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1、第4章 表面粗糙度与检测,国家标准GB/T 35052000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GB/T 10311995表面粗糙度 参数及其数值GB/T 1312006产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法,4.1 概述,4.1.1 表面粗糙度 表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征。(一)表面形状误差：以工件整个表面形状与理想形状的变动量来评定宏观几何形状误差。产生的原因：工件的安装定位误差，机床刀具工件相对不准确及切前力变化造成。(二)表面波度：零件表面上具有周期性变化的误差中间几何形状误差。产生的原因：切削力
2、的波动、振动等原因造成的具有明显周期性的波形，这种误差不是所有加工表面都会有的。(三)表面粗糙度：零件加工表面上微小的峰谷，这些峰谷的高低程度及间距状况微观的几何形状误差。产生原因：加工痕迹、切屑分离时的塑性变形、工艺系统中的高频振动、刀具和被加工表面的摩擦。,区别：并没有严格的界限，通常以波距或波距与波高之比的值来区别。,4.1.2 表面粗糙度对零件工作性能的影响,使用寿命 磨损 配合精度 间隙 配合性能变化 过盈 降低连接强度 摩擦阻力 机械效率粗 接触面积 应力集中 接触刚度 疲劳强度 表面面积 腐蚀,4.2 表面粗糙度的评定,4.2.1 主要术语和定义,1.表面轮廓：平面与实际表面相交
3、所得的轮廓线。按相截方向的不同，可分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。评定时，除非特别指明，通常均指横向实际轮廓，即与加工纹理方向垂直在截面上的轮廓。横向轮廓 纵向轮廓,2.取样长度（lr）：为限制或减弱表面波动对表面粗糙度测量结果的影响，在判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线的长度。3.评定长度（ln）：为了充分合理地反映表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必须的一段长度。Ln中包含一个或几个Lr，而Lr中至少要有五个峰、五个谷。,4.轮廓的最小二乘中线:即在取样长度内，使轮廓上各点至一条假想线的纵坐标值Z(x)的平方和为最小。,5.轮廓的算术平均中线：在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分
4、成上下两部分，且使上部分面积之和等于下部分面积之和。,4.2.2 几何参数的术语1.轮廓峰和轮廓谷轮廓峰是指连接(轮廓和X轴)两相邻交点向外(从材料到周围介质)的轮廓部分。轮廓谷是指连接两相邻交点向内(从周围介质到材料)的轮廓部分。2.轮廓单元：指轮廓峰和轮廓谷的组合。3.轮廓峰高Zp和轮廓谷深Zv轮廓峰高Zp则是轮廓最高点距X轴线的距离。轮廓谷深Zv则是X轴线与轮廓谷最低点之间的距离。4.轮廓单元的高度Zt：指一个轮廓单元的峰高和谷深之和。5.轮廓单元的宽度Xs：指X轴线与轮廓单元相交线段的长度。6.在水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml(c)在一个给定水平位置c上用一条平行于X轴的线与轮廓单
5、元相截所获得的各段截线长度之和。,4.2.3 评定参数,1.高度参数轮廓的算术平均偏差Ra：在一个取样长度内纵坐标值Z(x)绝对值的算术平均值。,轮廓的最大高度Rz在一个取样长度内，最大轮廓峰高Rp和最大轮廓谷深Rv之和的高度。用公式表示为 Rz=Rp+Rv,2.间距参数轮廓单元的平均宽度RSm：指在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。,3.曲线和相关参数 轮廓的支承长度率Rmr(c)指在给定水平位置上轮廓的实体材料长度与评定长度的比率。用公式表示为 轮廓的支承长度率曲线是表示轮廓支承率随水平位置而变的关系曲线。,4.3 表面粗糙度的选用,4.3.1 表面粗糙度评定参数的选择在表面粗糙度的
6、评定参数中，Ra、Rz两个高度参数为基本参数，RSm、Rmr(c)为附加参数。(1)如果没有特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用Ra值，但以下情况不宜选用Ra。当表面过于粗糙(Ra6.3m)或太光滑(Ra0.025m)时，可选用Rz。当零件材料较软时，不能选用Ra。如果测量面积很小，可以选用Rz值。(2)当表面有特殊功能要求时，为了保证功能要求，提高产品质量，这时可以同时选用几个参数综合控制表面质量。当表面要求耐磨时，可以选用Ra、Rz和Rmr(c)。当表面要求承受交变应力时，可以选用Rz和Rmr(c)。当表面着重要求外观质量和可漆性，可选用Ra和RSm。,(1)同一零件上，工作表面的粗
