互換性與測(cè)量技術(shù)4

第4章表面粗糙度4.1概述4.2表面粗糙度的評(píng)定4.3表面粗糙度的標(biāo)注4.4表面粗糙度的選用4.5表面粗糙度的測(cè)量重點(diǎn)：表面粗糙度的標(biāo)注和選用目的：使同學(xué)們掌握表面粗糙度在圖樣上的標(biāo)注方法和設(shè)計(jì)選用原則，掌握常用粗糙度測(cè)量?jī)x器的測(cè)量原理和操作使用14.1概述

在機(jī)械加工過(guò)程中，使被加工零件的表面產(chǎn)生許多微小的峰谷，這些微小峰谷的高低程度和間距狀況就稱為表面粗糙度一.表面粗糙度的實(shí)質(zhì)零件表面的幾何形狀誤差分為三類：1、表面粗糙度零件表面峰谷波距<1mm。屬微觀誤差2、表面波紋度零件表面峰谷波距在1~10mm。3、形狀公差零件表面峰谷波距>10mm。屬宏觀誤差2表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)：《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面結(jié)構(gòu)的術(shù)語(yǔ)、定義及參數(shù)》（GB/T3505-2009）《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》（GB/T1031-2006）《機(jī)械制圖表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)及其注法》（GB/T131-2006）

3二.表面粗糙度對(duì)零件使用性能的影響1、影響零件的耐磨性、強(qiáng)度和抗腐蝕性等。2、影響零件的配合穩(wěn)定性。3、影響零件的接觸剛度、密封性、產(chǎn)品外觀及表面反射能力等。一般地，表面越粗糙，則摩擦阻力越大，零件的磨損也越快。配合性能越容易改變，穩(wěn)定性越差。越容易產(chǎn)生疲勞裂紋和破壞。實(shí)際承載面積越小，接觸剛度越低。越易腐蝕生銹。所以要給予充分的重視。44.2表面粗糙度的評(píng)定

一.基本術(shù)語(yǔ)1.取樣長(zhǎng)度

取樣長(zhǎng)度是在測(cè)量表面粗糙度時(shí)所取的一段與輪廓總的走向一致的長(zhǎng)度。用以判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。目的是為了限制和削弱表面波紋度對(duì)表面粗糙度測(cè)量結(jié)果的影響。規(guī)定：取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi)至少包含五個(gè)以上的輪廓峰和谷。4.評(píng)定長(zhǎng)度

評(píng)定表面粗糙度時(shí)所必須的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。為了充分合理地反映表面的特性，一般取

=5。53.輪廓中線m

用以評(píng)定表面粗糙度值的基準(zhǔn)線。⑴輪廓的最小二乘中線

具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線。在取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi)，使被測(cè)輪廓線上的各點(diǎn)至該線的偏距的平方和為最小。即：

dx=6⑵輪廓的算術(shù)平均中線在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，將實(shí)際輪廓?jiǎng)澐譃樯?、下兩部分，并使上、下兩部分的面積相等的基準(zhǔn)線。即：

F1+F3+…+F2n-1=F2+F4+…+F2n7二.評(píng)定參數(shù)(GB/T3505-2009)1.幅度參數(shù)(高度參數(shù))⑴輪廓的算術(shù)平均偏差Ra

在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)輪廓上縱坐標(biāo)Z（x）絕對(duì)值的算術(shù)平均值。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：測(cè)得的值越大，則表面越粗糙。Ra參數(shù)的測(cè)量：用精密粗糙度儀（針描原理）

8

⑵輪廓的最大高度Rz

在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高和最大輪廓谷深之和的高度。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：測(cè)得的值越大，則表面越粗糙。Rz

參數(shù)對(duì)某些小表面上不允許出現(xiàn)較深的加工痕跡和小零件的表面有實(shí)用意義。Rz值可用雙管顯微鏡利用光切原理進(jìn)行檢測(cè)。干涉顯微鏡利用干涉原理進(jìn)行檢測(cè)92.間距參數(shù)輪廓單元的平均寬度RSm：在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓單元寬度Xs的平均值。即輪廓單元的平均寬度RSm是指輪廓峰和相鄰的輪廓谷在中線上的一段長(zhǎng)度。103.形狀參數(shù)輪廓的支承長(zhǎng)度率Rmr在給定水平位置c上的輪廓實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml（c）與評(píng)定長(zhǎng)度的比率。數(shù)學(xué)表達(dá)式為

當(dāng)c一定時(shí)，Rmr（c）值越大，則支承能力和耐磨性更好。11國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1031-2009規(guī)定：基本評(píng)定參數(shù)：高度參數(shù)Ra和Rz附加評(píng)定參數(shù)：間距參數(shù)和形狀參數(shù)124.3表面粗糙度的符號(hào)及其標(biāo)注

