机械精度设计与检测技术 第4章-表面结构与检测

第1章绪

论第2章尺寸精度设计与检测第3章几何精度设计与检测第4章表面精度设计与检测第5章渐开线圆柱齿轮的精度设计第6章典型零部件精度设计第4章表面精度设计与检测1概述2表面粗糙度的评定3表面粗糙度参数的选用4表面粗糙度的标注5表面结构精度的检测概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测1.表面粗糙度的概念表面粗糙度（波距小于1mm）形状误差（波距大于10mm并无明显周期性变化）λ放大的实际表面轮廓图4-1表面几何形状误差波纹度（波距在1mm-10mm之间并呈周期性变化）概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测表面粗糙度是评定机器零件盒产品质量的重要指标，表面粗糙度轮廓越小，则表面越光滑。2.表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响(1)对摩擦、磨损的影响(2)对疲劳强度的影响(3)对抗腐蚀性的影响(4)对配合性质的影响(5)对结合密封性的影响概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测1.取样长度和评定长度2.评定基准3.表面粗糙度的评定参数概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测取样长度：是在X轴方向判别被评定轮廓的不规则特征的长度。一般应含5个以上的峰谷。

基准线lnlrlrlrlrlr图4-2取样长度和评定长度1.取样长度和评定长度(1)取样长度lr/

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≥0.008～0.02≥0.025～0.10＞0.013～0.040.080.4＞0.02～0.1＞0.10～0.50＞0.04～0.130.251.25＞0.1～2.0＞0.50～10.0＞0.13～0.40.84.0＞2.0～10.0＞10.0～50.0＞0.4～1.32.512.5＞10.0～80.0＞50～320＞1.3～48.040.0取标准评定长度ln＝5lr。若被测表面比较均匀，可选ln＜5lr；若均匀性差，可选ln＞5lr。(2)评定长度ln表4-1取样长度和评定长度的选用值（GB/T1031-2009）概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测零件实际表面轮廓图4-3表面轮廓表面轮廓：是一个指定平面与实际表面相交所得的轮廓线。2.评定基准概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测lrZi最小二乘中线图4-4表面粗造度轮廓的最小二乘中线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。中线有两种：(1)轮廓最小二乘中线概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测算术平均中线lrF1′F2′Fi′F1F2Fi(2)轮廓算术平均中线图4-5表面粗造度轮廓的算术平均中线概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测Ⅰ.轮廓的算术平均偏差Ra图4-6轮廓算术平均偏差Ra的确定近似为(1)幅度参数Raxznziz1z2lr概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测3.表面粗糙度的评定参数(1)幅度参数(2)附加参数z概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测Ⅱ.轮廓的最大高度Rz在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷深Zv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz=|Zp|+|Zv|

Zp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1Rz中线Zv1Zv2图4-7表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定Rz常与Ra联用，用来控制微观不平度的谷深，从而达到控制表面微观裂缝的目的，常用于受交变应力作用的工作表面，如齿廓表面。此外，当被测表面段很小（不足一个取样长度），不适宜采用Ra评定时，也常采用Rz。Ra值能客观地反映表面微观几何形状高度方面的特性，是普遍采用的评定参数，但Ra值一般是用触针式轮廓仪测得的，因此不能用于过于粗糙或太光滑表面的评定。Ra值越大，则表面越粗糙。概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。其在中线上的长度称为单元宽度。在一个取样长度lr范围内，所有轮廓单元宽度的平均值就是轮廓单元的平均宽度，用符号Rsm表示。Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1lr中线图4-8轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度Ⅰ.轮廓单元的平均宽度Rsm（间距参数）概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测(1)附加参数轮廓支承长度率与零件表面的微观轮廓形状有关，是反映零件表面耐磨性能的指标。Ⅱ.轮廓支承长度率Rmr（c）（曲线参数）概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测Rmr（c）值越大零件表面凸起的实体部分就越大，承载面积就越大，接触刚度也就越高，耐磨性就越好。1.评定参数的选用设计人员一般可根据选用原则，选定一个或几个表面粗糙度的评定参数，来表达设计的精度要求。GB/T1031-2009推荐：Ra值在0.025~6.3的范围内，可用电动轮廓仪方便测出Ra值，应优先选用Ra值；Ra值在6.3~100和0.008~0.020的范围内，可用光切显微镜和干涉显微镜测出Rz值，应优先选用Rz值。表面粗糙度轮廓评定参数的选用原则是：根据零件的工作条件和使用性能的要求，在考虑表征零件表面的几何特性和表面功能参数的同时，应考虑表面粗糙度检测仪器的测量范围和工艺的经济性。概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测1.在满足功能要求的情况下,尽量选用较大的参数值2.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3.摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度轮廓参数值要小。2.评定参数值的选用表面粗糙度参数值的选用原则：首先满足功能要求，其次是考虑经济性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些。具体原则如下：概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测4.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；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。5.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。6.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，表面的粗糙度参数值要小。7.配合性质相同，零件尺寸越小，表面粗糙度参数值应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的粗糙度参数值应小。概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测轮廓算术平均偏差轮廓最大高度轮廓单元的平均宽度