7、糙度参数值小于非工作表面的粗糙度参数值。摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；运动速度高、单位压力大的摩擦表面，应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。受循环载荷的表面及易引起应力集中的部分(如圆角、沟槽)，表面粗糙度参数值要小。配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度参数值应愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。在机械加工中，零件同一表面的尺寸公差、表面形状公差要求较高时（精度高），表面粗糙
8、度的要求也高。,4.3.2 表面粗糙度评定参数允许值的选择,选择准则是重点,4.4.1 表面结构的符号和代号,4.4 表面结构符号、代号及其注法,表面结构完整图形符号的组成,(1)位置a，注写表面结构的单一要求。标注表面结构参数代号、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。(2)位置a和b，注写两个或多个表面结构要求。在位置a注写第一个表面结构要求，方法同(1)。在位置b注写第二个表面结构要求。如果要注写第三个或更多个表面结构要求，图形符号应在垂直方向扩大，以空出足够的空间。扩大图形符号时，
9、a和b的位置随之上移。(3)位置c，注写加工方法。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、镀等加工方法。(4)位置d，注写表面纹理和方向。注写所要求的表面纹理和纹理的方向，如“”、“X”、“M”等。(5)位置e，注写加工余量。,1、表面结构符号、代号的标注位置与方向总的原则是使表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。标注在轮廓线上或指引线上其符号应从材料外指向并接触表面。必要时，表面结构符号也可用带箭头或黑点的指引线引出标注。,4.4.2 表面结构要求在图样中的注法,标注在特征尺寸的尺寸线上 标注在形位公差的框格上,标注在延长线上 标注在圆柱和棱柱表面上,2表面
10、结构要求的简化注法1）有相同表面结构要求的简化注法其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。,2）多个表面有共同要求的注法(1)用带字母的完整符号的简化注法。可用带字母的完整符号，以等式的形式，在图形或标题栏附近，对有相同表面结构要求的表面进行简化标注。(2)只用表面结构符号的简化注法。可用基本符号和扩展符号，以等式的形式给出对多个表面共同的表面结构要求。,4.5 表面粗糙度的检测,表面粗糙度的评定，有定性及定量两种方法。定性：主要借助于表面粗糙度样块或放大镜、显微镜，根据检验者的目测或感触，通过比较的方法来判断被测零件的表面粗糙度。定量：借助于各种检验仪器，准确的测出被测表面粗糙度的具体参
11、数值。1比较法将被测表面与已知高度参数的表面粗糙度样板相比较，从而估计出被测表面粗糙度。比较法只能检测算术平均偏差Ra。,2光切法光切法是应用光切原理来测量表面粗糙度的一种测量方法。适宜测量用车、铣、刨等加工方法所加工的金属零件的平面或外圆表面。光切法主要用于测量轮廓的最大高度Rz值，测量范围为0.560m,3针描法是一种接触式测量表面粗糙度的方法.适宜于测量Ra值在0.0256.3m的表面，也可用于测量Rz值。,4干涉法干涉法是利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的一种测量方法。干涉法通常用于测量表面粗糙度参数Rz值，范围为0.0250.8m5印模法利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测
12、零件表面，取得被测表面的复印模型，放在显微镜上间接地测量被检验表面的粗糙度。,小 结,本章主要介绍了表面粗糙度的概念，表面粗糙度的国家标准、参数的选择、标注及检测方法。表面粗糙度参数的选择包括参数及参数值的选择。高度参数主要有轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz是本章的重点。参数的选择既要满足零件的功能要求，又要考虑经济性，一般采用类比法。,将下列要求标注在图上，零件的加工均采用去除材料的方法。(1)直径为50mm的圆柱外表面粗糙度Ra的上限值为3.2m。(2)左端而的表面粗糙度Ra的上限值为1.6m。(3)直径为50mm的圆柱右端面的表面粗糙度Ra的上限值为1.6m。(4)内孔表面粗糙度Ra的上限值为0.4m。(5)螺纹工作面的表面粗糙度Rz的最大值为1.6m，最小值为0.8m。(6)其余各加工面的表面粗糙度Ra的上限值为12.5m。,习 题,今需要切削加工一零件，试将下列技术要求标注在下面图样上。（1）两个35k6、30k6圆柱面表面粗糙度Ra的上限值为1.6m；（2）I端面表面粗糙度Rz的上限值为3.2m；（3）圆锥面表面粗糙度Ra的最大值为1.6m；（4）其余表面粗糙度Ra的上限值为6.3m。,
