第四章表面粗糙度及检测

1、聊城大学机械与汽车工程学院n4-1 4-1 表面粗糙度表面粗糙度n4-2 4-2 零件表面粗糙度参数值的选择零件表面粗糙度参数值的选择n4-3 4-3 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 聊城大学机械与汽车工程学院加工零件实际加工零件实际表面轮廓表面轮廓图图1 表面轮廓表面轮廓 平面与表面相交所得的轮廓线平面与表面相交所得的轮廓线。聊城大学机械与汽车工程学院表面粗糙度的界定表面粗糙度的界定 被加工零件表面的形状是复杂的，可以按被加工零件表面的形状是复杂的，可以按波距（波形起伏间距）波距（波形起伏间距）来划分：来划分： 波距波距1mm 属于属于表面粗糙度表面粗糙度波距波距在在110mm 属于属于表

2、面波纹度表面波纹度波距波距10mm 属于属于形状误差形状误差 聊城大学机械与汽车工程学院实际表面轮廓表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓波纹度轮廓宏观形状误差聊城大学机械与汽车工程学院定义：加工表面所具有的较小间距和微小峰谷的定义：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。一种微观几何形状误差。形成原因：切削刀痕、表面撕裂、振动和摩擦等形成原因：切削刀痕、表面撕裂、振动和摩擦等影响：影响：耐磨性、抗腐蚀性、密封性等耐磨性、抗腐蚀性、密封性等相关国家标准：相关国家标准：产品几何技术规范产品几何技术规范 表面结构表面结构 轮廓法轮廓法 表面结构的术语、表面结构的术语、定义及参数定义及参数（

3、GB/T3505-2009GB/T3505-2009）表面粗糙度表面粗糙度 参数及其数值参数及其数值 （GB/T1031-2009GB/T1031-2009）技术产品文件中表面结构的表示法技术产品文件中表面结构的表示法（GB/T131-2006GB/T131-2006）聊城大学机械与汽车工程学院c c。2、：对原始轮廓采用抑制长波成分以后形成的轮廓。是评定粗糙度参数粗糙度参数的基础。聊城大学机械与汽车工程学院 3、表面粗糙度轮廓的中线、表面粗糙度轮廓的中线 为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中线。为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中线。以中线为基础来计算各种评定参数的数值。

4、以中线为基础来计算各种评定参数的数值。 1） 轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线 在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓上各点至该线的距离的平方之和为最小。上各点至该线的距离的平方之和为最小。 聊城大学机械与汽车工程学院2）轮廓的算术平均中线）轮廓的算术平均中线 在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，轮廓的算术平均中线将实际范围内，轮廓的算术平均中线将实际轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等于下部分各个谷面积之和。于下部分各个谷面积之和。 聊城大学机械与汽车工程学院4. 取

5、样长度取样长度lr 规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，测量结果的影响，5个以上完整轮廓的峰和谷个以上完整轮廓的峰和谷。标准取样长。标准取样长度的数值见附表度的数值见附表4-5。5.评定长度评定长度 ln 评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。标准的评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。标准的ln =5 lr 。聊城大学机械与汽车工程学院表面粗糙度表面粗糙度评定参数共评定参数共4个。个。 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRa 轮廓最大高度轮廓最大高度RzRz 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度RsmRsm

6、 轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(cRmr(c) )幅度参数（高度参数）幅度参数（高度参数）聊城大学机械与汽车工程学院 1. 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差a（幅度参数）（幅度参数） 在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即 niiznRa11Raxznziz1z2聊城大学机械与汽车工程学院2. 轮廓最大高度轮廓最大高度Rz （幅度参数）（幅度参数） 在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各个极点至中线范围内，被评定轮廓上各个极点至中线的距离中

7、，最大轮廓峰高的距离中，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深与最大轮廓谷深Rv之和的高度，之和的高度，即即 Rz = Rp + Rv聊城大学机械与汽车工程学院 3. 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度（间距参数）（间距参数） 一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元轮廓单元，在一个取样长，在一个取样长度度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度Xsi）的平均值）的平均值RSm，即即misiSmXmR11聊城大学机械与汽车工程学院4 轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(c)%100ln%100

8、ln)()(21 MlMlcMlcRmr在给定水平位置在给定水平位置c（轮廓截面高度）（轮廓截面高度）上，轮廓的上，轮廓的实体材料长度实体材料长度与与评定长度的比率评定长度的比率。实体材料长度实体材料长度：在一个给定水平位置：在一个给定水平位置c上用一条平行于上用一条平行于X轴的线轴的线与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之和与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之和。聊城大学机械与汽车工程学院国家标准规定，表面粗糙度的要求可从上述四个参国家标准规定，表面粗糙度的要求可从上述四个参数中选取。其中数中选取。其中幅度参数幅度参数是基本参数。如无特殊要是基本参数。如无特殊要求，一般仅选用求，一般仅选用幅度

9、参数幅度参数；在幅度参数的选取中推荐优先选用参数在幅度参数的选取中推荐优先选用参数Ra；表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数RsmRsm、Rmr(cRmr(c) ) ，不能单独使，不能单独使用。用。反映零件表面加工痕迹的细密程度，有密封功反映零件表面加工痕迹的细密程度，有密封功能要求的表面要使用这两个参数。能要求的表面要使用这两个参数。 四、表面粗糙度（评定参数）的选择：四、表面粗糙度（评定参数）的选择：聊城大学机械与汽车工程学院国家标准中对各参数数值的规定：国家标准中对各参数数值的规定：RaRa、RzRz 的数值由数系的数值由数系R10/3R10/3组成，微米；组成，微米； （表（表4.14

