第五章表面粗糙度設計與檢測01

1、1第第5 5章章 表面粗糙度設計與檢測表面粗糙度設計與檢測 第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度的基本概念表面粗糙度的基本概念一、一、 表面粗糙度的定義表面粗糙度的定義 實際表面輪廓經(jīng)實際表面輪廓經(jīng)輪廓濾波器濾波后分為輪廓濾波器濾波后分為：2一般按一般按S分：分：S1mm 為表面粗糙度輪廓為表面粗糙度輪廓；1S10mm為表面為表面 波紋度輪廓；波紋度輪廓；S10mm為為 f形狀形狀.。表面粗糙度輪廓的產(chǎn)生：表面粗糙度輪廓的產(chǎn)生：(3) 以及機床等工裝系統(tǒng)的振動等。以及機床等工裝系統(tǒng)的振動等。(2) 切削過程中切屑分離時的塑性變形；切削過程中切屑分離時的塑性變形；(1) 切削后遺留切削后遺留 的刀痕；的刀痕

2、； 表面粗糙度表面粗糙度是指加工后零件表面的是指加工后零件表面的微小峰谷（微小峰谷（Z）高低程度和高低程度和間距（間距（S）狀況。狀況。 間距間距S高低高低Z31. 對摩擦和磨損的影響對摩擦和磨損的影響 2. 對配合性質的影響對配合性質的影響 3. 對抗疲勞強度的影響對抗疲勞強度的影響 4. 對抗腐蝕性的影響對抗腐蝕性的影響 另外，對密封性、另外，對密封性、接觸剛度和零件的外接觸剛度和零件的外觀等都有很大影響。觀等都有很大影響。二、表面粗糙度輪廓對零件使用性能的影響二、表面粗糙度輪廓對零件使用性能的影響 表面不是越光越好。表面不是越光越好。4第二節(jié)第二節(jié) 表面粗糙度輪廓的評定表面粗糙度輪廓的評

3、定 一、取樣長度和評定長度一、取樣長度和評定長度 1. 取樣長度取樣長度 lr 測取樣長度測取樣長度是指測量或評定表面粗糙度輪是指測量或評定表面粗糙度輪廓時規(guī)定的一段廓時規(guī)定的一段基準線長度?；鶞示€長度。為什么要規(guī)定為什么要規(guī)定測取樣長度測取樣長度lr ？（1）為了）為了限制或減弱表面限制或減弱表面波紋度輪廓，波紋度輪廓，對表面粗糙度輪廓測量的影響。對表面粗糙度輪廓測量的影響。（2）排除排除形狀誤差等，形狀誤差等，52. 評定長度評定長度 ln一般一般 ln 5 lr ( (連續(xù)的連續(xù)的) ) ; 評定長度是指測量或評定表面粗糙度輪廓評定長度是指測量或評定表面粗糙度輪廓時規(guī)定的一段時規(guī)定的一段

4、最小的測量長度最小的測量長度。若被測表面比較均勻時，若被測表面比較均勻時，ln 5 lr 。為什么要規(guī)定為什么要規(guī)定一段最小的測量長度一段最小的測量長度ln ？ 因為表面的峰谷和間距的因為表面的峰谷和間距的不均勻性不均勻性，為了，為了可靠地可靠地反映表面粗糙度輪廓的特性。反映表面粗糙度輪廓的特性。6二、粗糙度輪廓二、粗糙度輪廓中線中線 中線是指具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的中線是指具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線基準線。7 在在lr內，使輪廓上各點至該線的距離內，使輪廓上各點至該線的距離Zi平平方和為最小方和為最小。（1）輪廓最小二乘中線）輪廓最小二乘中線(m)lrdxxZ 0 2)(niiZ

