表面粗糙度課件

1、 第五章 表面粗糙度 第一節(jié)表面粗糙度的評(píng)定 一、基本概念 無(wú)論是經(jīng)切削加工或用其它方法所獲得的零件 表面，總存在著幾何形狀誤差,包括： 1 、表面宏觀幾何形狀誤差(形狀誤差)、 2 、表面波紋度(波度) 3 、微觀幾何形狀誤差(表面粗糙度)，如圖51。 表面粗糙度(Surface Roughness)是指加工表面上 具有較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。 通常它的波距()小于1 mm。 表面粗糙度對(duì)零件使用性能的影響 一、對(duì)摩擦和磨損的影響 零件實(shí)際表面越粗糙，摩擦系數(shù)越大，因摩擦 而消耗的能量也越大。此外，表面越粗糙，配合表 面間的實(shí)際有效接觸面就越小，隨單位面積壓力的 增大，表面更

2、易磨損。 二、對(duì)工作精度的影響 表面粗糙不平，將減少實(shí)際有效接觸面積，在 相同負(fù)荷下，接觸表面的單位面積壓力大，使表面 層的局部變形增大，降低接觸剛度，影響機(jī)器和儀 器的工作精度。 三、對(duì)配合性質(zhì)的影響 對(duì)于間隙配合，由于表面粗糙不平，會(huì)因磨損而 使間隙迅速增大。對(duì)于過(guò)盈配合，粗糙表面輪廓的 峰頂在裝配時(shí)被擠平，實(shí)際有效過(guò)盈減小。對(duì)于過(guò) 渡配合表面粗糙也有使配合變松的影響。 四、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 零件表面越粗糙，對(duì)應(yīng)力集中越敏感，特別是在 交變載荷下，影響更為嚴(yán)重，將使零件表面產(chǎn)生裂 痕而損壞。 五、對(duì)耐腐蝕性的影響 表面越粗糙，積聚在零件表面上的腐蝕性氣體或 液體也越多，并通過(guò)谷底向金屬內(nèi)部

3、滲透，使腐蝕 加劇。 此外，表面粗糙度對(duì)零件結(jié)合的密封性，對(duì)流 體流動(dòng)的阻力以及對(duì)機(jī)器、儀器的外觀質(zhì)量都有很 大影響。 二、表面粗糙度的基本術(shù)語(yǔ) (一)取樣長(zhǎng)度 l 取樣長(zhǎng)度是指評(píng)定表面粗糙度時(shí)所規(guī)定的一段 基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。規(guī)定和選擇這段長(zhǎng)度是為限制和削弱 表面波紋度(波距在110mm之間)對(duì)表面粗糙度測(cè) 量結(jié)果的影響。在所選取的取樣長(zhǎng)度內(nèi)，一般應(yīng)包 含五個(gè)以上的輪廓峰和輪廓谷。 (二)評(píng)定長(zhǎng)度ln 由于加工表面有著不同程度的不均勻性，為了 充分合理地反映某一表面的粗糙度特性，規(guī)定在評(píng) 定時(shí)所必須的一段表面長(zhǎng)度，它包括一個(gè)或幾個(gè)取 樣長(zhǎng)度，稱為評(píng)定長(zhǎng)度ln。 評(píng)定長(zhǎng)度一般按5個(gè)取樣長(zhǎng)度來(lái)確定。如表

4、51 所列。 (三)評(píng)定表面粗糙度的基準(zhǔn)線 評(píng)定表面粗糙度參數(shù)值大小的一條參考線稱為基準(zhǔn) 線?；鶞?zhǔn)線有以下兩種： (1)輪廓最小二乘中線 m 輪廓的最小二乘中線是 根據(jù)實(shí)際輪廓用最小二乘法來(lái)確定，即在取樣長(zhǎng) 度內(nèi)，使輪廓上各點(diǎn)至一條假想線的距離的平方 和為最小(見圖51 a) 。 2 1 min n i i y 這條假想線即為最小二乘中線。 (2)輪廓算術(shù)平均中線 m 在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，由一條 假想線將實(shí)際輪廓分成上下兩部分，且使上部面積之 和等于下部分面積之和，如圖51 b所示，即 F1+F3+F2n-1=F2+F4+F2n 這條假想的線即為輪廓算術(shù)平均中線。 通常用目測(cè)估計(jì)來(lái)確定輪廓算術(shù)平均中

