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1、互换性与技术测量,-第4章 表面粗糙度及检测,本章主要内容：,1、表面粗糙度对零件使用性能的影响；2、表面粗糙度评定基准、评定参数与 数值系列；3、表面粗糙度参数的选择，表面粗糙 度的标注方法；4、表面粗糙度的测量。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,学 习 指 导,本章学习目的是掌握表面粗糙度的评定参数和标注，为合理选用表面粗糙度打下基础。学习要求是从微观几何误差的角度理解表面粗糙度的概念；了解表面粗糙度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目的及中线的作用；掌握表面粗糙度的高度参数及其检测手段；了解表面粗糙度的间距特性参数；掌握表面粗糙度参数和参数值的选用原则和方
2、法。熟练掌握表面粗糙度技术要求在零件图上标注的方法。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.0 概述,零件表面的形貌可分为三种情况：表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于50。属于微观几何形状误差。表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于501000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的。目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。形状误差：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不平程度属于形状误差。,第4章 表面粗糙度及检测,互换
3、性与技术测量,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。波距（L）波距与波高之比（L/H）表面形状误差 10mm 1000表面波度 110mm 501000表面粗糙度 1mm 50,动画显示,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.0 概述,表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷的一种微观几何形状误差。它是在机械加工过程中，由于刀具或砂轮切削后留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺系统的高频振动及刀具和被加工表面摩擦等原因所产生的。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.0 概述,零件表面粗糙度国家标准：最早使用的国家标准（表面光洁度国家标准）：
4、GB 1031-68；GB 131-74过去的标准(表面粗糙度国家标准-旧标准)：GB/T 3505-1983 表面粗糙度术语、表面及其参数GB/T 1031-1995 表面粗糙度 参数及其数值GB/T 131-1993 机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法现在实施的标准(表面粗糙度国家标准-新标准)：GB/T 3505-2000 产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面 结构的、定义及参数GB/T 1031-1995 表面粗糙度 参数及其数值GB/T 131-1993 机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.0 概述,表面粗糙度对零件性能的影
5、响：轮廓峰顶磨擦越粗糙，阻力大，磨损快；接触面积减少，越粗糙，受力后局部变形大，接触刚度低，抗震性差微观不平度凹痕愈深，底部曲率半径小，应力集中严重，零件愈易疲劳损坏（动载荷时）微观不平，积聚空气、腐蚀性气体-腐蚀零件对配合性质稳定性影响大（精密轴率回转精度对粗糙度要求极高）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。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,1.术语及定义(1)c滤波器：是确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。而滤波器是除去
6、某些波长成分而保留所需表面成分的处理方法。当测量信号通过c滤波器后将抑制波纹度的影响。(2)粗糙度轮廓：是对零件表面的原始轮廓采用c滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。,粗糙度轮廓,波纹度轮廓,宏观形状轮廓,实际表面轮廓,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,1.术语及定义(3)取样长度l(新标准中用lr)：用于判别被评定轮廓的不规则特征的x轴向上的长度，它在数值上与轮廓滤波器c的标志波长相等。评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一
7、个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。表面越粗糙，取样长度就越大。(4)评定长度ln(新标准中用ln)：用于判别被评定轮廓的x轴方向上的长度。为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。通常评定长度一般按5个取样长度来确定。,图例图表,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,1.主要术语及定义(5)轮廓中线m：评定表面粗糙度数值的基准线。它是具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓形状，
8、并将被测轮廓加以划分的线。有两种中线：轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至该线的距离平方和为最小。即：轮廓算术平均中线m：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线。即：F1+F2+Fn=G1+G2+Gm,图例图表,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,2.评定参数国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数所组成。高度参数有三个指标参数：轮廓算术平均偏差Ra（新标准中用Ra）微观不平度10点高度Rz（新标准没有）轮廓最大高度Ry（新标准