5、12min ziXZ(x)xlr最小二最小二乘中線乘中線8（2）輪廓算術平均中線輪廓算術平均中線在在 lr r 內，內，XZ(x)lrF1FiF2niiFFFF121.mjjSSSS121.S1S2Sj算術平均算術平均中線中線9三、粗糙度輪廓的評定參數(shù)三、粗糙度輪廓的評定參數(shù) 1.幅度參數(shù)（高度參數(shù)）幅度參數(shù)（高度參數(shù)） dxxZlrRarl 0 )(1（1）輪廓的算術平均偏差輪廓的算術平均偏差 在在lr內，縱坐標值內，縱坐標值Z(x)的絕對值的算術的絕對值的算術平均值平均值( (見下圖）見下圖）。RaniiZnRa1 1 ZiZ(x)XlrRa算術平均算術平均偏差偏差Ra10（2）輪廓的最大

6、高度輪廓的最大高度 RzminVmaxPZZRz在在lr內內maxPZmaxvZZ(x)Xlr1PZ1vZ2vZRz最大高度最大高度Rz中線中線112. 間距參數(shù)間距參數(shù) 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度 Rsm:在在 lr 內，輪廓單元寬度內，輪廓單元寬度Xsi的平均值。的平均值。輪廓單元輪廓單元:一個輪廓峰和相鄰輪廓谷的組合一個輪廓峰和相鄰輪廓谷的組合(圖圖5.7)。輪廓單元寬度輪廓單元寬度:中線與一個輪廓單元中線與一個輪廓單元相交線段的長度相交線段的長度。miiXsmRsm11中線中線圖5.7 輪廓寬度lr123. 混合參數(shù)（形狀參數(shù)）混合參數(shù)（形狀參數(shù)） 在給定的輪廓截面高度在給定

7、的輪廓截面高度 C上，輪廓的實體材料上，輪廓的實體材料長度長度Ml(C)與與ln的比率。的比率。輪廓的支承長度率輪廓的支承長度率Rmr(C) 輪廓截面輪廓截面高度高度C:C = Rz %nniilbcRmr/)(1nlCMl/ )(13表面粗糙度輪廓表面粗糙度輪廓評定評定參數(shù)共參數(shù)共 4個個：基本參數(shù)基本參數(shù) 2 個個 附加參數(shù)附加參數(shù)(輔助參數(shù)輔助參數(shù)) 2 個個Ra 輪廓算術平均偏差輪廓算術平均偏差Rz 輪廓最大高度輪廓最大高度Rsm 輪廓單元平均寬度輪廓單元平均寬度 Rmr(c) 輪廓支承長度率輪廓支承長度率14第三節(jié)第三節(jié) 表面粗糙度的技術要求表面粗糙度的技術要求a 第一個表面粗糙度輪

8、廓（單一）要求（第一個表面粗糙度輪廓（單一）要求（m）；）；b 第二個表面粗糙度輪廓要求第二個表面粗糙度輪廓要求 ；c 加工方法；加工方法；d 表面紋理和紋理方向；表面紋理和紋理方向；e 加工余量（加工余量（mm）。）。 粗糙度要求注寫的位置粗糙度要求注寫的位置一、一、 表面粗糙度技術要求的內容表面粗糙度技術要求的內容 15二、表面粗糙度評定參數(shù)的選擇二、表面粗糙度評定參數(shù)的選擇 1. 幅度參數(shù)（高度參數(shù)）幅度參數(shù)（高度參數(shù)）的選用的選用 一般情況下從一般情況下從 Ra 和和 Rz 中中任選任選一個。一個。 但但普遍采用普遍采用Ra，因為它反映表面粗糙度特因為它反映表面粗糙度特性的性的信息量大

9、信息量大和用輪廓儀和用輪廓儀測量容易測量容易。 Rz 用于極光滑表面和粗糙表面，一般用用于極光滑表面和粗糙表面，一般用雙管顯微鏡測量。雙管顯微鏡測量。 即基本參數(shù)的即基本參數(shù)的選用選用162. 間距參數(shù)和混合參數(shù)的間距參數(shù)和混合參數(shù)的選用選用 有特殊使用要求時有特殊使用要求時,才才附加附加選用選用 Rsm和和 Rmr(c)。 即附加參數(shù)的選用即附加參數(shù)的選用 用于對涂漆性能、抗裂紋和抗腐蝕等有要求時；用于對涂漆性能、抗裂紋和抗腐蝕等有要求時； 但同時要給出輪廓截面高度但同時要給出輪廓截面高度C值。值。 用于對耐磨性和接觸剛度等有要求時，用于對耐磨性和接觸剛度等有要求時，Rsm Rmr(c)17

