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1、第5章 表面粗糙度及检测,主要内容：,1.表面粗糙度评定参数及其数值。,2.表面粗糙度符号及其注法。,3.零件表面粗糙度参数值的选择。,重点内容：,1.表面粗糙度符号及其注法。,一.定义：已加工完零件的截面轮廓形状是复杂的，一般包括表面粗糙度、表面波纹度和形状误差。三者通常按波距来划分，波距小于1mm的属于表面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在110mm的属于表面波纹度；波距大于10mm的属于形状误差（宏观几何形状误差），如图5-1所示。,概述,表面粗糙度是评定零件表面质量的一项重要技术指标。对机械零件的工作性能具有如下影响。（1）对耐磨性的影响（2）对配合性质的影响（3）对抗疲劳强度的影响（
2、4）对接触刚度的影响（5）对抗腐蚀性能的影响,概述,GB/T1312006机械制图 表面粗糙度符号 代号及其标注方法GB/T10312009表面粗糙度参数及其数值GB/T106102009轮廓法测定表面结构的规则和方法GB/T35052009产品几何技术规范 表面结构的术语、定义及参数GB/T72202004产品几何量技术规范（GPS）表面结构轮廓法 表面粗糙度术语参数测量,表面粗糙度的评定参数及标注,一.主要术语及定义：1.取样长度lr 用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线的长度。它在轮廓总的走向上选取。一般一个取样长度包括五个峰和五个谷。规定取样长度是为了限制和削弱表面波度对表面粗
3、糙度测量结果的影响。,2.评定长度Ln 评定轮廓必须的一段长度，包括一个或n个取样长度，一般取5个取 样长度 规定评定长度Ln是由于被加工表面不同程度的存在不均匀性。如果只取一个L值测量，则不能完全反映零件表面的特性。测量时，测出n个L长度的表面粗糙度值，然后取平均值作为该被测量表面的粗糙度值。3.轮廓中线m（基准线）轮廓中线是评定表面粗糙度数值的基准线，它将被测轮廓分成上下两部分并具有与被测轮廓几何形状一致的几何轮廓形状。目前使用的有最小二乘中线和轮廓算术平均中线。,表面粗糙度的评定参数及标注,（1）最小二乘中线 轮廓偏距yi在测量方向上轮廓上的点至基准线的距离。,最小二乘中线在取样长度L内
4、，使轮廓偏距yi的平方和最小，这条基准线就叫轮廓的最小二乘中线。但在实际应用中，它很难确定，故很少用。,表面粗糙度的评定参数及标注,（2）轮廓算术平均中线：在取样长度L内，由中线至轮廓上、下两边的面积等。这条中线就叫轮廓算术平均中线，应用很广。,表面粗糙度的评定参数及标注,二.评定参数及数值 国家标准GB/T 3505-2009规定的评定表面粗糙度的参数有幅度参数、间距参数、混合参数以及曲线和相关参数等四类。1.幅度参数（1）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，如图5-4所示。用公式表示为,表面粗糙度的评定参数及标注,测得的Ra值越大，表面越粗糙。Ra能
5、客观地反映表面微观几何形状误差，但因受到计量器具功能限制，不宜用作过于粗糙或太光滑表面的评定参数。,(2)轮廓的最大高度Rz 在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和的高度，如图5-5所示。即Rz=Zp+Zv（5-3）式中，Zp，Zv都取正值。,表面粗糙度的评定参数及标注,2.间距参数 轮廓单元的平均宽度RSm：在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值，如图5-6所示。即,表面粗糙度的评定参数及标注,Rsm反映了轮廓表面峰谷的疏密程度，Rsm越大，峰谷越稀，密封性越差。如图5-6所示，图5-6b比图5-6a的密封性好。,（a）（b）图5-6 高度参数相近，疏密度不同，密封性不同
6、,3.混合参数,表面粗糙度的评定参数及标注,轮廓的均方根斜率,是指在取样长度内纵坐标斜率为,的均方根值。,4.曲线和相关参数 轮廓的支承长度率Rmr（c）：在给定水平位置C上的轮廓实体材料长度Ml（c）与评定长度的比率，如图5-7所示。用公式表示为,Rmr（c）值是对应不同的C值而给出的轮廓的水平截距，C值可用微米或C值与Rz值的百分比表示。,表面粗糙度的评定参数及标注,支撑长度率是随着水平位置不同而变化的，其关系曲线称为支撑长度率曲线，如图5-7b所示。支撑长度率曲线对于反映表面耐磨性具有显著的功效，即从中可以直观地看出支撑长度率的变化趋势。,4.曲线和相关参数,表面粗糙度的评定参数及标注,
