表面粗糙度培训

1、XCE-M32-3 粗糙度测量基础,XCE-M32-3 周淼 10/5/2020,表面（粗糙度）结构,一、表面粗糙度的基本概念二、表面粗糙度的评定三、粗糙度参数及数值的选择,一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、美观程度都有重大影响。 为了正确地测量和评定表面粗糙度以及在零件图上正确地标注其要求，以保证零件的互换性，我国发布了 GB/T3505-2009产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 术语、定义及表面结构参数,一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，三者通常按波距（间距）来划分： 波距小于 1mm 的属于表面粗糙度； 波距在 110mm 的属于

2、表面波纹度； 波距大于 10mm 的属于形状误差。,1.认识加工表面：,机械加工过程中加工表面都会出现凹凸不平的细微差异，那么便于理解我们把凹凸的轮廓分别定义为波峰，波谷,2.产生的原因： 由于切削过程中的刀痕，切屑分离时的塑性变形，刀具与工件表面之间的摩擦以及工艺系统的高频振动等原因所形成。,工件,刀具,v,切屑,3.对零件使用性能的影响： 耐磨性 相互运动的两零件表面，只能在轮廓的峰顶间接触，当表面间产生相对运动时，峰顶的接触将对运动产生摩擦阻力，使零件磨损。 相互运动的表面越粗糙，实际有效接触面积就越小，压应力就越大，磨损就越快。,3.对零件使用性能的影响： 耐磨性 表面粗糙度影响润滑的

3、有效性，也影响润滑破坏以后粗糙峰之间碰撞的概率和严酷程度（应力水平和变形大小）。,3.对零件使用性能的影响： 配合性质的稳定性(间隙配合） 相互配合的表面微小峰被去掉后，它们的配合性质会发生变化。 对于有相对运动的间隙配合，工作过程中表面的微小峰被磨去，使间隙增大，影响原有的配合要求。,3.对零件使用性能的影响： 配合性质的稳定性（过盈配合） 相互配合的表面微小峰被去掉后，它们的配合性质会发生变化。 对于过盈配合，由于压入装配时，零件表面的微小峰被挤平而使有效过盈减小，降低了联结强度；,3.对零件使用性能的影响： 耐疲劳性,受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹易在微小谷的位置出现，这是因为在微观

4、轮廓的微小谷底处产生应力集中，使材料的疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。,3.对零件使用性能的影响： 耐疲劳性,受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹易在微小谷的位置出现，这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中，使材料的疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。,3.对零件使用性能的影响： 耐疲劳性,受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹易在微小谷的位置出现，这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中，使材料的疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。,3.对零件使用性能的影响： 耐疲劳性,受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹易在微小谷的位置出现，这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中，

5、使材料的疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。,3.对零件使用性能的影响： 耐疲劳性,受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹易在微小谷的位置出现，这是因为在微观轮廓的微小谷底处产生应力集中，使材料的疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。,3.对零件使用性能的影响： 抗腐蚀性,在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质，由于其与零件的材料不同，故而形成电位差，对零件产生电化学腐蚀。表面越粗糙，电化学腐蚀越严重。,3.对零件使用性能的影响： 抗腐蚀性,在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质，由于其与零件的材料不同，故而形成电位差，对零件产生电化学腐蚀。表面越粗糙，电化学腐蚀越严重。

6、,3.对零件使用性能的影响： 抗腐蚀性,在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质，由于其与零件的材料不同，故而形成电位差，对零件产生电化学腐蚀。表面越粗糙，电化学腐蚀越严重。,3.对零件使用性能的影响： 耐密封性（含油）,密封件表面存在微小的峰谷时，密封性变差。对于静态密封表面，密封面上的凸凹不平在密封面间留下微隙，会引起渗漏；对于动态密封表面，由于有相对运动，表面间应含有润滑油层，表面不能太光滑，以便储存润滑油。,3.对零件使用性能的影响： 表面接触刚度（曲轴轴颈）,由于表面的凸凹不平，实际表面间的接触面积有的只有公称面积的百分之几。接触面积愈小，单位面积受力就愈大，粗糙峰顶处的局部变

7、形也愈大，接触刚度便会降低，影响机件的工作精度和抗振性。,3.对零件使用性能的影响： 表面接触刚度（曲轴轴颈）,由于表面的凸凹不平，实际表面间的接触面积有的只有公称面积的百分之几。接触面积愈小，单位面积受力就愈大，粗糙峰顶处的局部变形也愈大，接触刚度便会降低，影响机件的工作精度和抗振性。,3.对零件使用性能的影响： 导电性与导热性,一方面由于表面的凸凹不平，实际表面间的接触面积减少，降低导电、导热效率；另一方面，由于界面间渗入氧气使导电导热性变坏，表面最好有突出的尖峰均布，以保障能划透阻碍导电、导热性能的氧化膜。,3.对零件使用性能的影响： 表面反射能力（镜子）,3.对零件使用性能的影响： 流

8、体流动阻力,流体在管道内发生紊流时，摩擦阻力就增大。管壁的相对粗糙度Rz/r的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小，流速愈大，则管壁粗糙度对摩擦损失的影响就愈大。（控制粗糙度及纹理方向）,3.对零件使用性能的影响： 流体流动阻力,流体在管道内发生紊流时，摩擦阻力就增大。管壁的相对粗糙度Rz/r的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小，流速愈大，则管壁粗糙度对摩擦损失的影响就愈大。（控制粗糙度及纹理方向）,3.对零件使用性能的影响： 流体流动阻力,流体在管道内发生紊流时，摩擦阻力就增大。管壁的相对粗糙度Rz/r的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小，流速愈大，则管壁粗糙度对摩擦损