10、三、三、 表面粗糙度參數(shù)允許值的選擇表面粗糙度參數(shù)允許值的選擇 1.1.標準值：表標準值：表5.35.5摘自摘自GB/T1031-2009表表5.3 Ra （基本系列）的數(shù)值（基本系列）的數(shù)值( m)0.120.203.2500.0250.406.30.0500.8012.50.1001.6025表表5.4 Rz（基本系列）的數(shù)值（基本系列）的數(shù)值( m)0.0250.406.310010000.0500.8012.52000.1001.60254000.203.250800180.0060.1001.600.01250. 203.20.0250.406.30.0500.8012.5表表 5.

11、5 Rsm（基本系列）的數(shù)值（基本系列）的數(shù)值 ( mm)1015202530405060708090表表 Rmr(c)(%) 的數(shù)值的數(shù)值 ( mm)輪廓截面高度輪廓截面高度c用微米或用微米或Rz的百分數(shù)表示。的百分數(shù)表示。192. 參數(shù)值的選用參數(shù)值的選用 參數(shù)值的選用主要根據(jù)功能要求，其次考慮參數(shù)值的選用主要根據(jù)功能要求，其次考慮經(jīng)濟性和工藝的可能性。經(jīng)濟性和工藝的可能性。 選用時應注意符合以下原則選用時應注意符合以下原則： （1）同一零件上，工作表面的）同一零件上，工作表面的Ra(或或Rz)值值小小于于非工作表面；非工作表面； （2）摩擦表面的）摩擦表面的Ra(或或Rz)值值小于小于非

12、摩擦表面；非摩擦表面； （4）配合性質要求高的配合表面、受重載荷作）配合性質要求高的配合表面、受重載荷作用的過盈配合表面用的過盈配合表面Ra(或或Rz)值要小；值要?。?（3）過盈配合表面的過盈配合表面的Ra（或或Rz）值小于間隙值小于間隙配合的表面；配合的表面；20 （6）對于配合的孔軸為同一公差等級時，軸的）對于配合的孔軸為同一公差等級時，軸的Ra (或或Rz) 值要小于孔；值要小于孔； （7）對于同一公差等級的不同尺寸，小尺寸）對于同一公差等級的不同尺寸，小尺寸的的Ra(或或Rz)值要小于大尺寸。值要小于大尺寸。選用方法一般采用類比法選用方法一般采用類比法, , 參考表參考表5.65.8

13、。 （5） 在確定在確定Ra(或或Rz)值值時，應注意時，應注意與尺寸公差與尺寸公差（T）和幾何公差和幾何公差（t）的協(xié)調：的協(xié)調： t 0.6T 時時， Ra 0.05T ， Rz 0.3T t 0.4T 時時， Ra 0.025T ， Rz0.15Tt 0.25T 時時， Ra 0.012T ， Rz0.07T215-82223第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度技術要求在零件圖上標注的方法表面粗糙度技術要求在零件圖上標注的方法 圖樣上所標注符號、代號，是該表面完工后的要求。圖樣上所標注符號、代號，是該表面完工后的要求。表面粗糙度的標注按表面粗糙度的標注按GB/T1312006的規(guī)定。的規(guī)定。一、一、