一.基本符號(hào)

13Ra6.314二.表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值的標(biāo)注

Ra6.315a：粗糙度高度參數(shù)允許值（μm)

用RaRz

或Ry

值時(shí)，則應(yīng)在其允許值前加注相應(yīng)的代號(hào)。如：表示Ra值應(yīng)不大于3.2μm

表示Ra值應(yīng)在1.6~3.2μm之間表示Rz

值應(yīng)不大于12.5μm

表示Ry

值應(yīng)不大于25μmRa6.316b：加工方法，涂鍍或其它表面處理，若無(wú)特殊要求，一般不予標(biāo)注。表示表面鍍硬鉻，鍍層厚度（60±5)μm,鍍后拋光且Ra值不大于0.4μm。表示表面刮削后，在25mm×25mm面積內(nèi)，接觸點(diǎn)不小于10點(diǎn)，且Ra值不大于1.6μmc：取樣長(zhǎng)度值（mm)，若按規(guī)定選取取樣長(zhǎng)度值，則不必標(biāo)注。Ra6.317d：

加工紋理方向，一般對(duì)紋理方向無(wú)要求時(shí)，不必標(biāo)注，若需控制紋理方向時(shí)，則標(biāo)注相應(yīng)的紋理方向符號(hào)。

＝表示加工紋理方向?yàn)樗?；⊥表示加工紋理方向?yàn)榇怪保?/p>

×表示加工紋理方向?yàn)榫W(wǎng)紋；

M表示加工紋理方向?yàn)槁菪€形狀。18e：加工余量（mm)，一般均在工藝文件中說(shuō)明，所以基本上也不標(biāo)注

f：間距參數(shù)值RSm或Rmr值(mm)19三、表面粗糙度標(biāo)注示例

表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)一般標(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表面。左側(cè)和上方直接標(biāo)注Ra6.3204.4表面粗糙度的選用

一.評(píng)定參數(shù)的選用1、優(yōu)先選用Ra和Rz。在幅度參數(shù)中，Ra值能較完整、全面地表達(dá)零件表面的微觀幾何特征，應(yīng)優(yōu)先選用。Rz值常用在小零件（如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件等）或表面不允許有較深的加工痕跡（防止應(yīng)力過(guò)于集中）的零件。2、附加參數(shù)一般不單獨(dú)使用，一些重要表面有特殊要求時(shí)：如有涂鍍性、抗腐蝕性、密封性要求時(shí)才選RSm參數(shù)來(lái)控制間距的細(xì)密度；對(duì)表面的支承剛度和耐磨性有較高要求時(shí)，需加選Rmr（c）控制表面的形狀特征。21二.評(píng)定參數(shù)值的選用表面粗糙度評(píng)定參數(shù)值的選擇不但與零件的使用性能有關(guān)還與零件的制造及經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。選用原則：在滿足零件表面功能的前提下，評(píng)定參數(shù)的允許值盡可能大（除Rmr(c)外），以減小加工困難，降低生產(chǎn)成本。選擇方法

1）計(jì)算法

2）試驗(yàn)法

3）類比法221995--20092324選用時(shí)應(yīng)考慮下列關(guān)系：1.工作表面應(yīng)比非工作表面的參數(shù)值?。?.摩擦表面應(yīng)比非摩擦表面的參數(shù)?。?.承受交變載荷的表面，其圓角、溝槽等易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，參數(shù)值應(yīng)?。?.配合性質(zhì)要求愈高的表面，其粗糙度值應(yīng)愈??；5.尺寸精度和幾何精度要求愈高的部位，參數(shù)值應(yīng)愈?。?.與標(biāo)準(zhǔn)件配合的表面，按標(biāo)準(zhǔn)件的有關(guān)規(guī)定選取25

表面粗糙度與加工方法的關(guān)系：

鉆、粗車、粗刨等；

半精（車、刨、銑、鏜等）加工；

精（車、銑、刨、鏜）加工及拉削、刮削

鉸孔、滾壓；（有配合要求的內(nèi)孔，精度較高的平面如減速器的分離平面等）

磨、精鉸、精細(xì)鏜；（有配合要求的外圓如軸頸，軸頭等）

超精加工如：精磨、珩磨、研磨、鏡面磨拋光等等。（如各種量具工作面，量規(guī)

0.1、量塊工作面0.012、非工作面0.05等）Ra6.3264.5表面粗糙度的測(cè)量測(cè)量表面粗糙度的方法有比較法、光切法、針描法、干涉法和印模法等。