轮廓的支承长度率

0.0120.8500.0251.61000.0060.410500.0251.61000.053.22000.01250.815600.053.2

0.16.34000.0251.620700.16.3

0.212.58000.053.225800.212.5

0.42516000.16.330900.425

0.850

0.212.540

概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测表4-2表面粗糙度评定参数Ra、Rz、Rsm、Rmr(c)

基本系列数值概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测表4-3表面粗糙度参数值的选用实例概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测表4-4表面粗糙度参数值的选用实例概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测1.表面结构的图形符号及其表示方法Ⅰ.表面粗糙度的符号表4-3表面结构图形符号概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测1.表面结构的图形符号及其表示方法Ⅰ.表面粗糙度的符号概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测图4-9对周边各表面有相同的表面结构要求的标注位置a处——标注表面结构参数代号及其极限值，幅度参数和间距参数以μm为单位表示；位置b处——注写第二个表面结构要求，若更多的表面结构参数要求，每增加标注一项参数则增加一行，图形符号也要随着增高；位置c处——注写加工方法、表面处理、涂层或其他加工工艺要求等，例如车、磨、镀等加工表面；位置d处——注写所要求的表面纹理和纹理方向；ebd

图4-10参数及附加要求标注位置Ⅱ.表面粗糙度的符号的组成与标注ac概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测位置e处——注写加工余量（mm）；概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测图4-12注写加工方法、表面处理、涂层或其他加工工艺要求图4-10多个表面粗糙度极限要求图4-11单一表面粗糙度要求的完整标注概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测符号解释示例符号解释示例纹理平行于视图所在投影面纹理呈近似同心圆与表面中心相关纹理垂直于视图所在投影面纹理呈近似放射状与表面中心相关纹理呈两斜向交叉且与视图所在投影面相交纹理呈微粒、凸起，无方向纹理呈多方向注：如果表面纹理不能清晰地用这些符号表示，必要时，可以在图样上加注说明。表4-4表面纹理的标注概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测图4-13加工余量的注法图4-14表面结构所要求的注写方向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(1)标注在轮廓线上或指引线上图4-15表面结构要求在轮廓线上的标注2.表面结构要求在图样和其他技术产品文件中的注法概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测(2)标注在特征尺寸线上图4-16用指引线引出标注表面结构要求图4-17表面结构要求标注在尺寸线上概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测(3)标注在几何公差框格上图4-18表面结构要求标注在几何公差框格的上方(4)标注在延长线上

图4-19表面结构要求标注在圆柱特征的延长线上概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测（5）标注在圆柱和棱柱表面上图4-20圆柱和棱柱的表面结构要求的标注概述表面粗糙度的评定粗糙度参数的选用表面粗糙度的标注表面结构精度检测表面粗糙度轮廓的检测方法主要有比较法、针描法、光切法、干涉法、激光反射法、激光全息法和几何表面三维测量法等。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