表面轮廓特征的控制与评定

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1、第5章 表面轮廓特征的控制与评定 5.1 表面轮廓特征概述5.2 表面结构的术语及定义5.3 表面粗糙度的选择与标注5.4 表面粗糙度的测量五邑大学机电工程学院5.1.1表面轮廓特征的形成与划分零件的实际表面是由表面粗糙度、表面波纹度和形状误差叠加而成的。 图5.1 表面形貌五邑大学机电工程学院5.1.2表面轮廓特征对机械零件使用性能的影响1.表面粗糙度对零件性能的影响 2.表面波纹度对零件性能的影响Back五邑大学机电工程学院 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、精度、表面光学性能、导 电导热性能等也有着不

2、同程度的影响。 5.2.1 一般术语及定义1轮轮廓滤滤波器 把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。按波长 从短到长的顺序，轮廓滤波器可分为 滤波器、 滤波器及 滤波器。 在测量粗糙度、波纹度和原始轮廓的仪器中使用此三种滤波器， 它们的传输特性相同，但截止波长不同。图5.2 粗糙度和波纹度轮廓的传输特性五邑大学机电工程学院5.2.1 一般术语及定义2表面轮廓 一个指定平面与实际表面相交所得的轮廓。通常采用一条名义上与实际表面平行，并在一个适当方向上的法线来选择一个平面 。图5.3 表面轮廓五邑大学机电工程学院5.2.1 一般术语及定义3原始轮轮廓 通过 轮廓滤波器后的总轮廓。原始轮廓是评定 原始轮廓

3、参数的基础。4粗糙度轮轮廓 是对原始轮廓采用 轮廓滤波器抑制长波成分 以后形成的轮廓，是经过人为修正的轮廓。5波纹纹度轮轮廓 是对原始轮廓连续应 用 和 两个轮廓滤波器以后形成的轮廓，采用 轮廓滤波器抑制长波成分，而采用 轮廓滤波器 抑制短波成分。是经过人为修正的轮廓。五邑大学机电工程学院5.2.1 一般术语及定义6.取样长样长 度 在X轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长 度。评定表面粗糙度和波纹度的取样长度 和 在数值上分别 与 和 轮廓滤波器的截止波长相等。原始轮廓的取样长度等 于评定长度。8.中线线 中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。计算各类 表面轮廓参数大小的基准。一般地，按照

4、标称形状用最小二乘法拟合 确定中线。7.评定长度ln 用于判别被评定轮廓X轴方向上的长度。评定长度包 含一个或几个取样长度。五邑大学机电工程学院5.2.1 一般术语及定义9 .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 线距离的平方和为最小，即图5.4 轮廓的最小二乘中线五邑大学机电工程学院5.2.2 几何参数术语及定义1P-参数 在原始轮廓上计算所得的参数。2R-参数 在粗糙度轮廓上计算所得的参数。3W-参数 在波纹度轮廓上计算所得的参数。图5.5 轮廓单元五邑大学机电工程学院8轮轮廓谷深 轮廓最低点至中线的距离。7轮轮廓峰高 轮廓最高点至中线的距离。5.2.2 几何参数术语及

5、定义4轮廓峰 轮廓与轮廓中线相交，相邻两交点之间的外凸（从 材料到周边介质）轮廓部分。5轮轮廓谷 轮廓与轮廓中线相交，相邻两交点之间的内凹轮 廓部分。6轮轮廓单单元 轮廓峰和相邻轮 廓谷的组合。图5.5 轮廓单元五邑大学机电工程学院5.2.2 几何参数术语及定义9轮轮廓单单元高度 一个轮廓单元的轮廓峰与轮廓谷之和。10轮轮廓单单元宽宽度 一个轮廓单元与中线所交线段的长度。11纵纵坐标值标值 被评定轮廓在任一位置距X轴的高度。若纵坐标 值位于X轴下方，该高度被视为负值，反之则为正值。图5.5 轮廓单元五邑大学机电工程学院5.2.3 表面轮廓参数术语及定义1幅度参数 最大轮轮廓峰高 在一个取样长度

