互换性与测量技术基础 课件 第4章 表面粗糙度与检测

第四章表面粗糙度与检测互换性与测量技术基础12024/9/9基本要求2024/9/92重点内容掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的评定、选用、标注难点内容重点表面粗糙度的评定、选用及标注。第4.1节

表面粗糙度基本概念2024/9/934.1.1表面粗糙度定义2024/9/94表面粗糙度的定义:是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。零件的表面粗糙度对零件的工作性能有重大影响。无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻等方法获得的零件表面，总会存在着具有较小间距和峰谷的微观几何形状误差。一般包括表面粗糙度（波距小于1mm），表面波纹度（波距在1～10mm）和形状误差（波距大于10mm）。4.1.2表面粗糙度对零件使用性能影响2024/9/951、影响零件运动表面的摩擦和磨损表面越粗糙，则摩擦阻力就越大，两个相对运动的表面峰顶间的实际有效接触面积就越小，使单位面积上的压力增大，磨损加快。磨损量与表面粗糙度之间的关系2、影响配合性质的稳定性对间隙配合来说，表面粗糙则易磨损，使配合表面间的实际间隙逐渐增大；对过盈配合而言，表面粗糙会减小配合表面间的实际有效过盈，降低联结强度，从而降低机器的工作精度。4.1.2表面粗糙度对零件使用性能影响2024/9/963、影响零件的抗腐蚀性表面越粗糙，则越容易在该表面上积聚腐蚀性物质，且通过该表面的微观凹谷向其表层渗透，使腐蚀加剧。提高零件的表面粗糙度质量，可以增强其抗腐蚀的能力。

4、影响零件的抗疲劳强度零件表面越粗糙，则对应力集中越敏感，特别是在交变应力的作用下，在零件的沟槽或圆角处，其影响更大，零件往往因此失效。因此，对于承受交变载荷的零件，若提高零件的表面粗糙度质量，可以明显地提高零件的抗疲劳强度。4.1.2表面粗糙度对零件使用性能影响2024/9/975、影响零件密封性粗糙不平的两个结合面，仅在局部点上接触，必然产生缝隙，影响密封性。提高零件的表面粗糙度质量，可以提高其密封性。6、其它影响此外，表面粗糙度对接触刚度、冲击强度、零件的美观及测量精度等也有很大的影响。因此，在零件的几何精度设计中，对表面粗糙度提出合理要求是一项不可缺少的重要内容。第4.2节

表面粗糙度的评定2024/9/984.2.1基本术语2024/9/991、取样长度（lr）取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线的长度，一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。取样长度的方向与轮廓总的走向一致。表面越粗糙，取样长度就应越大。选择取样长度，可以限制和减弱其他的截面轮廓形状误差，尤其是表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、评定长度、基准线和评定参数。4.2.1基本术语2024/9/9102、评定长度（ln）评定长度是指为了合理且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段长度，一般，评定长度ln=5lr；若被测表面比较均匀，选ln＜5lr；若被测表面均匀性差，选ln＞5lr

。4.2.1基本术语2024/9/9113、中线（基准线）中线（基准线）是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准。《表面粗糙度术语表面及其参数》规定下面两种中线作为基准线：（1）轮廓的最小二乘中线（m）轮廓的最小二乘中线m是指在取样长度内，具有理想直线形状的基准线，使轮廓上各点到该中线的距离（轮廓偏距）的平方之和为最小，即最小。4.2.1基本术语2024/9/9123、中线（基准线）（2）轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线指具有理想直线形状并在取样长度内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将轮廓划分为上下两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和，即F1+F2+···+Fn=F’1+F’2+···+F’n最小。4.2.2评定参数2024/9/9131、幅度参数（高度参数）（1）轮廓算术平均偏差Ra是指在取样长度lr内，被测轮廓上各点到基准线的距离

Zi的绝对值的算术平均值，用Ra表示，公式为：4.2.2评定参数2024/9/9142、幅度参数（高度参数）（2）轮廓最大高度Rz是指在取样长度lr内，被测轮廓的最大轮廓峰高Zpmax与最大轮廓谷深Zvmax之和的高度（两值均为正），即Rz=Zpmax+Zvmax。幅度参数Ra和Rz是必须标注的基本参数（两取一），数值越大表面越粗糙。4.2.2评定参数2024/9/9152、间距参数----附加参数轮廓单元的平均宽度Rsm

是指在取样长度lr内，轮廓单元宽度Xs的平均值。Rsm的数值越大，则表面越粗糙。轮廓单元是指一个表面粗糙度轮廓峰和一个轮廓谷的组合，用公式表示为：

式中Xsi--第i

个轮廓单元宽度；m--取样长度内所含轮廓单元个数。4.2.2评定参数2024/9/9163、混合参数（形状参数）----附加参数轮廓支承长度率Rmr(c)——是指在给定水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率，即所谓轮廓的实体材料长度Ml(c)是指在评定长度内，一平行于X轴的直线从峰顶线向下移一水平截距c时，与轮廓相截所得的各段截线长度之和，即4.2.2评定参数2024/9/9173、混合参数（形状参数）----附加参数对于不同的实际轮廓形状，在相同的取样长度内并给出相同的水平截距c，Rmr(c)越大，则表示零件表面凸起的实体部分就越大，承载面积就越大，因而接触刚度就越高，耐磨性能就越好，例如：在右图（a）与图（b）中，前者耐磨性能较好，后者较差。第4.3节

