1、第一节表面粗糙度的评定,表面粗糙度讲义,第一节表面粗糙度的评定,一.基本概念无论是经切削加工或用其它方法所获得的零件表面，总存在着几何形状误差,包括： 1.表面宏观几何形状误差(形状误差)、 2.表面波纹度(波度) 3.微观几何形状误差(表面粗糙度)，如图51。 表面粗糙度(Surface Roughness)是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。通常它的波距()小于1 mm。,二.表面粗糙度对零件使用性能的影响 1.对摩擦和磨损的影响零件实际表面越粗糙，摩擦系数越大，因摩擦而消耗的能量也越大。此外，表面越粗糙，配合表面间的实际有效接触面就越小，随单位面积压力的增大，表面更
2、易磨损。 2.对工作精度的影响 表面粗糙不平，将减少实际有效接触面积，在相同负荷下，接触表面的单位面积压力大，使表面层的局部变形增大，降低接触刚度，影响机器和仪器的工作精度。,3.对配合性质的影响 对于间隙配合，由于表面粗糙不平，会因磨损而使间隙迅速增大。对于过盈配合，粗糙表面轮廓的峰顶在装配时被挤平，实际有效过盈减小。对于过渡配合表面粗糙也有使配合变松的影响。 4.对疲劳强度的影响 零件表面越粗糙，对应力集中越敏感，特别是在交变载荷下，影响更为严重，将使零件表面产生裂痕而损坏。 5.对耐腐蚀性的影响 表面越粗糙，积聚在零件表面上的腐蚀性气体或液体也越多，并通过谷底向金属内部渗透，使腐蚀加剧。
3、,此外，表面粗糙度对零件结合的密封性，对流体流动的阻力以及对机器、仪器的外观质量都有很大影响。 三.表面粗糙度的基本术语 1.取样长度 l取样长度是指评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度。规定和选择这段长度是为限制和削弱表面波纹度(波距在110mm之间)对表面粗糙度测量结果的影响。在所选取的取样长度内，一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。,2.评定长度ln由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性，规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或几个取样长度，称为评定长度ln。评定长度一般按5个取样长度来确定。如图51所列。,3.评定表面粗糙度的基准线评定表面粗
4、糙度参数值大小的一条参考线称为基准线。 基准线有以下两种：(1)轮廓最小二乘中线 m 轮廓的最小二乘中线是根据实际轮廓用最小二乘法来确定，即在取样长度内，使轮廓上各点至一条假想线的距离的平方和为最小(见图51 a)。,这条假想线即为最小二乘中线。(2)轮廓算术平均中线 m 在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上下两部分，且使上部面积之和等于下部分面积之和，如图51 b所示，即：F1+F3+F2n-1=F2+F4+F2n这条假想的线即为轮廓算术平均中线。通常用目测估计来确定轮廓算术平均中线，并以 此作为评定表面粗糙度数值的基准线。,四.表面粗糙度评定参数及其数值 1.表面粗糙度评定参数表面粗
5、糙度的评定参数，是用来定量描述零件 表面微观几何形状特征的。三个高度参数： 轮廓算术平均偏差(Ra)、微观不平度十点高度(Rz) 和轮廓最大高度(Ry)三个。三个附加（间距）参数： 轮廓不平度的平均间距(Sm)、轮廓单峰平均间距(S) 和轮廓支承长度率(tp)三个附加参数。,(1)轮廓算术平均偏差 Ra 在取样长度l范围内，被测轮廓线上各点至基准线的距离的算术平均值，称为算术平均偏差 Ra (见图5-2),(2)微观不平度十点平均高度Rz 在取样长度l范围内，被测表面上5个最大的轮廓 峰高平均值与5个最大的谷底深的平均值之和称为十 点平均高度Rz，如图5-3所示,(3)轮廓最大高度Ry 在取样
6、长度l范围内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之 间的距离为轮廓最大高度 Ry (如图5-4所示)。Ry值是微观不平度十点中最高点和最低点至中线的垂 直距离之和，不如Rz值反映的几何特性准确。,(4)轮廓微观不平度的平均间距 Sm含有一个轮廓峰(与中线有交点的峰)和相邻轮廓谷(与 中线有交点的谷)的一段中线长度Smi，称为轮廓微观不平度 间距。在取样长度内轮廓微观不平度间距的平均值，称之为 轮廓微观不平度的平均间距。 (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(见图 54)，称为轮廓单峰的间距。在取样长度内，轮廓单峰间 距的平均值，称之为轮廓单峰平均间距。 (6)轮廓支承长
