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1、第五章 表面粗糙度与检测Chapter 5 Surface Roughness and its Verification Content5.1 5.1 概述概述Introduction5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定Evaluation for surface roughness5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用Parameter value & selection for surface roughness5.4 5.4 表面粗糙度符号、代号及其注法表面粗糙度符号、代号及其注法Symbol & notation for surface rou
2、ghness5.5 5.5 表面粗糙度的检测表面粗糙度的检测Verification for surface roughness学习指导学习指导F本章学习目的是掌握表面粗糙度轮廓的评定参数和本章学习目的是掌握表面粗糙度轮廓的评定参数和标注，为合理选用表面粗糙度轮廓打下基础。标注，为合理选用表面粗糙度轮廓打下基础。F本章学习要求是从微观几何误差的角度理解表面粗本章学习要求是从微观几何误差的角度理解表面粗糙度轮廓的概念；了解表面粗糙度轮廓对机械零件糙度轮廓的概念；了解表面粗糙度轮廓对机械零件使用性能的影响。理解规定取样长度及评定长度的使用性能的影响。理解规定取样长度及评定长度的目的及中线的作用；掌
3、握表面粗糙度轮廓的幅度参目的及中线的作用；掌握表面粗糙度轮廓的幅度参数及其检测手段；了解表面粗糙度轮廓的间距特性数及其检测手段；了解表面粗糙度轮廓的间距特性参数；掌握表面粗糙度轮廓参数和参数值的选用原参数；掌握表面粗糙度轮廓参数和参数值的选用原则和方法。熟练掌握表面粗糙度轮廓技术要求在零则和方法。熟练掌握表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法。件图上标注的方法。完工零件实际的表面轮廓 表面粗糙度表面粗糙度surface roughness 表面波度表面波度surface waveness 形状误差形状误差form errors5.1 5.1 概述概述(Introduction)一一. .什
4、么是表面粗糙度什么是表面粗糙度表面轮廓：表面轮廓：平面与表面相交所平面与表面相交所得的轮廓线。得的轮廓线。表面粗糙度：表面粗糙度：机械加工造成零机械加工造成零件表面微观的高低不平，它是件表面微观的高低不平，它是一种微观的几何形状误差，也一种微观的几何形状误差，也称为微观不平度。称为微观不平度。表面粗糙度与表面波度及表面表面粗糙度与表面波度及表面形状误差的区别形状误差的区别：5.1 5.1 概述概述二二. .表面粗糙度对机械零件使用性能的影响表面粗糙度对机械零件使用性能的影响影响零件的耐磨性影响零件的耐磨性零件越粗糙，摩擦系数就越大，零件磨损越快。零件越粗糙，摩擦系数就越大，零件磨损越快。影响配
5、合性质的可靠性和稳定性影响配合性质的可靠性和稳定性 间隙配合间隙配合: :相对运动的表面因粗糙不平而迅速磨损，间相对运动的表面因粗糙不平而迅速磨损，间隙增大。隙增大。过盈配合过盈配合: :轮廓峰顶在装配时易被挤平，实际有效过盈轮廓峰顶在装配时易被挤平，实际有效过盈减小，连接强度降低。减小，连接强度降低。5.1 5.1 概述概述二二. .表面粗糙度对机械零件使用性能的影响表面粗糙度对机械零件使用性能的影响影响零件的抗疲劳强度影响零件的抗疲劳强度表面越粗糙，凹痕越深，波谷的曲率半径也越小，对应表面越粗糙，凹痕越深，波谷的曲率半径也越小，对应力集中越敏感。特别当零件承载交变载荷时，由于应力力集中越敏
6、感。特别当零件承载交变载荷时，由于应力集中的影响，使疲劳强度降低，致使零件表面产生裂纹。集中的影响，使疲劳强度降低，致使零件表面产生裂纹。影响零件的抗腐蚀性能影响零件的抗腐蚀性能粗糙的表面，易使腐蚀物存积在表面的微观的凹谷中，粗糙的表面，易使腐蚀物存积在表面的微观的凹谷中，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。影响零件的结合密封性、接触刚度、流体流动的阻力以及影响零件的结合密封性、接触刚度、流体流动的阻力以及机器仪器的外观质量和测量精度等。机器仪器的外观质量和测量精度等。 5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定(Evaluation
7、for surface roughness)一一. .基本术语基本术语(basic terms) 取样长度取样长度(lr)(sampling length) 概念：概念：测量或评定表面粗糙度时所规定的一段测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度。基准线长度。目的：目的：为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度的影响。的影响。方法：方法：取样长度至少包含取样长度至少包含5 5个微峰和个微峰和5 5个微谷，个微谷，表面越粗糙，取样长度越长。表面越粗糙，取样长度越长。5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定评定长度评定长度(ln)(evaluation len
