T 3505-2009，术语、定义及结构参数 GB/T 1031-2009，参数及数值规定 GB/T 131-2006，符号、代号及标注法 在此之前采用的为粗糙度旧国家标准 GB/T 3505-2000 GB/T 1031-1995 GB/T 131-1993,一、 新旧标准的主要差别,1内容上的差别,新标准包括对粗糙度轮廓（R）、波度轮廓（W
8、）、原始轮廓（P），旧标准仅为表面粗糙度的评定。,2主要评定参数的符号、定义的差别,（1）轮廓算术平均偏差Ra：新老标准符号、定义相同； （2）轮廓最大高度Rz ：定义相同； （3）轮廓单元的平均宽度Rsm （4）轮廓支承长度率Rmr定义相同。,5.3 表面粗糙度及其应用,二、 表面粗糙度的图样标注,1表面粗糙度的符号和代号,5.3 表面粗糙度及其应用,a 幅度参数的允许值（m） b 加工方法或其它表面处理； c 取样长度（mm） d 加工纹理方向符号 e 加工余量（mm） f 间距参数值 或其他参数。,5.3 表面粗糙度及其应用,2粗糙度代号及数值的标注,这里仅举例说明最常用的幅度参数标注（
9、去除材料） （ 1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值 （2）同时标注上、下限值,5.3 表面粗糙度及其应用,5.3 表面粗糙度及其应用,（1） 应将代号标注在可见轮廓线、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。,3注意事项,5.3 表面粗糙度及其应用,（2）当选用Ra ，“Ra”本身可以省略；其余参数都应标出；,（3）上限值和最大值区别： 上限值： 允许有不超过16%的实 测值大于规定的上限值 最大值： 所有的实测值皆不能超 过允许值,5.3 表面粗糙度及其应用,（4） 其余标注与全周标注,图上所有未标注的表面粗糙度Ra的允许值皆为25m,图上所有 表面粗糙度
10、Ra的允许值皆为6.3m,5.3 表面粗糙度及其应用,表面粗糙度的图样标注实例,表面粗糙度的图样标注实例,2006标准,三、表面粗糙度精度设计,零件图样上的每一个表面都必须规定表面粗糙度轮廓的技术要求，其主要内容有两项： （ 1 ）选择哪些评定参数； （ 2 ）评定参数的允许值选多大。 表面粗糙度轮廓的评定参数及允许值的大小应根据零件的功能要求和经济性来选择。,5.3 表面粗糙度及其应用,设计中，最常用Ra 或 Rz， 根据需要选择其它。,5.3 表面粗糙度及其应用,1评定参数的选择,评定参数选用,幅度参数Ra、 Rz,附加参数-有特殊要求选用Rsm ， Rmr(c),优先选Ra ：粗糙度参数
11、值在（0.0256.3） m；,选Rz ：粗糙度参数值在 (6.3100)m ，(0.0080.020 ) m；,Rsm 用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时；,Rmr(c)用于对耐磨性和接触刚度等有要求时，但同时要给出C值。,2粗糙度参数允许值的选择,5.3 表面粗糙度及其应用,国标GB/T1031-2009表面粗糙度参数及其数值,满足功能要求的前提下值尽量大,考虑（类比法）,工作面比非工作面值小 （同一个零件）；,摩擦面比非摩擦面值小；,配合稳定、尺寸（几何）公差值小、密封性好等值小；,注意与尺寸公差和几何公差的协调,特殊应按标准规定确定粗糙度值,选择粗糙度参数允许值时应注意以下几点：
12、,（）粗糙度参数允许值已经标准化，应选择规定的参数值；,5.3 表面粗糙度及其应用,（2）重要工作面的允许值应该小。 如摩擦表面，运动速度高、单位面积压力大，要求配合性质稳定的表面等。,（3）粗糙度参数的允许值应与尺寸公差、形状公差协调。同时可参考应用实例。,（4）某些零件的粗糙度已有专业标准做了规定，应按该标准的规定来确定其表面粗糙度轮廓参数允许值。,5.3 表面粗糙度及其应用,Ra 的数值,Rz 的数值,四、表面粗糙度检测 1比较法 将被测表面与粗糙度样块比较，判断其合格性。,5.3 表面粗糙度及其应用,2针描法 用触针划过工件表面，并把轮廓放大图形记录下来，用计算机求出结果。,5.3 表
13、面粗糙度及其应用,3光切法,5.3 表面粗糙度及其应用,5.3 表面粗糙度及其应用,2006版标准： 表面粗糙度要求在图中注法,表面粗糙度的单一要求标注示例,1,2,3,4,5,6,加工方法或其它表面处理,5.3 表面粗糙度及其应用,2006版标准： 表面粗糙度要求在图中注法,5.3 表面粗糙度及其应用,2006版标准： 表面粗糙度要求在图中注法,5.3 表面粗糙度及其应用,标注方向与尺寸相同,指引线上标注,5.3 表面粗糙度及其应用,标注在几何公差框格上方,标注在延长线上,5.3 表面粗糙度及其应用,3. 表面粗糙度要求在图样上的标注方法,其余要求标注在标题栏附近 （给出基本符号）,5.3 表面粗糙度及其应用,3. 表面粗糙度要求在图样上的标注方法,全部要求标注在标题栏附近,