7、Rmr（c）的大小反映了轮廓表面峰谷的形状，同样水平位置下Rmr（c）值越大，表面实体材料越长，接触刚度和耐磨性越好。如图5-8所示，图5-8a比图5-8b的接触刚度和耐磨性好。,（a）（b）图5-8 幅度参数相同，轮廓支撑长度率不同，接触刚度不同,国家标准GB/T10312009表面粗糙度参数及其数值规定了表面粗糙度评定参数的数值系列，在设计时，可根据具体要求进行选择，并将其数值按规定标注在图样上。,表面粗糙度的评定参数及标注,以上评定参数中，幅度参数轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz是标准中规定必须标注的参数（二者至少取其一），故又称为基本参数，应优先选用Ra。当表面粗糙度除了有高
8、度要求外，还有密封和耐磨要求时，就要考虑附加参数Rsm或Rmr（c）。,表面粗糙度的评定参数及标注,表面粗糙度的评定参数及标注,表面粗糙度的标注,（1）位置a标注表面结构的单一要求；（2）位置a和b标注两个或多个表面结构要求；（3）位置c标注加工方法，如车、铣、磨、镀等加工方法；（4）位置d标注表面纹理和方向，如“=”“X”，见表5-9；（5）位置e标注加工余量，标注时以“mm”为单位给出数值。,一.基本代号有三种：1)用去除材料的方法获得的表面。如车、洗、刨、磨等。2）用不去除材料的方法获得的表面。如铸、锻等。3）用任意方法获得的表面。二.标注方法：,表面粗糙度的标注,在零件图上，表面粗糙度
9、代号周围一般只标注幅度参数Ra或Rz的符号和允许值。当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度的上限值或下限值；当要求在表面粗糙度的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度的最大值或最小值。,2.表面粗糙度技术要求其他项目的标注 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5-10a所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为0.8mm。,表面粗糙度的标注,2.表面粗糙度技术要求其他项目的标注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，可用文字标注如图5-10b所示。,如果需要标注加工余量（设加工总
10、余量为5mm），应将其标注如图5-10c所示。,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，如图5-10d所示。标准规定了加工纹理方向符号，,表面粗糙度的标注,3.表面粗糙度在图样上的标注方法,图5-11 表面粗糙度在轮廓线上的标注,图5-12 用指引线引出标注表面粗糙度,表面粗糙度的标注,3.表面粗糙度在图样上的标注方法,图5-13 表面粗糙度标注在几何公差框格的上方,图5-14 表面粗糙度标注在尺寸线上,表面粗糙度的标注,3.表面粗糙度在图样上的标注方法,图5-15 键槽的表面粗糙度注法,图5-16 圆角和倒角的表面粗糙度注法,表面粗糙度的标注,3.表面粗糙度在图样上的标注方法,
11、表面粗糙度的标注,1评定参数的选择 对于幅度参数，一般情况下可以从Ra和Rz中任选一个，但在常用值范围内（Ra为0.0256.3mm），优先选用Ra。因为通常采用电动轮廓仪测量Ra值，而轮廓仪的测量范围为0.028mm。表面粗糙度要求特别高或特别低（Ra6.3mm）时，选用Rz。Rz可用光学仪器-双管显微镜或干涉显微镜测量。所以当表面不允许出现较深加工痕迹，以防止应力集中，或测量部位小、峰谷过大过小而不宜用Ra时，零件表面用Rz评定。对附加评定参数Rsm和Rmr（c），一般不能作为独立参数选用，只有少数零件的重要表面且有特殊功能要求时才附加选用。Rsm主要在对涂漆性能有要求时，以及冲压成形时对
12、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。支承长度率Rmr（c）主要在对耐磨性、接触刚度要求较高的场合附加选用。,表面粗糙度的选用,2参数值的选择（1）同一零件上，工作表面的Ra或Rz值比非工作表面小。（2）摩擦表面Ra或Rz值比非摩擦表面小。（3）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的重要零件的圆角沟槽的表面粗糙度要求应较高。（4）配合性质要求高的配合表面（如小间隙配合的配合表面）、受重载荷作用的过盈配合表面的表面粗糙度要求比较高。（5）在确定表面粗糙度参数值时，应注意它与尺寸公差和几何公差的协调。尺寸公差值和几何公差值越小，表面粗糙度的Ra或Rz值应越小，同一公差等级时，轴的表面粗糙度Ra或Rz值应比孔小。（6）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观表面的表面粗糙度要求应较高。（7）凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度）时，则应按相关规定确定表面粗糙度参数值。,表面粗糙度的选用,3表面粗糙度选用实例,表面粗糙度的选用,2表面粗糙度的检测-光切法 按光切原理设计制造的表面粗糙度测量仪器称为光切显微镜（或叫双管显微镜），其测量范围Rz为0.880m。,表面粗糙度的检测,
