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1、1,第五章 表面粗糙度轮廓及其检测,学 习 指 导 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。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；掌握表面粗糙度轮廓的高度特征参数及其检测手段；了解表面粗糙度轮廓的间距及形状特征参数；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件图上标注的方法。,2,第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念,一、表面粗糙度轮廓的界定,图5-1 表面轮廓,表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面
2、轮廓。,3,表面粗糙度轮廓,波纹度轮廓,宏观形状轮廓,实际表面轮廓,图5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份,表面粗糙度：波距10mm,4,表面粗糙度轮廓的产生：,(3)以及机床等工装系统的振动等。,(2)切削过程中切屑分离时的塑性变形；,(1)切削后遗留 的刀痕；,表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷（Z）高低程度和间距（S）状况。,间距S,高低Z,二、表面粗糙度概念,5,三、表面粗糙度轮廓对零件使用性 能的影响,1对磨擦和磨损的影响表面不是越光越好。2对工作精度的影响3对配合性质的影响4对零件强度的影响5对抗腐蚀性的影响6对结合面密封性的影响,6,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,一、取样
3、长度和评定长度,1取样长度lr 取样长度：是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。,2评定长度ln 取标准评定长度ln5lr。若被测表面比较均匀，可选ln5lr；若均匀性差，可选ln5lr。,7,图5-3 取样长度和评定长度,8,9,在lr内，使轮廓上各点至该线的距离Zi平方和为最小。,1.轮廓最小二乘中线(m),最小二乘中线,二、表面粗糙度轮廓的中线,10,2.轮廓算术平均中线,在 lr 内，,算术平均中线,图5-5 算术平均中线,11,（1）轮廓的算术平均偏差,在lr内，纵坐标值Z(x)的绝对值的算术平均值(见下图）。,算术平均偏差Ra,1高度特征参数,三
4、、表面粗糙度的评定参数,图5-6 轮廓算术平均偏差Ra的确定,12,在一个取样长度范围内，被测轮廓上5 个最大轮廓峰高Zpi的平均值，与5 个最大轮廓谷深Zvi平均值之和，称之为微观不平度十点平均高度，用符号Rz表示，即Rz=,（2）微观不平度十点平均高度 Rz,图5-7 表面粗糙度轮廓的微观不平度十点高度Rz的确定,13,（3）轮廓的最大高度 Ry,在lr内,Ry,最大高度Ry,图5-8 表面粗糙度轮廓最大高度,14,（1）轮廓单峰平均间距S 在取样长度Lr内，轮廓的单峰间距Si的平均值，称为轮廓单峰平均间距S。所谓轮廓单峰间距Si指两相邻单峰最高点之间的距离投影在中线上的长度。,图5-9
5、轮廓单峰间距和轮廓微观不平度间距,2 间距特征参数,Si为第i个轮廓单峰间距。,15,（2）轮廓微观不平度的平均间距Sm 在取样长度Lr内，轮廓微观不平度的间距Smi的平均值，称为轮廓微观不平度的平均间距Sm。所谓轮廓微观不平度的间距Smi指含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度。Sm=,其中Smi为第i个轮廓微观不平度的间距。,16,轮廓支承长度率tp 在取样长度Lr内，取一条平行于中线的直线，该线与轮廓相截，在轮廓上各段截线bi长度之和称为轮廓支承长度p。p=轮廓支承长度率tp指轮廓支承长度p与取样长度Lr之比。轮廓支承长度率tp对应于水平截距c给出。tp=,图5-10 轮廓支承长度,3
6、 形状特征参数,式中bi为第i段截线的长度。,17,第三节 表面粗糙度轮廓的应用,一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容,规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出表面粗糙度轮廓高度参数及允许值和测量时的取样长度值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的评定参数、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。表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国家标准GB/T10311995表面粗糙度参数及其数值规定的参数值系列选取。,18,二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择,表面粗糙度评定参数选用原则 根据零件的工作条件和使用性能，既考虑能表征表面的几
7、何特性和表面功能参数，又要考虑表面粗糙度检测仪器（或测量方法）的测量范围和工艺的经济性。选定评定参数时，高度特征参数是基本的评定参数，间距和形状特征参数是附加评定参数。,19,一般情况从高度参数Ra和Rz中任选一个，优先选用Ra。要求有较高耐腐性，在交变应力条件下工作的零件表面、窄小的表面及刃口等表面，才选Rz。间距参数S或Sm和支承参数tp一般不单独使用，与高度参数联合使用。为了保证涂漆性能、提高抗腐蚀性及减少流动摩擦阻力时选用间距参数S或Sm。当表面的耐磨性、接触刚度和密封性要求较高时，选择支承参数tp。,20,三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择,表面粗糙度参数值的选用原则 首先满足功能要
8、求，其次是考虑经济性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些。一般在规定表面粗糙度高度特征参数的允许值时，考虑以下原则：18。具体选用表面粗糙参数值时，通常根据统计资料采用类比的方法确定。见附表5-6、5-7、5-8。,21,表面粗糙度参数值的选用原则,工作表面的Ra值比非工作表面小摩擦表面Ra值比非摩擦表面小速度高、压力大，受交变应力作用的圆角沟槽Ra小配合表面、过盈配合表面Ra小要求防腐蚀、密封性能、外观表面Ra小Ra值与尺寸公差和形位公差协调，尺寸公差值和形位公差值越小，表面粗糙度的Ra值应越小,。,（T为形状公差值，IT为尺寸公差值）,22,23,24,25,第四节
9、表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法,26,一、表面粗糙度轮廓的符号和代号,1.表面粗糙度的符号,27,a1，a2 粗糙度高度参数代号及其数值（um）；b 加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；c 取样长度（mm）或波纹度（um）；d 加工纹理方向符号；e 加工余量（mm）；f 粗糙度间距参数值（mm）或轮廓支承长度率,图5-11 表面粗糙度轮廓代号,2表面粗糙度的代号,28,1表面粗糙度轮廓高度参数的标注示例,二、表面粗糙度轮廓代号的标注方法,29,30,按标准规定选用对应的取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按如图5-12a所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为0.8 mm
10、。如果某表面的粗糙度要求按指定的加上方法(如铣削)获得时、可用文字标注见图5-12b。如果需要标注加工余量(设加工总余量为5mm)，应将其标注见图5-12c。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，见图5-12d。标准规定了加工纹理方向符号，如图3-9所示。,2表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注,31,32,小 结,（1）表面粗糙度轮廓的概念（2）国家标准在评定表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取样长度lr、评定长度ln和中线。（3）表面粗糙度轮廓的评定参数 有高度参数（包括轮廓的算术平均偏差Ra、微观不平度十点平均高度Rz、轮廓的最大高度Ry）、间距特征参数（轮廓单峰平均间距S、
11、轮廓微观不平度的平均间距Sm）、形状特征参数（轮廓支承长度率tp）。（4）通常只给出高度参数Ra、Rz或Ry及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、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。（5）国家标准规定了表面粗糙度轮廓的标注方法，见表3-1表3-2及图3-10、图3-11.（6）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、光切法和干涉法。,33,思考题与习题,1、实际表面轮廓上包含哪几种形状误差？2、表面结构中粗糙度轮廓对零件的使用性能有什么影响?3、为什么在表面粗糙度轮廓标准中，除了规定“取样长度”外，还要规定“评定长度”？4、表面粗糙度轮廓参数的选用原则是什么？表面粗糙度轮廓参数允许值的选用原则是什么5、表面粗糙度轮廓参数的最大值（最小值）与上限值（下限值）有何不同？,
