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1、第五章第五章表面粗糙度表面粗糙度轮廓及其廓及其检测u目的要求：目的要求：通通过本章的学本章的学习掌握表面粗糙度掌握表面粗糙度轮廓的廓的标注及注及计算方法，理解与尺寸和几何精度的相互关系。算方法，理解与尺寸和几何精度的相互关系。 u重点：重点： 1、表面粗糙度、表面粗糙度轮廓的高度特征参数的意廓的高度特征参数的意义及及计算方法；算方法； 2、表面粗糙度、表面粗糙度轮廓廓评定参数的定参数的选择； 3、表面粗糙度、表面粗糙度轮廓的符号及廓的符号及标注方法；注方法；u难点：点：表面粗糙度表面粗糙度轮廓廓评定参数的定参数的选择第一第一节表面粗糙度表面粗糙度轮廓的基本概念廓的基本概念一、表面粗糙度一、表面
2、粗糙度轮廓的界定廓的界定1、表面粗糙度轮廓：指加工表面上具有的较小间距和峰、谷所组成的微观几何形状误差.粗糙度：10mm二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响v对摩擦和磨损的影响：表面越粗糙，摩擦阻力越大，磨损越快，耐磨性越差，但过分光滑，反而增加摩擦磨损。零件应规定合理的表面粗糙度。左图：有相对运动时，两表面的凸峰相互搓切，形成阻力。另一方面，由于凸峰接触，接触面减小，单位面积压力增加，磨损增加。右图：初期磨损阶段，凸峰磨损较快，正常磨损阶段(t2)，接触面积较大，经过t2后，表面磨光，产分子亲和力，磨损加剧。v对配合性能的影响配合性能的影响表面越粗糙，配合性越不稳定。对于有相对运动的间隙配
3、合，工作时易于磨损，间隙增大；对于过盈配合，装配压合时，粗糙表面波峰被挤平，实际有效过盈减小。v对疲疲劳强度的影响度的影响表面越粗糙波谷越深且底部圆弧半径越小，越容易产生应力集中，对承受交变载荷的零件波谷的位置易出现疲劳裂纹。v 对耐腐耐腐蚀性的影响性的影响表面越粗糙，越易在波谷处凝聚腐蚀物质，凹谷深度越大，底部角度越小，腐蚀作用越厉害。v对外外观的影响的影响v对气密性的影响气密性的影响第二第二节 表面粗糙度表面粗糙度轮廓的廓的评定定（GB/T 3505-2009）一、取样长度和评定长度一、取样长度和评定长度1、取样长度lr：用来判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。v目的：限制、减弱几何形
4、状误差及表面粗糙度对测量结果的影响。一般包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。一般包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。 2、评定长度ln：评定表面粗糙度时所必须的一段长度。 一 般ln =5 lr附表附表51 轮廓算廓算术平均偏差平均偏差Ra、轮廓最大高度廓最大高度Rz和和轮廓廓单元的平元的平均均宽度度Rsm的的标准取准取样长度和度和标准准评定定长度度（摘自（摘自GB/T 13012009、GB/T 106102009） 二、表面粗糙度轮廓的中线中线(MeanLine):具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。1、轮廓的最小二乘中线在一个取样长度lr范围内，最小二乘中线使轮廓上各点到该线的距离的平方和为最小。2
5、、轮廓的算术平均中线轮廓算术平均中线使划分的轮廓的上半部分面积等于下半部分面积。三、表面粗糙三、表面粗糙轮廓的廓的评定参数定参数1、幅度参数-主参数（1）轮廓算术平均偏差Ra:在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值。Ra特点：能客观地反映表面微观几何形状的特征。Ra越大，表面越粗糙。（2）轮廓最大高度Rz：在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和的高度，即Rz=Rp+Rv特点：所反映表面微观几何形状特征不全面，但测量十分简便，弥补了a不能测量极小面积的不足。2、间距参数-附加参数轮廓单元：轮
6、廓峰与相邻轮廓谷的组合轮廓单元宽度Xsi：中线与各个轮廓单元相交线段的长度轮廓廓单元平均元平均宽度度RSm：一个取样长度lr内所有轮廓单元宽度的平均值,即在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要求，在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要求，按需要选择按需要选择Ra或或Rz标注。标注。RSm属于附加评定参数，只能与属于附加评定参数，只能与Ra或或Rz同时选用，不同时选用，不能独立采用。能独立采用。图图5-7 轮廓单元的宽度和轮廓单元的平均宽度轮廓单元的宽度和轮廓单元的平均宽度Rsm第三第三节 表面粗糙度表面粗糙度轮廓的技廓的技术要求要求一、表面粗糙度一、表面粗糙度轮廓廓评定参数的定参数
7、的选用用没有特殊要求，通常只没有特殊要求，通常只选用高度特征参数用高度特征参数。1）优先选用Ra；（不宜用于太粗或太光的表面）特别光滑：小的波谷，探针无法进入谷底；特别粗糙：探针容易打断。2）微小面积用Rz（不能含有5个波峰和波谷）；极光滑和粗糙的表面用Rz。Ra也可与Rz联用，控制表面微观裂纹。当高度参数不能当高度参数不能满足零件的使用足零件的使用时，附加，附加给出出间距参数或距参数或混合参数混合参数二、表面粗糙度二、表面粗糙度轮廓参数极限廓参数极限值的的选用用原原则：在满足功能要求的前提下，尽量选用大的参数值。表面粗糙度轮廓参数的数值标准化-附表5-2调整整时应考考虑的因素：的因素：1)同