5、線，并以 此作為評(píng)定表面粗糙度數(shù)值的基準(zhǔn)線。 三、表面粗糙度評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值 (一)表面粗糙度評(píng)定參數(shù) 表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)，是用來(lái)定量描述零件 表面微觀幾何形狀特征的。 三個(gè)高度參數(shù)： 輪廓算術(shù)平均偏差(Ra)、微觀不平度十點(diǎn)高度(Rz) 和輪廓最大高度(Ry)三個(gè)。 三個(gè)附加（間距）參數(shù)： 輪廓不平度的平均間距(Sm)、輪廓單峰平均間距(S) 和輪廓支承長(zhǎng)度率(tp)三個(gè)附加參數(shù)。 (1)輪廓算術(shù)平均偏差 Ra 在取樣長(zhǎng)度l范圍內(nèi)，被測(cè)輪廓線上各點(diǎn)至基準(zhǔn)線 的距離的算術(shù)平均值，稱為算術(shù)平均偏差 Ra (見圖5- 2)，即 （5-1） 或近似計(jì)為： (5-1) 0 1 ( ) l a Ry

6、x dx l 1 1 n ai i Ry n 式中 n在取樣長(zhǎng)度內(nèi)所測(cè)點(diǎn)的數(shù)目。 測(cè)得值Ra 越大，則表面越粗糙。 (2)微觀不平度十點(diǎn)平均高度Rz 在取樣長(zhǎng)度l范圍內(nèi)，被測(cè)表面上5個(gè)最大的輪廓 峰高平均值與5個(gè)最大的谷底深的平均值之和稱為十 點(diǎn)平均高度Rz，如圖5-3所示，用下式表示: 測(cè)得的Rz值越大，則表面越粗糙。 55 11 5 pivi ii yy Rz (3)輪廓最大高度Ry 在取樣長(zhǎng)度l范圍內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線 之間的距離為輪廓最大高度 Ry (如圖5-4所示)。 Ry值是微觀不平度十點(diǎn)中最高點(diǎn)和最低點(diǎn)至中線的 垂直距離之和，不如Rz值反映的幾何特性準(zhǔn)確。 (4)輪廓微觀不

7、平度的平均間距 Sm 含有一個(gè)輪廓峰(與中線有交點(diǎn)的峰)和相鄰輪廓 谷(與中線有交點(diǎn)的谷)的一段中線長(zhǎng)度Smi，稱為輪 廓微觀不平度間距。在取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓微觀不平度 間距的平均值，稱之為輪廓微觀不平度的平均間距。 如圖5-4所示。用公式表示為 1 1 n mmi i SS n (5)輪廓單峰平均間距 S 兩相鄰輪廓單峰的最高點(diǎn)在中線上的投影長(zhǎng)度 Si(見圖54)，稱為輪廓單峰的間距。在取樣長(zhǎng)度 內(nèi)，輪廓單峰間距的平均值，稱之為輪廓單峰平均 間距。 1 1 n i i SS n (6)輪廓支承長(zhǎng)度率tp 一根平行于中線且與輪廓峰頂線相距為C的線 與輪廓峰相截所得到的各段截線bi(如圖5-4所示)

8、之 和，稱之為輪廓支承長(zhǎng)度 。 p 1 n pi i b 輪廓支承長(zhǎng)度 與取樣長(zhǎng)度 l 之比，稱為輪 廓支承長(zhǎng)度率。 p 100% p p t l tp值是對(duì)應(yīng)于不同水平截距(c)而給出的。水平截 距C可用微米或Ry的百分比表示。 在表面粗糙度的三個(gè)基本參數(shù)Ra、Rz、Ry中，標(biāo) 準(zhǔn)推薦優(yōu)先選用Ra當(dāng)對(duì)表面粗糙度除了有高度要求外， 還有密封性和耐磨性要求，這時(shí)就要考慮選擇附加參 數(shù)Sm、S、tp 。 (二)表面粗糙度的參數(shù)值 以上所述的幾種評(píng)定數(shù)值已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng) 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT10311995表面粗糙度參數(shù)及 其數(shù)值規(guī)定的參數(shù)值系列進(jìn)行選取(如表5-2表 5-5所示)。 注意，選用輪廓支

