《互换性与测量技术》课件第五章-表面粗糙度

1、 第五章 表面粗糙度第一节 概述第二节 表面粗糙度评定标准第三节 表面粗糙度的选用第四节 表面结构（粗糙度）的标注第一节 概述表面粗糙度:微观几何形状误差 表面粗糙度是一种微观几何形状误差，指加工表面具有较小间距（一般指间距小于1mm）的微小峰谷的不平度（过去称为光洁度）。形成原因： 由于切削（磨削）加工中的刀痕（即残留断面积），塑性变形，积屑瘤，工艺系统中的振动，工件与刀具及切屑与工件的摩擦，刀具磨损等原因，致使已加工表面产生微小的峰谷。 表面粗糙度、表面波纹度以及表面几何形状总是同时生成并存在于同一表面的。 二 表面粗糙度对零件机械性能的影响1 配合性质2 摩擦、磨损3 接触刚度下降4 疲

2、劳强度下降5 耐腐蚀性降低6 密封性降低第二节 表面粗糙度评定标准一 基本术语及定义1 轮廓滤波器（Profile Filter） 轮廓滤波器是指把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。 有三种：s滤波器，c滤波器，f滤波器. 2 坐标系（Coordinate System） 确定表面结构参数的坐标体系。其轴线形成一右手笛卡儿坐标系。3 实际表面（Real Surface） 物体与周围介质分离的表面称为实际表面。 4 表面轮廓（Surface Profile）平面与实际表面相交所得的轮廓，称为表面轮廓。5 粗糙度轮廓（Roughness Profile） 粗糙度轮廓是对原始轮廓采用C滤波器抑制长波成

3、分以后形成的轮廓。6 粗糙度轮廓中线（Mean Line for the Roughness Profile） 用标称形式的线穿过原始轮廓，按最小二乘法拟合所确定的中线（使轮廓上各点的轮廓偏距yi的平方和为最小的基准线。目的是为了使评定结果具有唯一性。） 7 取样长度（Sampling Length）l新国标：lr 用于判别被评定轮廓的不规则特征X 轴向上的长度 。与轮廓滤波器C标志波长相等。 规定取样长度是为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响。 8 评定长度(ln) 用于判别被评定轮廓的X 轴方向上的长度。评定长度包括一个或几个取样长度。 Ln=n lr 由于加工表面有着不同程度

4、的不均匀性，若只根据一个取样长度上的测得值作为评定表面粗糙度的结果往往不够准确。因此，需要在几个取样长度上分别测得数值后取平均值作为表面粗糙度的最后结果，才能客观地反映被测表面的粗糙度。二 表面粗糙度评定参数轮廓算术平均偏差 微观不平度十点高度 形状特性参数新国标：混合参数： tp轮廓支承长度率轮廓最大高度间距特性参数：新国标：间距参数 Sm轮廓微观不平度的平均间距 S轮廓单峰平均间距高度特性参数：新国标：幅度参数1高度特性参数新国标：幅度参数轮廓算术平均偏差Ra新国标：评定轮廓的算术平均偏差Ra 在取样长度内，轮廓的纵坐标值y（x）绝对值的算术平均值。 （2）微观不平度十点高度Rz新国标：无

5、 在取样长度内五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和 。 式中 第 个最大的轮廓峰高； 第 个最大的轮廓谷深。 （3）轮廓最大高度Ry新国标:轮廓的最大高度Rz在取样长度内轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。 2 间距特性参数新国标：间距参数（1）轮廓微观不平度的平均间距Sm 新国标：轮廓单元的平均宽度RSm 微观不平度的间距Smi：是指含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度。 微观不平度的平均间距Sm:在取样长度内,轮廓微观不平度间距Smi的平均值。（2）轮廓的单峰平均间距S新国标：无 在取样长度L内，轮廓的单峰间距Si的平均值称为轮廓的单峰平均间距。 SiSim 轮廓单峰