10、.1、4.24.2）RsmRsm的数值由数系的数值由数系R10/3R10/3组成，毫米；（表组成，毫米；（表4.34.3）Rmr(cRmr(c) )由百分数表示；由百分数表示； （表（表4.44.4）lrlr、lnln的数值由数系的数值由数系R10/5R10/5组成组成, ,毫米。毫米。 （表（表4.54.5）五、表面粗糙度参数的数值：五、表面粗糙度参数的数值：聊城大学机械与汽车工程学院六、六、 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注1、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号 （a）基本图形符号。）基本图形符号

11、。 （b）用于任何）用于任何工艺工艺的完整图形符号。的完整图形符号。 （c）用于去除材料的完整图形符号。）用于去除材料的完整图形符号。 （d）用于不去除材料的完整图形符号。）用于不去除材料的完整图形符号。聊城大学机械与汽车工程学院位置位置a：下列符号和数值排成一行下列符号和数值排成一行 上、下限值符号上、下限值符号 传输带数值传输带数值/幅度参数符号幅度参数符号 评定长度值评定长度值 极限值判断规则极限值判断规则(空格空格) 幅幅度参数极限值度参数极限值(m)位置位置b：附加评定参数：附加评定参数（如（如RSm，mm）位置位置c：加工方法：加工方法位置位置d：表面纹理：表面纹理位置位置e：加工

12、余量（：加工余量（mm） 聊城大学机械与汽车工程学院 2. 表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注 （1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值）标注极限值中的一个数值且默认为上限值 （2）同时标注上、下限值）同时标注上、下限值 聊城大学机械与汽车工程学院 3. 极限值判断规则的标注极限值判断规则的标注 （1）16%规则规则 16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。若采用，则图样上不需注出。若采用，则图样上不需注出。 （2）最大规则）最大规则 在幅度参数符号在幅度参数符号Ra或或Rz的后面标注一个的后面标注一个“ma

13、x”的标记。的标记。 聊城大学机械与汽车工程学院 4. 传输带和取样长度、评定长度的标注传输带和取样长度、评定长度的标注 需要指定传输带时，传输带需要指定传输带时，传输带（mm）标注在幅度参数符标注在幅度参数符号的前面，并用斜线号的前面，并用斜线“/”隔开（隔开（a、b、c）。）。c =lr。 需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的个数（样长度的个数（a、b）。）。 图图5-15聊城大学机械与汽车工程学院5. 表面纹理的标注表面纹理的标注 需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号进行标注。需要标注表面纹理及其方向时，则

14、应采用规定的符号进行标注。聊城大学机械与汽车工程学院 6. 附加评定参数和加工方法的标注附加评定参数和加工方法的标注 7. 加工余量的标注加工余量的标注聊城大学机械与汽车工程学院表面粗糙度轮廓代号在表面粗糙度轮廓代号在零件图零件图标注的规定和方法标注的规定和方法 1. 一般规定一般规定 粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的的同一同一视图上。视图上。 粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与尺寸尺寸的注写和读取的注写和读取方向一致。方向一致。 粗糙度代号的尖端必须从材料粗糙度代号

15、的尖端必须从材料外外指向并接触零件表面指向并接触零件表面。 聊城大学机械与汽车工程学院 2. 常规标注方法常规标注方法圆柱表面结构要求只标注圆柱表面结构要求只标注一次一次。聊城大学机械与汽车工程学院 可以直接标注在轮廓线上或延长线上，或用可以直接标注在轮廓线上或延长线上，或用带箭头或黑点带箭头或黑点的指引线引出标注。的指引线引出标注。聊城大学机械与汽车工程学院可以直接标注在给定的尺寸线上可以直接标注在给定的尺寸线上聊城大学机械与汽车工程学院可以直接标注在形位公差的上方可以直接标注在形位公差的上方聊城大学机械与汽车工程学院 3. 简化标注的规定方法简化标注的规定方法 当零件的某些表面当零件的某些

16、表面（或多数表面）（或多数表面）具有相同的技术要求时，对这具有相同的技术要求时，对这些表面的技术要求可以用特定符号，统一标注在零件图的标题栏附些表面的技术要求可以用特定符号，统一标注在零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。近，省略对这些表面分别标注。 聊城大学机械与汽车工程学院表面粗糙度参数值的选择总原则是：表面粗糙度参数值的选择总原则是：在满足零件表面功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能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。 一般原则：一般原则： 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小。同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小。 摩擦表面比非摩擦表面要小，滚动摩

17、擦表面比滑动摩擦表面比非摩擦表面要小，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面要小。摩擦表面要小。 受循环载荷的表面及易引起应力集中的部位要小。受循环载荷的表面及易引起应力集中的部位要小。 配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小。值都应小。 同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。值要小。表面粗糙度（参数值）的选择表面粗糙度（参数值）的选择聊城大学机械与汽车工程学院 在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要求，在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要求，通常只给出幅度参数符号（通

18、常只给出幅度参数符号（Ra或或Rz）及极限值，而其他）及极限值，而其他要求则采用默认的标准化值。要求则采用默认的标准化值。 一般采用一般采用Ra 作为评定参数。作为评定参数。 对于极光滑和粗糙的表对于极光滑和粗糙的表面，不能用面，不能用Ra仪器测量，而采用仪器测量，而采用Rz作为评定参数。作为评定参数。和形状公差和形状公差T、尺寸公差、尺寸公差IT之间的关系表（之间的关系表（4-7）：）： 同一要素，表面粗糙度的值小于形状公差小于尺寸公差值。同一要素，表面粗糙度的值小于形状公差小于尺寸公差值。聊城大学机械与汽车工程学院比较法针描法干涉法光切法表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量接触式非接触式聊城大学机械与汽车工程学院比 较 法将被测量表面与将被测量表