中南大学互换性与测量技术基础课件------第4章表面粗糙度.ppt

第四章 表面粗糙度及其检测,主要内容： 1、表面粗糙度的概念； 2、表面粗糙度的评定参数； 3、表面粗糙度的代号； 4、表面粗糙度的选择及标注；,表面粗糙度的相关标准 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 186182002产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法图形参数； GBT10311995表面粗极度参数及其数值； GBT 1311993机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法。 GB/T 106101998产品几何技术规范表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法。,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4-1 表面轮廓,表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。,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。,通常，波距小于1 mm的属于表面粗糙度；波距在110 mm 的属于表面波纹度；波距大于 10 mm的属于形状误差。,表面粗糙度轮廓:波长和波高之比一般小于 50,波纹度轮廓:波长和波高之比等于501000,宏观形状轮廓:波长和波高之比大于1000,实际表面轮廓,图4-2 零件表面几何形状误差及其组成成份,二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响,影响零件的耐磨性。 影响零件的疲劳强度 零件表面越粗糙，表面上的凹痕和裂纹越明显，对应力集中越敏感 。 影响零件的抗腐蚀性：零件表面越粗糙，则积聚在零件表面上的腐蚀性气体、液体也越多，且通过微观凹谷向零件内层渗透，使腐蚀加剧 。 影响零件的密封性。 影响配合性质的稳定性。 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。,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,1取样长度lr 取样长度：在轮廓的X 轴方向上量取的用于测量或评定表面粗糙度特征所规定的一段基准线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。,图4-3 取样长度和评定长度,一、表面粗糙度评定基本术语,2评定长度ln 为了较全面地反映某一表面粗糙度的特征，规定在评定时所必须的一段表面长度，可含有一个或几个取样长度的长度，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。,图4-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线,表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。,3轮廓最小二乘中线,在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小，如图所示。,4轮廓算术平均中线,图4-5表面粗造度轮的算术平均中线,轮廓的算术平均中线是在取样长度范围内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线，如图,1)轮廓的算术平均偏差,图4-6 轮廓算术平均偏差Ra的确定,近似为,1幅度参数,二、 表面粗糙度评定参数,在一个取样长度内，轮廓上各点到中线纵坐标绝对值的算术平均值，记为,在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz = Rp + Rv,图4-7 表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定,2)轮廓的最大高度,一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取样长度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度，用符号Xsi表示。 轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度lr范围内所有轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号RSm表示，即,图4-8 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度,2间距特征参数,轮廓的支承长度率,在给定水平位置 c 上轮廓的实体材料长度ml(c)与评定长度ln的比率，用符号 表示。,图4 -9 不同形状轮廓的支承长度,轮廓的支承长度率 是反映零件表面耐磨性能的指标 , 零件(b)的 数值比零件(a)大，其表面耐磨性能好。,表面粗糙度新旧标准基本术语与参数符号比较表,三、GB/T 35052000 与GB 35051983 两标准中基本术语与参数符号的比较,第三节 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法,一、表面粗糙度轮廓的符号和代号,1.表面粗糙度的符号,a1，a2 粗糙度幅度参数代号及其数值（mm）； 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（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（mm）,图4-9 表面粗糙度轮廓代号,2表面粗糙度的代号,1表面粗糙度轮廓幅度参数的标注,二、 表面粗糙度轮廓代号的标注方法,注：表中参数的上限值或下限值，是允许表面粗糙度参数的实测值可以超过规定值，但所有实测值中超过规定值的个数应少于总数的16%；而所谓参数的最大值或最小值，则是要求表面粗糙度参数的所有实测值都不得超过规定值。,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0.8 mm。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4-10b。 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4-10c。 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4-10d。标准规定了加工纹理方向符号，如表4-10所示。,2表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注,加工纹理方向,第四节 表面粗糙度轮廓的技术要求,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幅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。,二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择,1.表面粗糙度高度参数的选择 在常用值范围内(Ra为0.0256.3mm，Rz为0.125mm)，普遍采用Ra作为评定参数。采用Rz作为评定参数的原因是：一方面，由于触针式轮廓仪功能的限制，不适应于极光滑表面和粗糙表面；另一方面，对测量部位小、峰谷少或有疲劳强度要求的零件表面，选用Rz作为评定参数，方便、可靠。 2. 轮廓单元的平均宽度参数 Rsm 的选用 只有重要表面，有特殊使用要求时，才附加选择轮廓单元的平均宽度参数等附加参数。如冲压钢板时，为了使钢板和冲模之间有良好的润滑，避免冲压时引起裂纹，除了控制Ra 外，还要控制轮廓单元的平均宽度参数 。 3. 轮廓的支承长度率Rmr(c)的选用 Rmr(c)能直观反映实际接触面积的大小，它综合反映了峰高和间距的影响，而摩擦、磨损、接触变形都与实际接触面积有关，故此时适宜选用参数Rmr(c) 。但其测量仪器较复杂和昂贵。,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总的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。 一般原则是： 同一零件上，工作表面比非工作表面的表面粗糙度参数值要小些。 摩擦表面比非摩擦表面的表面粗糙度参数值要小些；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度参数值要小些；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表面粗糙度参数值要小些。,受循环载荷的表面以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，都应该取较小的表面粗糙度参数值。 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些。,第五节 表面粗糙度的测量,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值，测量范围为10.03 m，测量误差为5% 。 针描法：针描法是利用仪器的测针在被测表面上轻轻划过，测出表面粗糙度值及其他众多参数的一种测量方法。 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。,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 有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差Ra轮廓的