9、中用Rz）高度参数是表面粗糙度的基本参数。在实际表面粗糙度评定中，如无特殊要求，一般使用高度参数中的轮廓算术平均偏差Ra。,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,2.评定参数高度参数不能完全反映出零件表面粗糙度的特征。国家标准另外规定了间距参数和综合参数。间距参数有两个指标参数：轮廓单峰平均间距S（新标准没有）轮廓微观不平度的平均间距Sm（新标准中用RSm）,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,2.评定参数高度参数不能完全反映出零件表面粗糙度的特征。国家标准另外
10、规定了间距参数和综合参数。综合参数有一个指标参数：轮廓支承长度率tp（新标准中用Rmr(c)）综合参数与表面粗糙度的形状有关，它影响表面的耐磨程度。,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的算术平均值，即,y1,y2,yn-1,yn,l,m,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,微观不平度10点高度值Rz在取样长度内个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。,4.1 表
11、面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓最大高度Ry在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。Ry=ypmax+yvmax,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓单峰平均间距S取样长度内，轮廓上相邻单峰沿中线m方向间距Si的平均值。,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓微观不平度的平均间距Sm含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi称
12、为轮廓微观不平度间距。在取样长度内轮廓微观不平度间距Smi的平均值，就是轮廓微观不平度平均间距Sm。,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓支承长度率tp：平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C的直线与轮廓相截所得各截线bi之和，称为轮廓支承长度np。np与取样长度L之比的百分数值就是tp。tp表示了耐磨擦、磨损的程度水平截距c值可用微米或c与Ry的比值百分数值表示：5，10，15，20，25，30，40，50，60，70，80，90%tp表示的大小反映了轮廓表面峰谷的形状。其值越大，表面实体材料越长，接触刚度和耐磨性越好。,4.
13、1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,3.评定参数的数值国家标准规定表面粗糙度的数值因按标准选用：当轮廓算术平均偏差Ra为0.0256.3m或Rz为0.10025m范围时，应优先选用Ra参数。Rz的选用适用于现在工厂的仪器，因工厂多数只能测量Rz参数。当Ra0.025m或Ra6.3m时，用光学仪器测量比较适合，因此也选用Rz参数。,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度符号,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙
14、度符号、代号及标注,表面粗糙度的代号,a1，a2 粗糙度幅度参数代号及其数值（mm）；b 加工方法、镀涂或其他表面处理及说明等；c 取样长度（mm）；d 加工纹理方向符号；e 加工余量（mm）；f 粗糙度间距参数值(S,Sm)与轮廓支承长度率（tp）,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度轮廓高度参数的标注,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度轮廓高度参数的标注(续),4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.
15、2 表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度标注说明：标注时将其标注在可见轮廓线、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；高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略；当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出；当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图中标注上限值和下限值；,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度标注说明：当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最小值；取样长度：如按国标选用，则可省略标注；表面加工纹理方向：指表面微观
16、结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号如下：=（纹理平行于标注代号）（纹理垂直于标注代号）X（纹理呈两相交的方向）M（纹理呈近似各个方向）C（纹理呈近似同心圆）R（纹理呈近似放射状）P（纹理无方向或凸起的细粒状）,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度标注举例,a）按标准规定选用对应取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按上图所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为0.8 mm。,b）如果某表面的粗糙度要求按指定的加工方法(如铣削)获得时、可用文字标注。,c）如果需要标注加
17、工余量(假设加工总余量为5mm)，应将其标注在相应位置。,d）如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理方向符号。,4.1 表面粗糙度,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度符号、代号及标注,表面粗糙度代号标注示例,1.选择要求 表面粗糙度是一项重要的技术经济指标，它的合理选用不仅影响产品的使用性能和寿命，而且直接关系到产品的质量和经济效益等，所以在选择表面粗糙度时，既要满足零件表面的使用要求，也要考虑其经济合理性。2.考虑因素 评定参数的选取，首先应考虑对零件使用功能的要求，其次应考虑检测的方便性及仪器设备条件等因素。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章