表面粗糙度参数值及其选用2024/9/9184.3.1表面粗糙度参数值2024/9/919评定表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国标GB/T《表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列选取。4.3.2表面粗糙度选用原则2024/9/920（1）幅度参数的选用：基本参数，可独立选用。参数值在0.025~6.3μm的，优先选用Ra。参数值＜0.025或＞6.3μm，选用Rz。（2）间距参数的选用不能独立选用，只有当幅度参数不能满足表面的功能要求时，才选取附加参数作为附加项目。Rsm主要在对涂漆性能有要求或冲压成形时选用。（3）混合参数的选用

Rmr(c)主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加选用。1、评定参数的选用4.3.2表面粗糙度选用原则2024/9/921合理选取表面粗糙度参数值的大小，对零件的工作性能和加工成本具有重要意义。选用总原则在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的参数值（除Rmr(c)外）。（1）从加工角度看表面粗糙度的参数值与加工方法联系紧密。2、参数值的选用加工方法表面粗糙度Ra/μm0.40.81.63.26.312.5磨削车削镗孔铣削4.3.2表面粗糙度选用原则2024/9/922（2）从设计角度看对有装配要求的配合表面、承载交变载荷的表面等，应选较小的表面粗糙度值；对某些非配合的表面则可以尽量选用较大的表面粗糙度值。（3）选取参数值的一般原则

1)同一零件工作表面粗糙度值小于非工作表面；2)摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面粗糙度值小；3)重要零件的圆角、沟槽处，应有较小的粗糙度；4)配合性质要求高的配合表面，受重载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度；间隙配合比过盈配合的表面粗糙度值小。2、参数值的选用4.3.2表面粗糙度选用原则2024/9/923（4）类比法选用表面粗糙度值在工程实际中，表面粗糙度和功能的关系十分复杂。一般尺寸公差、形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。设计时可采用经验统计资料，用类比法来选用。参见表5-10。设形状公差为T，尺寸公差为IT，可参照以下对应关系：若T≈0.6IT，则Ra≤0.05IT；Rz≤0.2ITT≈0.4IT，则Ra≤0.025IT；Rz≤0.1ITT≈0.25IT，则Ra≤0.012IT；Rz≤0.05ITT＜0.25IT，则Ra≤0.15T；Rz≤0.6T2、参数值的选用第4.4节

表面粗糙度符号和代号及其注法2024/9/9244.4.1表面粗糙度的符号2024/9/925由两条不等长的与标注表面成60°夹角的直线构成。1、基本图形符号2、扩展图形符号报告中用文字表示：APA-图a，MRR-图b，NMR-图c。4.4.1表面粗糙度的符号2024/9/9263、完整图形符号4、特殊图形符号图样上某个视图上构成封闭轮廓的各个表面有相同的表面结构要求时，也能够在图4的完整图形符号上加一圆圈，标准在工件封闭轮廓上。为了明确表面结构要求，除了标注表面结构参数和数值外，必要时应标注补充要求，包括传输带、取样长度、加工工艺、表面纹理方向、加工余量等。完整符号中，对表面结构的单一要求和补充要求应标注写在图所示指定位置。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9271、表面粗糙度代号a--第一表面粗糙度要求（单位um）；b--第二表面粗糙度要求（单位um）；c--加工方法，表面处理或其它工艺要求；d--加工纹理和方向符号；e--加工余量（单位mm）。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9281、表面粗糙度代号位置a和b的参数标注（1）上限或下限标注：表示双向极限应标注上限符号U和下限符号L。若同一参数具有双向极限要求时，在不引起歧义的情况下，可以不加U和L。若为单向下限值，必须加注L。（2）传输带标注：传输带是两个滤波器的截止波长值之间的范围。标注时，短波在前，长波在后，并用-符号隔开。只标一个滤波器时，也应保留隔断符号，来区别长波还是短波。不标注传输带时，短波默认0.0025mm波长，长波默认0.8mm波长。常用默认值，不标注传输带。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9291、表面粗糙度代号位置a和b的参数标注（3）参数代号标注：标注在传输带后，并用/符号隔开，注明Ra或Rz。（4）评定长度标注：若为默认评定长度5倍取样长度，可省略标注。若不等于5lr，则应注出取样长度个数。（5）极值判断和标注：如图上限为16%规则，下限为最大规则。当允许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，应在图样上标注其上限值或下限值。当要求表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上标注其最大值或最小值。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9301、表面粗糙度代号位置c的参数标注轮廓曲线的特征对实际表面结构参数值影响很大，标注的参数代号、参数值和传输带只作为表面结构要求，有时不一定能够完全准确地表示表面功能。加工工艺标在很大程度上决定了轮廓曲线的特征，因此一般应注明加工工艺。去除材料的车削加工非去除材料的覆膜加工4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9311、表面粗糙度代号位置d的参数标注如果需要控制零件表面的加工纹理方向，可按下图方法标注。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9321、表面粗糙度代号位置e的参数标注同一图样中，有多个加工工序的表面可标注加工余量。加工余量可以是加注在完整符号上的唯一要求。加工余量也可以同表面结构要求一起标注，表示加工零件形状的铸锻件图样中给出加工余量。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9331、表面粗糙度代号总原则表面结构（表面粗糙度）的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9342、表面粗糙度在图样中的注法标注在轮廓线或指引线上表面结构（表面粗糙度）可标注在轮廓线上，其符号应从材料外指向并接触表面。必要时，表面结构（表面粗糙度）符号也可用箭头或黑点的指引线引出标注。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9352、表面粗糙度在图样中的注法标注在特征尺寸的尺寸线上在不引起误解时，表面结构（表面粗糙度）符号也标注在给定的尺寸线上。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9362、表面粗糙度在图样中的注法标注在形位公差框格上表面结构（表面粗糙度）符号标注在形位公差框格上方。4.4.2表面粗糙度的代号及其注法2024/9/9372、表面粗糙度在图样中的注法标