14、 表面粗糙度的符號表面粗糙度的符號 見表見表5-9所示所示24二、二、 表面粗糙度代號的標注方法表面粗糙度代號的標注方法1. 表面結構的標注表面結構的標注 表面粗糙度表面粗糙度要求標注的內容：要求標注的內容：表面粗糙度單一要求表面粗糙度單一要求(Ra ,Rz)取樣長度取樣長度傳輸帶傳輸帶加工工藝加工工藝加工余量等。加工余量等。補充要求補充要求25 2.表面粗糙度代號表面粗糙度代號 表面粗糙度輪廓技術要求在圖形中標注的內容注寫的表面粗糙度輪廓技術要求在圖形中標注的內容注寫的位置，見圖位置，見圖5.9所示。所示。a 第一個表面粗糙度輪廓（單一）要求（第一個表面粗糙度輪廓（單一）要求（m）；）；b

15、第二個表面粗糙度輪廓要求第二個表面粗糙度輪廓要求 ；c 加工方法；加工方法；d 表面紋理和紋理方向；表面紋理和紋理方向；e 加工余量（加工余量（mm）。）。圖圖5.9 粗糙度要求注寫的位置粗糙度要求注寫的位置262. 表面粗糙度要求在圖形中注法表面粗糙度要求在圖形中注法，見圖見圖5.11 和表和表5.10所示。所示。圖5.11 表面粗糙度的單一要求標注示例 位置位置a處處注寫表面粗糙的單一要求，該要求不能省略。注寫表面粗糙的單一要求，該要求不能省略。 上限或下限的標注：表示雙向極限時應標注上限符號上限或下限的標注：表示雙向極限時應標注上限符號“U”和下限符號和下限符號“ L”。 如果同一參數(shù)具

16、有雙向極限要求，在不引起歧義時，可省略如果同一參數(shù)具有雙向極限要求，在不引起歧義時，可省略“U”和和“ L” 的的標注。若為單向下限值，則必需加注標注。若為單向下限值，則必需加注“ L” 。27圖5.11 表面粗糙度的單一要求標注示例 傳輸帶和取樣長度傳輸帶和取樣長度的標注：傳輸帶是的標注：傳輸帶是指兩個濾波器的截指兩個濾波器的截止波長值之止波長值之 間的波間的波長范圍。長范圍。長波濾波長波濾波器的截止波長值就器的截止波長值就是取樣長度是取樣長度lr。傳輸帶的標注時，短波在前，長波在后，并用連字號傳輸帶的標注時，短波在前，長波在后，并用連字號“”隔開。隔開。 在某些情況下，傳輸帶的標注中，只標

17、一個濾波器，也應保留連在某些情況下，傳輸帶的標注中，只標一個濾波器，也應保留連字號字號“” ，來區(qū)別是短波還是長波。，來區(qū)別是短波還是長波。 參數(shù)代號的標注：參數(shù)代號標注在傳輸帶或取樣長度后，它們之間參數(shù)代號的標注：參數(shù)代號標注在傳輸帶或取樣長度后，它們之間用用“/”隔開。隔開。 評定長度的標注：如果默認的評定長度評定長度的標注：如果默認的評定長度( 5lr )時，可省略標注。如果時，可省略標注。如果不等于不等于5lr時時,則應注出取樣長度的個數(shù)。則應注出取樣長度的個數(shù)。28 極限值判斷規(guī)則和極限值的標注：極限值判斷規(guī)則的標注如圖中所極限值判斷規(guī)則和極限值的標注：極限值判斷規(guī)則的標注如圖中所示

18、上限為示上限為“16規(guī)則規(guī)則”，下限為，下限為“最大規(guī)則最大規(guī)則” 。為了避免誤解，在參。為了避免誤解，在參數(shù)代號和極限值之間插入數(shù)代號和極限值之間插入一個空格。一個空格。表面粗糙度的單一要求標注示例29303132付：付： 綜合標注示例綜合標注示例 （1） 下圖為減速器輸出軸的零件圖，其上標注了尺寸及其公差帶代號、幾何公差和下圖為減速器輸出軸的零件圖，其上標注了尺寸及其公差帶代號、幾何公差和表面粗糙度輪廓要求。表面粗糙度輪廓要求。33（2） 下圖為減速器齒輪的零件圖，其上標注了尺寸及其公差帶代號、幾何公差和下圖為減速器齒輪的零件圖，其上標注了尺寸及其公差帶代號、幾何公差和表面粗糙度輪廓要求。