8、gth)概念：概念：评定表面轮廓所评定表面轮廓所必需的一段长度，包括必需的一段长度，包括几个取样长度。几个取样长度。 标准长度标准长度: :取样长度和评定长度取样长度和评定长度 5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定中线中线(mean line)概念：概念：具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。分类：分类：w轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线(m)：在取样长度范围内，使实际在取样长度范围内，使实际被测轮廓线上的各点至该线的偏距被测轮廓线上的各点至该线的偏距Zi的平方和为最小的的平方和为最小的线。即线。即 为最小。为最小。w轮廓的算术平均中线轮廓的算
9、术平均中线：在取样长度范围内，划分实际轮在取样长度范围内，划分实际轮廓为上、下两部分，且使上、下面积相等的线。廓为上、下两部分，且使上、下面积相等的线。5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定v轮廓的最大高度轮廓的最大高度RzRz在一个取样长度内，最大轮廓峰高在一个取样长度内，最大轮廓峰高Z Zp p和最大轮廓谷深和最大轮廓谷深Z Zv v之和的高度：之和的高度：基本参数基本参数幅度参数幅度参数（高度参数）（高度参数）v轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差R Ra a在一个取样长度内，纵坐标在一个取样长度内，纵坐标Z(xZ(x) )绝对绝对值的算术平均值：值的算术平均值：二二.评定参数评定
10、参数(evaluation parameter)评定表面粗糙度有评定表面粗糙度有基本参数基本参数和和附加参数附加参数之分，包之分，包括幅度、间距及形状三方面的特征。括幅度、间距及形状三方面的特征。5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定附加参数附加参数v间距参数间距参数 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度RSmRSm：在一个取样长在一个取样长度内度内, ,轮廓单元宽度轮廓单元宽度XsXs的平均值：的平均值：5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定v混合参数（形状参数）混合参数（形状参数）轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(c
11、Rmr(c) )：在给定的水在给定的水平位置平位置C C上上, ,轮廓的实体材料长度轮廓的实体材料长度Ml(cMl(c) )与与评定长度的比率：评定长度的比率：Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1lr中线5.2 5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定支撑比率曲线支撑比率曲线轮廓单元的宽度轮廓单元的宽度5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用(Parameter value & selection for surface roughness)一一. .表面粗糙度的参数数值表面粗糙度的参数数值(parameter value of surface roughness)
12、v表面粗糙度的参数值已标准化，设计时按国家标表面粗糙度的参数值已标准化，设计时按国家标准（准（GB/T1031-95）规定的参数值系列选取。）规定的参数值系列选取。v幅度、间距及混合参数值列于表幅度、间距及混合参数值列于表5.1至至5.4。v测量测量Ra和和Rz时取样长度与评定长度数值分别列于时取样长度与评定长度数值分别列于表表5.5。5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用二二. .表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用(selecti
13、on of surface roughness)F确定零件表面粗糙度时，既要满足零件表面的功确定零件表面粗糙度时，既要满足零件表面的功能要求，又要考虑经济性评定参数的选用。能要求，又要考虑经济性评定参数的选用。评定参数的选择评定参数的选择 (selection for evaluation parameters)参数值的选择参数值的选择 (selection for parameter values)5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用评定参数的选择评定参数的选择一般情况下，可以从幅度参数一般情况下，可以从幅度参数Ra和和Rz中任选中任选一个；一个；在常用值范围
14、内（在常用值范围内（Ra为为0.025-6.3m), ), 优先选优先选用用Ra； 粗糙度要求特别高或特别低（粗糙度要求特别高或特别低（Ra 0.025m或或Ra 6.3m）时，选用）时，选用Rz；Rz用于测量部位小、峰谷小或有疲劳要求的零用于测量部位小、峰谷小或有疲劳要求的零件表面的评定。件表面的评定。5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用评定参数的选择评定参数的选择只有当幅度参数不能满足表面功能要求时，才选只有当幅度参数不能满足表面功能要求时，才选取取附加参数附加参数作为附加项目。作为附加项目。RSm( (轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度) )主要在对涂漆