18、 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,在高度评定参数中，Ra 参数最常用，因为它反映轮廓信息最多，能较完整、全面地表达零件表面微观几何特征。国家标准推荐：在常用数值（Ra0.0256.3m，Rz0.125m）内，应优先选用Ra参数。Ra参数通常采用电动轮廓仪用针描法测量。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,Rz也是一个常用的基本评定参数。该参数直观易测，用一般光学仪器，如双管显微镜、干涉显微镜等，即可测得。但该参数通常反映轮廓的表面信息有限，不如Ra参数全面。,4.2 零件表面
19、粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,此外，对于仪表、轴承行业中的小零件，往往测量能够长度不是一个取样长度，也选用Rz参数。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,一、零件表面粗糙度评定参数的选择：,一般情况下，选用基本评定参数Ra或Rz控制表面粗糙程度即可满足要求。但当某些关键的主要表面有更多的功能要求时，如涂镀性、抗腐蚀性、减小流体流动摩擦阻力（如车身迎风面）等，就需要加选RSm来控制间距的细密度。对表面耐磨性有较高要求时（如轴瓦、轴承、量具等）需要加选Rmr(c)来进一步控制加工表面的
20、特征质量。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,在满足功能性能要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度参数值。在工程实际中，由于表面粗糙度和功能的关系十分复杂，因而很难准确地确定参数的允许值，在具体设计时，除有特殊要求的表面外，一般多采用经验统计资料用类比法选取。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,根据类比法初步确定表面粗糙度后，再对比工作条件做适当调整。这时应注意下述一些原则：1同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度参数值。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4
21、章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,2.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。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,3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。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,4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、
22、受重载的过盈配合表面等，都应选取较小的粗糙度参数值。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,5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。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,6要求防腐蚀、密封性能好，或者要求外表美观的表面粗糙度数值应较小。,数控铣床,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,7凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定（
23、如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度），则应按该标准确定表面粗糙度参数值。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,8在确定表面粗糙度参数值时，应注意它与尺寸公差和形位公差相协调，一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但它们之间不存在确定的函数关系。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,二、评定参数值的选用：,尺寸公差，形状公差和表面粗糙度参数值的关系,表面粗糙度评定参数的数值规定,1与幅度特性有关参数的允许值。2与间距特性有关的参数允许值。3与形状特性有关的参数允
24、许值。,见表4-24-6,4.3 表面粗糙度的测量,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.560m。干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量Rz和Ry值。干涉法通常用于测定0.8m0.025m的Rz值。印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。针描法：利用触针直接在被测表面轻轻划过，从而测出表面粗糙度的Ra值（50.025m）。（电动轮廓仪）,1.
25、比较法,2.光切法：,光切法：是利用光切原理测量零件表面粗糙度的一种方法。,2.光切法：,主要用来测定高参数Rz和Ry值，测量范围为Rz=0.880m,3.干涉法,干涉法是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的方法。主要用来测定高参数Rz和Ry值，测量范围为Rz=0.050.8m,接触测量法：接触法测量表面粗糙度的仪器很多，其中用得最多的是电动轮廓仪。,特殊表面粗糙度的测量,一些复杂轮廓内表面如：内孔、沟槽、曲面轴孔等无法用常规方法测量，需采用特殊的测量手段。,TR100袖珍表面粗糙度测量仪,TR100袖珍表面粗糙度测量仪，新型智能化测量仪器，7800元。可测外圆、平面、锥面、及长宽大于8030mm
26、的沟槽。,本 章 小 结,表面粗糙度的概念（加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度）。国家标准在评定表面粗糙度的参数时，规定了取样长度l、评定长度Ln和轮廓中线m。表面粗糙度的评定参数有高度参数（包括轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry）和间距参数（轮廓单峰平均间距S和轮廓微观不平度平均间距Sm）表面粗糙度评定时通常只给出高度参数Ra或Rz及允许值，必要时可规定轮廓其他评定参数,如表面加工纹理方向、加工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。国家标准规定了表面粗糙度的标注方法，应熟练掌握。表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较法、光切法、干涉法和针描法。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,