1.比較法：用表面粗糙度樣板進(jìn)行比較測(cè)量；

2.光切法：用雙管顯微鏡測(cè)量Rz值；

3.針錨法：用精密粗糙度儀(電動(dòng)輪廓儀)測(cè)量Ra值；

4.干涉法：用干涉顯微鏡測(cè)量Rz值；

5.印模法：用塑性材料將表面印模下來(lái)，再測(cè)量有關(guān)參數(shù)值。27舉例0.4與0.81.6與3.26.3與12.5Ra6.328?表面粗糙度的所有評(píng)定參數(shù)值都是越小越好（）

?精密粗糙度儀是采用針描原理進(jìn)行測(cè)量的（）

?精密粗糙度儀是采用光切原理測(cè)量表面粗糙度的（）

?RSm是在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓單元寬度的平均值（）

?表面粗糙度評(píng)定參數(shù)Ra稱為

；Rmr為

。

?同一零件上，工作表面的粗糙度值應(yīng)

非工作表面29?表面粗糙度評(píng)定參數(shù)中

更能充分反映被測(cè)表面的實(shí)際情況。

a.Ry；b.Rz；c.Ra；d.Rmr

；?表面粗糙度評(píng)定參數(shù)Ra是采用

原理進(jìn)行測(cè)量的

a.光切原理b.針描原理c.干涉原理d.比較原理

?立式光學(xué)計(jì)可用來(lái)測(cè)量

。

a.軸徑；b.孔徑；c.幾何誤差；d.表面粗糙度?同一表面的Ra值一定小于Rz值（）?評(píng)定粗糙度在高度方向上只有一個(gè)參數(shù)()3031表面粗糙度輪廓及其檢測(cè)學(xué)習(xí)指導(dǎo)

本章學(xué)習(xí)目的是掌握表面粗糙度輪廓的評(píng)定參數(shù)和標(biāo)注，為合理選用表面粗糙度輪廓打下基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)要求是從微觀幾何誤差的角度理解表面粗糙度輪廓的概念；了解表面粗糙度輪廓對(duì)機(jī)械零件使用性能的影響。理解規(guī)定取樣長(zhǎng)度及評(píng)定長(zhǎng)度的目的及中線的作用；掌握表面粗糙度輪廓的幅度參數(shù)及其檢測(cè)手段；了解表面粗糙度輪廓的間距特性參數(shù)；掌握表面粗糙度輪廓參數(shù)和參數(shù)值的選用原則和方法。熟練掌握表面粗糙度輪廓技術(shù)要求在零件圖上標(biāo)注的方法。32第一節(jié)

表面粗糙度輪廓的基本概念

一、表面粗糙度輪廓的界定完工零件實(shí)際表面輪廓圖5-1表面輪廓表面輪廓：平面與表面相交所得的輪廓線，稱為表面輪廓。33表面粗糙度輪廓波紋度輪廓宏觀形狀輪廓λ實(shí)際表面輪廓零件表面幾何形狀誤差及其組成成份341．取樣長(zhǎng)度lr

取樣長(zhǎng)度：是測(cè)量或評(píng)定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度，至少包含5個(gè)微峰和5個(gè)微谷。

中線lnlrlrlrlrlr取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度

35二、表面粗糙度輪廓的中線lryi最小二乘中線

表面粗造度輪廓的最小二乘中線表面粗糙度輪廓中線是為了定量地評(píng)定表面粗糙度輪廓而確定的一條基準(zhǔn)線。1．輪廓最小二乘中線

36算術(shù)平均中線lrF1′F2′Fi′F1F2Fi2．輪廓算術(shù)平均中線

表面粗造度輪的算術(shù)平均中線371)輪廓的算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差Ra的確定Raxynyiy1y2近似為1．幅度參數(shù)38

在一個(gè)取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi)，最大輪廓峰高Rp與最大輪廓谷深Rv之和稱之為輪廓最大高度，用符號(hào)Rz表示，即Rz=Rp

+Rv

表面粗糙度輪廓的最大高度Rz的確定Zp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1Rz中線Zv1Zv22)輪廓的最大高度39一個(gè)輪廓峰與相鄰的輪廓谷的組合叫做輪廓單元。在一個(gè)取樣長(zhǎng)度lr范圍內(nèi)，中線與各個(gè)輪廓單元相交線段的長(zhǎng)度叫做輪廓單元的寬度，用符號(hào)Xsi表示。輪廓單元的平均寬度：是指在一個(gè)取樣長(zhǎng)度lr范圍內(nèi)所有輪廓單元的寬度Xsi的平均值，用符號(hào)RSm表示，即

Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1lr中線輪廓單元的寬度與輪廓單元的平均寬度2．間距特征參數(shù)40a1，a2——粗糙度幅度參數(shù)代號(hào)及其數(shù)值（mm）；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（mm）；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）(e)bc/fa