8、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面小。3)运动速度高，单位面积压力大的表面数值要小。4)配合性质要求越稳定，数值应小。同一公差等级，小尺寸比大尺寸，轴比孔的表面粗糙度数值小。5)表面粗糙度数值与尺寸、几何公差协调。6)防腐性、密封性要求高、外表美观的表面，粗糙度值应小。第四第四节 表面粗糙度表面粗糙度轮廓技廓技术要求要求在零件在零件图上的上的标注注一、一、 表面粗糙度表面粗糙度轮廓的基本廓的基本图形符号和完整形符号和完整图形符形符号号用任何方法获得的表面用任何方法获得的表面（单独使用无意义）（单独使用无意义）用去除材料的方法获得的表面用去除材料的方
9、法获得的表面用不去除材料的方法获得的表面用不去除材料的方法获得的表面横线上用于标注有关参数和说明横线上用于标注有关参数和说明符符 号号 意意 义义 及及 说说 明明表示所有表面具有相同的表面粗表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求糙度要求基本符号完整符号 二、表面粗糙度二、表面粗糙度轮廓技廓技术要求在完整要求在完整图形符号形符号 上的上的标注注 1. 表面粗糙度表面粗糙度轮廓各廓各项技技术要求在完整要求在完整图形符形符号上的号上的标注位置注位置 在完整在完整图形符号的周形符号的周围标注注评定参数的符定参数的符号及极限号及极限值和其他技和其他技术要求。要求。 在周在周围标注了技注了技术要求的完整要
10、求的完整图形符号称形符号称为表面粗糙度表面粗糙度轮廓代号，廓代号，简称粗糙度代号。称粗糙度代号。 位置位置a：下列符号和数下列符号和数值排成一行排成一行 位置位置b：附加：附加评定参数定参数（如（如RSm，mm）位置位置c：加工方法：加工方法位置位置d：表面：表面纹理理位置位置e：加工余量（：加工余量（mm） 图5-11 上、下限值符号上、下限值符号 /幅度参数符号幅度参数符号 评定长度值评定长度值 极限值判断规则极限值判断规则(空格空格) 幅度参数极限值幅度参数极限值(m) 2. 表面粗糙度表面粗糙度轮廓极限廓极限值的的标注注 （1）标注极限注极限值中的一个数中的一个数值且默且默认为上限上限
11、值（图5-12） 图5-10 （2）同）同时标注上、下限注上、下限值（图5-13） 图5-11 3. 极限极限值判断判断规则的的标注注 （1）16%规则（图5-10、图5-11） 16%规则是表面粗糙度是表面粗糙度轮廓技廓技术要求中的默要求中的默认规则。若采用，若采用，则图样上不需注出。上不需注出。 （2）最大）最大规则（图5-12、图5-13） 在幅度参数符号在幅度参数符号Ra或或Rz的后面的后面标注一个注一个“max”的的标记。 图5-14 图5-154. 表面纹理的标注表面纹理的标注 需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号（图号（图5-
12、18）进行标注。）进行标注。5. 附加评定参数和加工方法的标注附加评定参数和加工方法的标注 需要需要标注附加注附加评定参数或（和）加工方法定参数或（和）加工方法时的的标注示注示例例见图5-17。该图亦亦为表面粗糙度表面粗糙度轮廓各廓各项技技术要求在完要求在完整整图形符号上形符号上标注的示例。注的示例。 图5-196. 加工余量的标注加工余量的标注 图5-20 三、表面粗糙度三、表面粗糙度轮廓代号在零件廓代号在零件图标注注 的的规定和方法定和方法 1. 一般一般规定定 粗糙度代号尽可能粗糙度代号尽可能标注在注了相注在注了相应的尺寸及其极限偏差的尺寸及其极限偏差的同一的同一视图上。上。 粗糙度代号
13、上的各种符号和数字的注写和粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向取方向应与尺寸的注写和与尺寸的注写和读取方向一致。取方向一致。 粗糙度代号的尖端必粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。从材料外指向并接触零件表面。 3.26.36.31.63.23.23.2标注示例标注示例2456.36.3 符号的尖端必须符号的尖端必须 从材料外指向被从材料外指向被 标注的表面标注的表面。 2. 常常规标注方法注方法 标注示例注示例见图5-195-19a、b b，图5-205-20，图5-215-21，图5-225-22a、b b，图5-235-23a、b b。 图5-195-19 图5-205-20 图5-215-21 图5-225-22 图5-235-23习题讲解v用去除材料方法获得的表面粗糙度, Ra的最大值为m，最小值为m。v用不去除材料方法获得的表面, Ra的上限值为m，加工方法为锻。 锻Ra 3.2v一般情况下,60H6孔和30H6孔相比较， 50H7/k6和 50H7/g6中两孔相比较，圆柱度公差分别为和的两个40H7的孔相比较，哪个孔应选用较小的表面粗糙度轮廓幅度参数。v参考答案：参考答案：同一公差等级下，小尺寸比大尺的表面粗糙度数值小。（30H6小）配合性质要求越稳定，数值应小。（50H7/k6）表面粗糙度数值与尺寸、形位公差协调。（圆柱度公差为的40H7的孔）