6、间距Si 是指两相邻单峰的最高点之间的距离投影在中线上的长度。3 形状特性参数新国标：混合参数 轮廓的支承长度率tp新国标：轮廓的支承长度率Rmr 在取样长度内,距峰顶线距离C,且与中线平行的一条线,与轮廓相截所得到的各线段长度bi 之和称为轮廓支承长度 。轮廓支承长度 与取样长度l之比称为tp 不同轮廓的支承长度率tp三 表面粗糙度评定参数数值国家标准表面粗糙度 参数及其数值（GB/T 10311995）中，除tp外，评定参数数值均由优先数系中的派生系列R10/3确定。而取样长度和评定长度则由R10/5系列得到。 表51 轮廓算术平均偏差Ra的数值 m 表52 微观不平度十点高度Rz和轮廓最

7、大高度Ry的数值 m表53 轮廓微观不平度的平均间距Sm和轮廓的单峰平均间距S的数值 mm一 表面粗糙度的符号第三节 表面粗糙度(表面结构)标注a)b)c)d)e)（1）位置a注写表面结构的单一要求；（2）位置a和b注写两个或多个表面结构要求；（3）位置c注写加工方法，如车、铣、 磨、镀等加工方法；（4）位置d注写表面纹理和方向，如“=”、“X”、“M”，见表5-9；（5）位置e注写加工余量，注写时以“毫米”为单位给出数值。 二 完整图形符号的组成 三 在图样和其他技术产品文件中的注法 按照国家标准的规定，表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致，可以标注在轮廓线上，其符号应从材料外

8、指向并接触表面。必要时，表面粗糙度符号也可以用带箭头或黑点的指引线引出标注，如教材图517、518所示。 在不致引起误解时，表面结构要求可以标注在给定的尺寸线上，见图519；也可以标注在形位公差框格的上方，见图520。 如果工件的多数（包括全部）表面有相同的表面结构要求，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。此时，表面结构要求的符号后面在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，见图521。说明：1）高度参数选 Ra 时，代号 Ra 可以省略，只标出参数值； 2）当选用Rz 或Ry 时，除标出参数值外，代号Rz 或Ry 也应标出； 3）高度参数的数值只有一个时，为高度参数值的上限，若有两个

9、时，则分别为上、下限值。第四节 表面粗糙度参数值的选择一. 表面粗糙度评定参数的选用 1. 轮廓算术平均偏差 Ra 是国家标准推荐优先选用的高度特性参数，是世界各国的表面粗糙度标准广泛采用的最基本的评定参数。 Ra 能较全面地反映表面微观几何形状特征及轮廓凸峰高度，且测量方便。 2.微观不平度十点高度Rz ，是反映表面微观轮廓峰的高度特征，但仅取十点是不能完整描述整个表面微观几何形状特征的。 Rz 适用于光学仪器测量。当测量Ra 较困难时，可选用 Rz 。3.轮廓最大高度Ry 规定了轮廓的变动范围，不涉及在最大峰高与最大谷深之间轮廓的变化状况。 Ry 测量很方便，且弥补了Rz 不能测量极小面积

10、表面的不足，因此被各国标准中广泛采用。对于需控制应力集中或疲劳强度的表面，当选用了Ra 或Rz 后，可加选Ry 。4.轮廓微观不平度的平均间距Sm 和轮廓的单峰平均间距S ，是反映表面微观不平度间距特性的表面粗糙度参数。将Sm 和S 组合在一起，可综合控制表面微观几何特性。 Sm 和S 主要影响表面的涂漆性能、抗冲击成型引起的裂纹、抗腐蚀、减小表面流动阻力等。 5.轮廓支承长度率tp 是反映表面微观不平度形状特性的参数，是高度特性参数和间距特性参数的综合反映。 tp能反映表面的耐磨性、接触刚度和密封性等。 因此对耐磨性、接触刚度和密封性等有较高要求的重要表面，可附加tp的要求。1 在满足功能要

11、求的情况下,尽量选用较大的参数值同一零件上,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例如自由表面Ra 12.5；接触表面Ra 6.3；基准平面Ra 3.2； 较精密件Ra 1.6；再精Ra 0.5。摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小, 滚 动摩擦表面比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比运动速度 低、单位压力小的摩擦表面粗糙度参数值要小。 二.表面粗糙度参数值的选用运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比接触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；5 承受腐蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作环境下的零件表面的粗糙度参数值要小。6 受循环载荷的表面及易引起应力集中的圆角、沟槽，表面的粗糙度参数值要小。7 表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，表面的粗糙度参数值要小。9 配合性质相