6、内，最大的轮廓峰高 。原始轮廓、粗糙度轮廓及波纹度轮廓的最大轮廓峰高分别 用 、 和 表示。图5.6 粗糙度最大轮廓峰高五邑大学机电工程学院粗糙度轮廓的最大 轮廓峰高应为最大轮轮廓谷深 在一个取样长度内，最大的轮廓谷深 。原始轮廓、粗糙度轮廓及波纹度轮廓的最大轮廓谷深分别用 、 和 表示。5.2.3 表面轮廓参数术语及定义图5.7 粗糙度最大轮廓谷深五邑大学机电工程学院粗糙度轮廓的最 大轮廓谷深应为轮轮廓最大高度 在一个取样长度内，最大的轮廓峰高与 最大的轮廓谷深之和。原始轮廓、粗糙度轮廓及波纹度轮廓的最大高 度分别用 、 和 表示。5.2.3 表面轮廓参数术语及定义图5.8 粗糙度轮廓最大高

7、度五邑大学机电工程学院粗糙度轮廓的最大高度为依据不同的情况，式中l= 、 或 。以粗糙度为例，轮廓算术平均偏差 Ra，如图所示，用公式表示为：在一个取样长度内纵坐标绝对值 的算术平均值。原始轮廓、粗糙度 轮廓及波纹度轮廓的算术平均偏差分别用 和 和 ，即5.2.3 表面轮廓参数术语及定义、或近似值为 五邑大学机电工程学院轮廓的算术平均偏差2间间距参数 轮轮廓单单元的平均宽宽度 在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值，原始轮廓、粗糙度轮廓及波纹度轮廓单元的平均宽 度分别用 、 和 。图5-10以粗糙度为例，即5.2.3 表面轮廓参数术语及定义、图5.10 粗糙度轮廓单元的宽度五邑大学机电工程学

8、院轮轮廓支承长长度率 在给定水平截面高度 上轮廓的实体材料长度 与评定长度的比率。原始轮廓、粗糙度轮廓及波纹度轮廓支承长度率分 别用 、 和 ，即5.2.3 表面轮廓参数术语及定义3曲线和相关参数五邑大学机电工程学院轮轮廓支承长长度率5.2.3 表面轮廓参数术语及定义以粗糙度为例，轮廓支承长度率 如图5-11所示。图5.11 轮廓的支承长度率五邑大学机电工程学院5.2.3 表面轮廓参数术语及定义显然，从峰顶线 向下所取的水平截距 不同 ，其支承长度率也不 同，因此 值应是对应于水平截距 值而给出的 。 当 值一定时， 值越大，表示轮廓凸起的实体部分越多， 故起支承作用的长度长，表面接触刚度高，

9、耐磨性好。（a）承载能力强（ b ）承载能力差。Back五邑大学机电工程学院1.国家标准规定，评定表面粗糙度的参数从下列两项与高度特 性有关的参数中选取：轮轮廓算术术平均偏差5.3.1 表面粗糙度参数及参数值的选择轮轮廓最大高度在幅度参数（峰和谷）常用的参数值范围内（ 为0.0256.3m， 为0.125m）推荐优先选用 。、 五邑大学机电工程学院5.3.1 表面粗糙度参数及参数值的选择轮廓算术平均偏差 的其数值规定见表5-1。表5-1 轮廓算术平均偏差的数值m0.0120.23.250 0.0250.46.3100 0.050.812.5 0.11.625轮廓最大高度 的其数值规定见表5-2

10、。表5-2 轮廓最大高度 的数值m 0.0250.46.31001600 0.050.812.5200 0.11.625400 0.23.250800五邑大学机电工程学院5.3.1 表面粗糙度参数及参数值的选择附加评定参数轮廓单元的平均宽度 的数值规定见表5-3；2根据表面功能的需要，除表面粗糙度高度参数（ 、 ）外可选用下 列的附加参数： 轮轮廓单单元的平均宽宽度 轮轮廓的支承长长度率表5-3 轮廓单元的平均宽度 的数值m0.0060.11.60.01250.23.20.0250.46.30.050.812.5五邑大学机电工程学院轮廓的支承长度率 的数值规定见表5-4。选用轮廓的支承长度率参