9、承長(zhǎng)度率參數(shù)時(shí)，必須同時(shí) 給出輪廓水平截距C值。 第二節(jié)表面粗糙度的選擇及其標(biāo)注 一、表面粗糙度參數(shù)及參數(shù)值的選擇 (一)表面粗糙度評(píng)定參數(shù)的選擇 評(píng)定表面粗糙度的六個(gè)評(píng)定參數(shù):Ra、Rz、Ry 三個(gè)高度參數(shù)為基本參數(shù)，Sm、S、tp為三個(gè)附加 參數(shù)。 1) 如果表面沒有特殊要求時(shí)，一般僅選用高度參 數(shù)。推薦優(yōu)先選用Ra值 ，但以下情況不宜選用Ra。 a當(dāng)表面過(guò)于粗糙(Ra6.3m)或太光滑 (RaO.025m)時(shí)，可選用Rz。 b當(dāng)零件材料較軟時(shí)，不能選用Ra。 c如果測(cè)量面積很小，在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓的峰 或谷少于五個(gè)時(shí)，Rz也難于進(jìn)行測(cè)量，這時(shí)可以選 用Ry值。 2)當(dāng)表面有特殊功能要求時(shí)

10、，為了保證功能要求， 提高產(chǎn)品質(zhì)量，這時(shí)可以同時(shí)選用幾個(gè)參數(shù)綜合控 制表面質(zhì)量。 (二)表面粗糙度參數(shù)值的選擇 表面粗糙度參數(shù)值選擇的合理與否，對(duì)產(chǎn)品的 使用性能有很大的影響，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和 制造成本。在滿足功能要求的前提下，應(yīng)盡可能選 用較大的粗糙度數(shù)值。 1一般選擇原則 1) 同一零件上，工作表面的粗糙度參數(shù)值小于非工 作表面的粗糙度參數(shù)值。 2) 摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小 3) 受循環(huán)載荷的表面及易引起應(yīng)力集中的部分(如 圓角、溝槽)，表面粗糙度參數(shù)值要小。 4) 配合性質(zhì)要求高的結(jié)合表面 ，都應(yīng)取較小的粗 糙度參數(shù)值。 5) 配合性質(zhì)相同，零件尺寸越小則表面粗糙度

11、參數(shù) 值應(yīng)越?。煌痪鹊燃?jí)，小尺寸比大尺寸、軸比 孔的表面粗糙度參數(shù)值要小。 常用表面粗糙度的參數(shù)值及表面粗糙度 參數(shù)值與所適應(yīng)的零件表面，選擇時(shí)可參考 表56及表57。 2參數(shù)值的選用方法 在選擇參數(shù)值時(shí)，通?？蓞⒄找恍┙?jīng)過(guò)驗(yàn)證的實(shí) 例，用類比法來(lái)確定。 二、表面粗糙度符、代號(hào)及其標(biāo)注 (一) 表面粗糙度的符號(hào) 按GBT 1311993，在圖樣上表示表面粗糙度的 符號(hào)有五種，見表58。 (二)表面粗糙度的代號(hào) 在表面粗糙度符號(hào)中，要求注寫上若干必要的表面 特征規(guī)定，其表面特征各項(xiàng)規(guī)定的注寫位置如圖 57所示。由粗糙度符號(hào)和各種必要的特征規(guī)定， 共同組成表面粗糙度的代號(hào)。 圖中 a1，a2粗

12、糙度高度參數(shù)代號(hào)及其數(shù)值(m)； b加工要求、鍍覆、涂覆、表面處理或其他說(shuō) 明等； c取樣長(zhǎng)度(mm)或波紋度(m)； d加工紋理方向符號(hào)； e加工余量(mm)； f粗糙度間距參數(shù)值(mm)或輪廓支承長(zhǎng)度率。 通常圖樣只標(biāo)注高度參數(shù)(Ra、Rz、Ry)，其余各 項(xiàng)規(guī)定在需要時(shí)才標(biāo)注。 (三)表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)在圖樣上的標(biāo)注 1) 在圖樣上標(biāo)注表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)時(shí)， 一般應(yīng)將其標(biāo)注在可見輪廓線、尺寸界線、 引出線或它們的延長(zhǎng)線上。符號(hào)的尖端必 須從材料外指向被注表面，如圖511、 圖512所示。 2) 表面粗糙度代號(hào)中數(shù)字及符號(hào)的方向，必 須按圖511、圖512的規(guī)定標(biāo)注。 3) 其他標(biāo)注示例參見圖513圖515。 第三節(jié)表面粗糙度的測(cè)量 常用表面粗糙度測(cè)量的方法有比較法