7、度率tp 一根平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C的线与轮廓峰 相截所得到的各段截线bi之和，称之为轮廓支承长度。(如图5-4所示),tp值是对应于不同水平截距(c)而给出的。水平截距C可 用微米或Ry的百分比表示。在表面粗糙度的三个基本参数Ra、Rz、Ry中，标准推荐 优先选用Ra当对表面粗糙度除了有高度要求外，还有密封 性和耐磨性要求，这时就要考虑选择附加参数Sm、S、tp 。2.表面粗糙度的参数值以上所述的几种评定数值已标准化，设计时应按国家标 准GBT10311995表面粗糙度参数及其数值规定的参 数值系列进行选取(如表5-2表5-5所示)。注意，选用轮廓支承长度率参数时，必须同时给出轮廓
8、 水平截距C值。,第二节表面粗糙度的选择及其标注,一.表面粗糙度参数及参数值的选择1.表面粗糙度评定参数的选择评定表面粗糙度的六个评定参数:Ra、Rz、Ry 三 个高度参数为基本参数，Sm、S、tp为三个附加参数。1)如果表面没有特殊要求时，一般仅选用高度参 数。推荐优先选用Ra值 ，但以下情况不宜选用Ra。a.当表面过于粗糙(Ra6.3m)或太光滑 (RaO.025m)时，可选用Rz。b当零件材料较软时，不能选用Ra。c如果测量面积很小，在取样长度内，轮廓的 峰或谷少于五个时，Rz也难于进行测量，这时可以 选用Ry值。,2)当表面有特殊功能要求时，为了保证功能要求，提高产品 质量，这时可以同
9、时选用几个参数综合控制表面质量。 2.表面粗糙度参数值的选择 表面粗糙度参数值选择的合理与否，对产品的使用性能 有很大的影响，直接关系到产品的质量和制造成本。在满足 功能要求的前提下，应尽可能选用较大的粗糙度数值。 1）一般选择原则a 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。b 摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小 c 受循环载荷的表面及易引起应力集中的部分(如圆角、沟 槽)，表面粗糙度参数值要小。 d 配合性质要求高的结合表面 ，都应取较小的粗糙度参数 值。,e 配合性质相同，零件尺寸越小则表面粗糙度参数值应越 小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度
10、 参数值要小。常用表面粗糙度的参数值及表面粗糙度参数值与所适应 的零件表面，选择时可参考表56及表57。 2)参数值的选用方法在选择参数值时，通常可参照一些经过验证的实例，用 类比法来确定。 二.表面粗糙度符、代号及其标注 1. 表面粗糙度的符号 按GBT 1311993，在图样上表示表面粗糙度的符号有五 种，见表58。,2.表面粗糙度的代号在表面粗糙度符号中，要求注写上若干必要的表面特征规 定，其表面特征各项规定的注写位置如图57所示。由粗糙 度符号和各种必要的特征规定，共同组成表面粗糙度的代号。图中 a1，a2粗糙度高度参数代号及其数值(m)；b加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；
11、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。通常图样只标注高度参数(Ra、Rz、Ry)，其余各项规定在 需要时才标注。,三.表面粗糙度符号、代号在图样上的标注1) 在图样上标注表面粗糙度符号、代号时， 一般应将其 标注在可见轮廓线、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被注表面，如图511、图 512所示。 2) 表面粗糙度代号中数字及符号的方向，必须按图511、 图512的规定标注。 3) 其他标注示例参见图513图515。,第三节表面粗糙度的测量,常用表面粗糙度测量的方法有比较法、光切法、干涉法 和印模法 一、比较法比较法是将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较 。 二、光切法应用“光切原理”来测量表面粗糙度的方法称之为光切法。 常用的仪器是双管显微镜。 三、干涉法干涉法是利用光波干涉原理来测量表面粗糙度。 四、印模法 利用石腊、低熔点合金或其他印模材料，压印在被测零件 表面，取得被测表面的复印模型，放在显微镜上间接地测量 被检验表面的粗糙度。,谢谢大家,