11、数 时，应同时给出轮廓截面高度c值，它可用微米或 的百分数表示。5.3.1 表面粗糙度参数及参数值的选择表5-4 轮廓的支承长度率 的数值1015202530405060708090五邑大学机电工程学院5.3.1 表面粗糙度参数及参数值的选择3、表面粗糙度的取样长度lr的数值从表5-5给出的系列中选取。一般情况下，在测量Ra、Rz时，国家标准推荐按表5-6和表5-7选用对应的取样长度，此时取样长度值的标注在图样上或技术文件中可省略；当有特殊要求时，应给定相应的取样长度，并在图样上或技术文件中注出。表5-5 取样长度 的数值 mm0.080.250.82.5825表5-6 Ra参数值与取样长度

12、值的对应关系 表5-7 Rz参数值与取样长度 值的对应关系五邑大学机电工程学院5.3.1 表面粗糙度参数及参数值的选择在实际工作中，由于粗糙度和零件的功能关系相当复杂，难以 全面而精确地按零件表面功能要求确定粗糙度的参数值，因此常用类比法来确定。 具体选用时，可先根据经验统计资料初步选定表面粗糙度参数值，然后再对比工作条件作适当调整。调整时应考虑如下几点 ：（1）同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。（2）摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦表面小，滚动摩擦表面的 粗糙度值应比滑动摩擦表面小。（3）运动速度高、单位面积压力大的表面以及受交变应力作用 的重要零件圆角、沟槽的表面粗糙度值都应该小

13、。五邑大学机电工程学院5.3.1 表面粗糙度参数及参数值的选择（4）配合性质要求越稳定，其配合表面的粗糙度值应越小。配合 性质相同时，小尺寸结合面的粗糙度值应比大尺寸结合面小；同一 公差等级时，轴的粗糙度值应比孔的小。（5）表面粗糙度参数值应与尺寸公差及形位公差协调。 一般来说，尺寸公差和形位公差小的表面，其粗糙度的值也应小 。（6）防腐性、密封性要求高、外表美观等表面的粗糙度值应较小 。（7）凡有关标准已对表面粗糙度要求做出规定（如与滚动轴承配 合的轴颈和外壳孔、键槽、各级精度齿轮的主要表面等），则应按 标准确定的表面粗糙度参数值选用。五邑大学机电工程学院5.3.2 表面粗糙度的标注 符 号

14、意义及说明基本符号，表示表面可用任何方法获得。不加注粗糙 度参数值或有关说明（例如、表面处理、局部处理状 况等）时，仅适用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，例如，车，铣、钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、电 火花加工、气割等基本符号加一小圆，表示表面是用不去材料的方法获 得。例如铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉末冶金 等。或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上 道工序的状况）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1.表面粗糙度符号五邑大学机电工程学院5.3.2 表面粗糙度的标注 2表面粗糙度完整图形符号的组成 若需标注表面粗糙度其他数值及有关规定

15、符号时，其标注方法如图所示。图中：a粗糙度参数代号、极限值和传输带或取样 长度。为了避免误解，在参数代号和极限值间应插入 空格。传输带或取样长度后应有一斜线“/”，之后是 表面结构参数代号，最后是数值； a b注写两个或多个表面粗糙度要求；c注写加工方法、表面处理、涂层或其他加工工艺要求等。如车、磨、镀等加工表面；d注写所要求的表面纹理和方向；e注写所要求的加工余量，以毫米为单位给出数值 。图5.13 表面粗糙度参数的标注位置 五邑大学机电工程学院5.3.2 表面粗糙度的标注 符号含义表示不允许去除材料，单向上限值，默认传输带，R轮廓，粗糙度的最大高度0.4m，评 定长度为5个取样长度（默认），“16%规则”（默认）表示去除材料，单向上限值，默认传输带，R轮廓，粗糙度的最大高度的最大值0.2m， 评定长度为5个取样长度（默认），“最大规则”（默认）表示去除材料，单向上限值，传输带0.008-0.8mm，R轮廓，算术平均偏差3.2m，评定长 度为5个取样长度（默认），“16%规则”（默认）表示去除材料，单向上限值，传输带：根据GB/T 6060，取样长度为0.8um，R轮廓，算术 平均偏差3.2m，评定长度为3个取样长度（默认），“16%规则”（默认）表示不允许去除材料，双向