5 表面粗糙度.ppt

1、第5章 表面粗糙度,主要内容,了解表面粗糙度机械零件对使用性能和寿命影响 掌握表面粗糙度的符号、代号 理解表面粗糙度的评定的基本术语和参数 熟悉表面粗糙度的标注方法 了解表面粗糙度的应用及检测,一、表面粗糙度的概念,零件表面，总会存在着由较小间距和峰谷组成的微量高低不平的痕迹，表述这些峰谷的高低程度和间距状况的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。 表面粗糙度属微观几何形状误差，它也是表面结构的主要参数。表面粗糙度反映的是零件被加工表面上的微观几何形状误差。它由加工过程中加工过程中的刀痕、刀具和零件间的摩擦、切削分离时金属层的塑性变形，以及工艺系统的高频振动等原因形成的。它不同于由机床几何精度方面

2、的误差引起的宏观几何形状误差，也不同于在加工过程中由机床工具工件系统的振动、发热、回转体不平衡等因素引起的，介于宏观和微观几何形状误差之间的表面波度，而是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的几何形状特性。,零件表面的实际情况同时存在着形状误差、表面粗糙度、表面波度三种误差。这三类误差一般按其波形起伏间距与幅值h的比值大小来划分,比值小于40属表面粗糙度,比值为401000属表面波度,比值大于1000为形状误差,如下图所示为某工件表面实际轮廓误差曲线，将这一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误差曲线：,二、表面粗糙度与零件使用性能的关系,表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以

3、下几方面：,1影响摩擦、磨损,2影响配合性质,3影响抗腐蚀性,4影响抗疲劳强度,5影响接触刚度,6影响结合密封性,（1）对摩擦和磨损的影响,具有微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶发生接触。,（2）对配合性能的影响,对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。,（3）对抗腐蚀性的影响,粗糙的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。,（4）对疲劳强度的影响,零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变载荷时，对应力集中就越敏感，使疲劳强度降低，导致零

4、件表面产生裂纹而损坏。,（5）对接触刚度的影响,接触刚度影响零件的工作精度和抗振性。这是由于表面粗糙度使表面间只有一部分面积接触。一般情况下，实际接触面积只有公称接触面积的百分之几。因此，表面越粗糙受力后局部变形越大，接触刚度也越低。,（6）对结合面密封性的影响,粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。因此，降低表面粗糙度，可提高其密封性。,（7）密封性、外观质量、表面涂层质量,GBT 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； GBT 10311995表面粗糙度 参数及其数值； GB/T 1312006产品几何技术规范（GPS）

5、技术产品文件中表面结构的表示法。,三、表面粗糙度国家标准,四、表面粗糙度评定基本术语,1取样长度（lr） 用于评定表面粗糙度时所规定的一段基准长度。,2评定长度（ln） 用于评定表面粗糙度时所必须一段表面长度。,3基准线（中线）,轮廓的最小二乘中线 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内使轮廓线上各点的轮廓偏距Z的平方和为最小。,(2) 轮廓的算术平均中线 指具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致并由该线划分轮廓使上下两边的面积相等的的基准线。,F1F2FnS1S2Sm,五、评定表面粗糙度的参数,(1) 轮廓算术平均偏差Ra 在取样长度内被测轮廓上各点至基准线距离的算术平均值。

6、,（2）十点平均高度Rz 在取样长度内，5个最大的轮廓峰高Yp平均数与5个最大的轮廓谷深Yv平均数之和。,（3）轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。,Ry|ypmax|yvmax|,（4） 轮廓微观不平度的平均间距Sm 含有一个与中线有交点轮廓峰和谷的一段中线长度Smi，称为轮廓微观不平度间距。 在取样长度上，轮廓微观不平度间距的平均值，称之为轮廓微观不平度平均间距。,（5 ）轮廓单峰平均间距S 两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度Si，称为单峰间距。 在取样长度上，单峰间距的平均值，称为单峰平均间距。,（6）轮廓支承长度率tp 一平行于中线且与轮廓峰顶线相距

7、为C的线与轮廓峰相截所得到的各段截线bi之和，称为轮廓支承长度。 轮廓支承长度与取样长度之比称为轮廓支承长度率tp。,表面粗糙度符号,六、表面粗糙度符号、代号及标注,a1、a2粗糙度高度参数代号及其数值 (m)；参数为Ra时，参数值前不注符号；参数为Ry或Rz时，参数值前必须注出相应的参数符号,b加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等,c取样长度(mm)或波纹度（m）,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)或轮廓支承长度率(%),附加标注示例,取样长度2.5mm,加工方法（铣削）,总加工余量（5mm）,表面加工纹理方向,部分加工纹理方向符号,（2）当要求在表面粗

8、糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值；,（1）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，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；,说明,表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面,齿轮工作表面的粗糙度注法,同一表面粗糙度要求不同的注法,改错,改正后,七、表面粗糙度评定参数及数值的选用,1. 评定参数的选择 对大多数表面而言， Ra、 Rz是国标规定必须标注的参数。 Ra最常用，因为它反映轮廓信息最多，能较完整、全面地表达零件表面微观几何特征。 国家标

9、准推荐：在常用数值（Ra0.0256.3m，Rz 0.125m）内，应优先选用Ra参数。 Rz也是一个常用的基本评定参数，常用于测量部位小、峰谷小或有疲劳强度要求的零件表面的评定。 （1） 优先选用Ra； （2） 超精加工表面用Rz； Ra 、Rz联用，常用于控制表面微观裂纹。 对于附加评定参数，一般不能作为独立参数选用，只有少数零件的重要表面且有特殊使用要求时才选用。 轮廓微观不平度的平均间距主要在对涂漆性能，冲压成形时抗裂纹、抗震、抗腐蚀、减少流体流动摩擦阻力等有要求时选用。 轮廓支承长度率主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加选用。,2参数值的选择 表面粗糙度参数值的选用原则是在满足零

10、件表面功能要求的前提下，尽可能选取较大的表面粗糙度数值。具体设计时，一般可根据经验及应用示例，用类比法来选用。当参数值初步确定之后，应对比具体工作条件作适当的调整。 (1) 同一零件上，工作表面的Ra或Rz值比非工作表面小。 (2) 磨擦表面Ra或Rz值比非磨擦表面小。 (3) 运动速度越高，单位面积上承受的压力越大，表面粗糙度要求越高。 (4) 对配合性质的稳定性要求较高的零件表面，其表面粗糙度要求也应较高。 (5) 配合性质相同时，小尺寸结合面比大尺寸结合的表面粗糙度要求高；公差等级相同时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度要求高。 (6) 承受交变载荷的表面及容易引起应力集中的部分，如圆角、沟槽等，表面粗糙度要求应较高。 (7) 要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面粗糙度要求应较高。,（8）与尺寸公差、表面形状公差协调一致。 一般来说，尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度要求也高。但表面粗糙度参数值和尺寸公差、表面形状公差之间并不存在确定的函数关系，如手轮、手柄的尺寸公差较大，但表面粗糙度要求却较高。一般情况下，它们之间有一定的对应关系。设表面形状公差为T，尺寸公差值为IT，可参照以下对应关系：,若 T0.6 IT， 则Ra0.05 I