9、失的影响就愈大。（控制粗糙度及纹理方向）,3.对零件使用性能的影响： 影响表面涂层质量（太光镀不上）,表面粗糙度会影响金属板的喷涂特性和喷涂表面的美观程度。 对于电镀的机体表面，建议采用车削或端铣，而不用磨削，并控制纹路间距和沟槽截面形状，以使镀层牢固。,二、表面（粗糙度）结构的评定,零件表面的粗糙度是否满足设计要求，需要进行测量和评定。 为了使测量和评定结果统一，根据国家标准的要求，应规定取样长度、评定长度、基准线和评定参数，且测量方向应垂直于表面的加工纹理方向。,1.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长度，用符号 lr 表示。 目的是限制、减弱波纹度、形状误差对测量结果的

10、影响。,二、表面（粗糙度）结构的评定,1.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长度，用符号 lr 表示。 取样长度应适当： 过短则不能反映表面的微观起伏程度； 过长则可能使测量结果受到波纹度甚至形状误差的影响。,二、表面（粗糙度）结构的评定,1.取样长度(lr) 从以下的系列中选取： 0.08，0.25，0.8，2.5，8.0 （mm）,二、表面（粗糙度）结构的评定,2.评定长度（ln 总长） 是指为了合理且较全面地反映整个表面的粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段最小长度，用符号 ln 表示。,二、表面（粗糙度）结构的评定,2.评定长度 目的是限制、减弱表面加工

11、不均匀性对测量结果的影响。评定长度可以包含一个或几个取样长度。一般取5个取样长度。,二、表面（粗糙度）结构的评定,3.基准线 通过测量手段获得表面轮廓曲线以后，需要提供一条定量评定表面粗糙度量值的基准线，作为计算各种参数的基础。 轮廓算术平均中线,二、表面（粗糙度）结构的评定,3.基准线 轮廓算术平均中线: 是指具有理想的直线形状并在取样长度lr 内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将实际轮廓分成上、下两个部分，且使上部分面积之和等于下部分面积之和。 F 1+ F 3 + = F 2 + F 4 +,二、表面（粗糙度）结构的评定,3.基准线 轮廓算术平均中线: F 1 + F 3 + = F 2

12、 + F 4 +,二、表面（粗糙度）结构的评定,4.评定参数 为了定量评定表面粗糙度轮廓，必须用参数及其数值来表示表面粗糙度轮廓的特征。包括： 微小峰、谷的幅度； 间距的大小； 通常采用下列幅度参数和间距参数。,二、表面（粗糙度）结构的评定,轮廓算术平均偏差Ra 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。,二、表面（粗糙度）结构的评定,轮廓算术平均偏差Ra 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。,二、表面（粗糙度）结构的评定,轮廓最大高度Rz 最大波峰与波谷之和 在取样长度 lr 内，最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷深

13、Zv之和的高度。Rz=Zp+ Zv,二、表面（粗糙度）结构的评定,轮廓最大高度Rz 最大波峰与波谷之和 在评定长度 ln 内，每个lr最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷深Zv之和的高度的平均值。Rz=（Zp1+ Zv1 ）+ （Zpn+ Zvn ） /5 （5倍取样长度）,二、表面（粗糙度）结构的评定,二、表面（粗糙度）结构的评定, Rmax 评价长度内轮廓最高点和最低点之间的距离注意Ra Rz是取样长度内,Rmax是评价长度内,取样长度是评价长度的一部分（1/5）,所以Rmax大于等于Ra Rz,轮廓支承长度率Rmr(c) 在评定长度ln内，一条平行于中线的直线从峰顶线向下移动到某一水平位置（移动

14、距离c）时，轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度ln之比（用百分率表示）。,二、表面（粗糙度）结构的评定,轮廓支承长度率Rmr(c) 轮廓支承长度率 Rmr(c) 与零件的实际轮廓形状有关，是反映零件表面耐磨性的指标。其他条件相同时，Rmr(c) 越大，支承面积越大，接触刚度越高，耐磨性能越好。,二、表面（粗糙度）结构的评定,轮廓支承长度率Rmr(c),二、表面（粗糙度）结构的评定,二、表面（粗糙度）结构的评定, RPK 超过中心区峰谷高度波峰平均高度，又成为初期磨损高度 Rk 为中心区峰谷高度，又称为有效负荷粗糙度 Rvk 从中心区下限到有效实体材料轮廓波谷的平均深度，反应了储存油量的深度

15、 以上由软件测量后直接计算得出 可以看出Rpk Rk 都根据波峰有关系，如果不合格那么可以推断出是高点太多，或者高点太高。,二、表面（粗糙度）结构的评定,可以看出Rpk Rk 都根据波峰有关系，如果不合格那么可以推断出是高点太多，或者高点太高。 波峰很规则但是有特别峰高 那么RK合格 RPK不合格 波峰不规则没有特别峰高 那么RK不合格 RPK合格,二、表面（粗糙度）结构的评定,表面粗糙度参数及其数值选用的合理与否，直接影响到机器的使用性能和寿命，特别是对装配精度要求高、运动速度要求高、密封性能要求高的产品，更具有重要的意义。,三、粗糙度参数及数值的选择,设计者在选用表面粗糙度的参数和数值时，应该从使用功能出发，并考虑包括载荷、润滑、材料、运动方向、速度、温度、成本等因素，经调查研究后予以确定。,三、粗糙度参数及数值的选择,在缺少充分资料的条件下，类似的设计和加工方法的经验，常能提供有用的参考和选择。以免采用不合理的技术要求和加工过程。,三、粗糙度参数及数值的选择,参数的选择： 与高度特性有关的评定参数是