19、表面粗糙度輪廓要求。34第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的檢測表面粗糙度的檢測 對于表面粗糙度，如未指定測量截面的方向時，一般來說也就是對于表面粗糙度，如未指定測量截面的方向時，一般來說也就是在垂直于表面加工紋理方向上測量。在垂直于表面加工紋理方向上測量。 表面粗糙度的檢測方法主要有：比較法、光切法、針描法、干涉法表面粗糙度的檢測方法主要有：比較法、光切法、針描法、干涉法、激光反射法、激光全息法、印模法和三維幾何表面測量法等。、激光反射法、激光全息法、印模法和三維幾何表面測量法等。1比較法比較法 比較法是將被測表面與已知其評定參數(shù)值的粗糙度樣板相比較比較法是將被測表面與已知其評定參數(shù)值的粗糙度樣板相比

20、較 .2 2光切法光切法：光切法是利用光切法是利用“光切原理光切原理”測量表面粗糙度的方法。（測量表面粗糙度的方法。（圖圖） 353針描法：針描法：針描法是利用觸針在被測表面劃過，垂直方向的位移針描法是利用觸針在被測表面劃過，垂直方向的位移 ，通過傳感器轉換成電量，在顯示，通過傳感器轉換成電量，在顯示 器上示出被測表面粗糙度的評定參器上示出被測表面粗糙度的評定參 數(shù)值數(shù)值 。（。（圖圖）4干涉法：干涉法：干涉法是利用光波干涉干涉法是利用光波干涉原理測量表面粗糙度的方法。原理測量表面粗糙度的方法。 （圖圖） 5激光反射法激光反射法6激光全息法激光全息法7印模法印模法 印模法是用塑性材料將被測表面

21、復制下來，然后再對印模法是用塑性材料將被測表面復制下來，然后再對印印 模進行測量。模進行測量。 36返回37返回38返回39本章重點本章重點:1.表面粗糙度定義及其對機械零件使用性能的影響；表面粗糙度定義及其對機械零件使用性能的影響；2.傳輸帶、傳輸帶、取樣長度、評定長度和最小二乘中線的概取樣長度、評定長度和最小二乘中線的概 念；念；3.表面粗糙度評定參數(shù)的名稱、代號及其在圖樣上的表面粗糙度評定參數(shù)的名稱、代號及其在圖樣上的 標注方法，必須要掌握基本參數(shù)的名稱、代號和標標注方法，必須要掌握基本參數(shù)的名稱、代號和標 注方法；注方法；4.表面粗糙度的選用，表面粗糙度與尺寸公差和形狀表面粗糙度的選用

22、，表面粗糙度與尺寸公差和形狀 公差之間的關系；公差之間的關系；5.掌握掌握Ra和和Rz的測量方法。的測量方法。40 1. 為什么要規(guī)定取樣長度為什么要規(guī)定取樣長度 lr？ 2. 表面粗糙度的評定參數(shù)有幾個？表面粗糙度的評定參數(shù)有幾個？ 3.表面粗糙度標注的圖形符號有幾種及其含義表面粗糙度標注的圖形符號有幾種及其含義 是什么？是什么？ 課堂練習課堂練習評定長度評定長度 ln 和中線？和中線？其名稱和代號是什么？其名稱和代號是什么？41 4. 試將下列要求標在圖上：試將下列要求標在圖上：(1) 大端圓柱面：尺寸要求為大端圓柱面：尺寸要求為5 h7 mm ，并采用包容要求并采用包容要求，表面粗糙度值表面粗糙度值a的上限值為的上限值為0.8；（2）小端圓柱面軸線對大端圓柱面軸線的同軸小端圓柱面軸線對大端圓柱面軸線的同軸 度公差為度公差為30；(3) 小端圓柱面：尺寸為小端圓柱面：尺寸為250.007mm，圓度公差為圓度公差為0.01mm，Rz的的 最大值為最大值為1.6m，其余表面其余表面a 的上限的上限值均為值均為6.3。42