15、性能、主要在对涂漆性能、冲压成形时抗裂纹、抗振、抗腐蚀、减小流体流冲压成形时抗裂纹、抗振、抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等有要求时选用。动摩擦阻力等有要求时选用。Rmr(c)( (轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率) )主要在耐磨性、接触主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加选用。刚度要求较高等场合附加选用。5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用参数值的选用参数值的选用选用原则选用原则v满足功能要求；满足功能要求；v考虑经济性及工艺的可能性；考虑经济性及工艺的可能性；v在满足功能要求的情况下，尽量选用较大的参在满足功能要求的情况下，尽量选用较大的参数值。数值。确定方
16、法确定方法v一般采用经验统计资料，用类比法选择。根据一般采用经验统计资料，用类比法选择。根据类比法初步确定后，再对比工作条件作适当调类比法初步确定后，再对比工作条件作适当调整。整。5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用参数值的选用参数值的选用用类比法选择参数值时应注意：用类比法选择参数值时应注意：同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面；同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面；摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的钢制零件圆角、沟槽处，应
17、有较小的粗糙度；钢制零件圆角、沟槽处，应有较小的粗糙度；配合性质要求高的配合表面，如小间隙配合表面，受重配合性质要求高的配合表面，如小间隙配合表面，受重载荷作用的过盈配合表面，应有较小表面粗糙度；载荷作用的过盈配合表面，应有较小表面粗糙度；尺寸精度要求高时，参数值应相应的取小；尺寸精度要求高时，参数值应相应的取小；要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面粗糙度要求要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面粗糙度要求比较高；比较高；凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定，则按该标准凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定，则按该标准确定表面粗糙度参数值。确定表面粗糙度参数值。F表表5.65.6、5.75.7
18、、5.85.8列出了表面粗糙度的表面特征、经济加列出了表面粗糙度的表面特征、经济加工方法和应用举例、轴和孔的表面粗糙度参数推荐值及各工方法和应用举例、轴和孔的表面粗糙度参数推荐值及各种加工方法可能达到的表面粗糙度，供类比法选用参考。种加工方法可能达到的表面粗糙度，供类比法选用参考。5.3 5.3 表面粗糙度的参数值及其选用表面粗糙度的参数值及其选用5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注(Symbol & notation for surface roughness)一一. .按按GB/T 131-93，图样上采用的表面粗糙度符号有，图样上采用的表面粗糙度符号有三种三种用用
19、任何任何加工方法获得加工方法获得用用去除去除材料方法获得材料方法获得用用不去除不去除材料方法获得材料方法获得F数值的表示数值的表示当采用当采用Ra作为评定参数时，只要在上述符号的作为评定参数时，只要在上述符号的上方写上数值即可；上方写上数值即可；如果采用如果采用Rz或或RSm、Rmr(c)作为评定参数，则作为评定参数，则需在评定参数数值前注出所用的参数。需在评定参数数值前注出所用的参数。5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符
20、号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.4 5.4 表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注5.5 5.5 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量小小 结结本节课主要内容包括：本节课主要内容包括：表面粗糙度的概念；表面粗糙度的概念； 国家标准在评定表面粗糙度的参数时，规定国家标准在评定表面粗糙度的参数时，规定 了取样了取样长度长度lr、评定长度、评定长度ln和和中线中线；表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数(高度、间距、混合）；高度、间距、混合）；表面粗糙度轮廓的参数值及其选用；表面粗糙度轮廓的参数值及其选用；国家标准规定的表面粗糙度标注方法；国家标准规定的表面粗糙度标注方法；表面粗糙度的检测及数据处理（光切法）。表面粗糙度的检测及数据处理（光切法）。
