互換性與測(cè)量技術(shù) 第4版 課件 第4章 表面粗糙度及其檢驗(yàn)

互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）配套課件第4章4.1表面粗糙度概述章節(jié)內(nèi)容4.3表面粗糙度的參數(shù)標(biāo)注4.2表面粗糙度評(píng)定參數(shù)及其運(yùn)用4.4表面粗糙度的檢測(cè)第4章表面結(jié)構(gòu)及其檢測(cè)互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）章節(jié)提示本章主要學(xué)習(xí)表面結(jié)構(gòu)的含義、評(píng)定參數(shù)及其應(yīng)用，參數(shù)的標(biāo)注方法及檢測(cè)等。重點(diǎn)是表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定參數(shù)及其選用。難點(diǎn)是對(duì)評(píng)定參數(shù)等術(shù)語(yǔ)的理解、表面粗糙度的檢測(cè)。

通過(guò)學(xué)習(xí)和相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)，樹(shù)立對(duì)裝備制造技術(shù)具有精益求精的思想意識(shí)和質(zhì)量意識(shí)，培養(yǎng)對(duì)待工作和學(xué)習(xí)不驕不躁、耐心細(xì)致的良好品質(zhì)。配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.1表面結(jié)構(gòu)概述4.1.1表面結(jié)構(gòu)的含義機(jī)械加工零件的表面結(jié)構(gòu)大致呈現(xiàn)三種幾何形狀特征:形狀誤差、表面粗糙度及表面波紋度。區(qū)分這三者的常見(jiàn)方法有在表面輪廓截面上采用不同的頻率范圍的定義來(lái)劃分,也有用波形的峰與峰之間的間距來(lái)劃分。圖示為一加工平面的實(shí)際輪廓放大波形圖,λ表示波距，h表示波高。當(dāng)波距λ<1mm,大致呈現(xiàn)周期性變化的屬于表面粗糙度；波距λ在1~10mm，波形呈現(xiàn)周期性變化的屬于表面波紋度；波距λ>10mm屬于形狀誤差范圍。配套課件第4章圖4-1加工表面幾何形狀誤差a)表面實(shí)際輪廓放大b)表面粗糙度c)表示波紋度d)形狀誤差互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.1.2表面結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品性能的影響表面結(jié)構(gòu)是衡量機(jī)械零件加工質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。當(dāng)零件的加工面不能達(dá)到表面結(jié)構(gòu)等級(jí)要求時(shí),對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性能主要會(huì)產(chǎn)生下列影響:(1)摩擦表面容易產(chǎn)生磨損當(dāng)零件的接觸面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),零件表面的波峰與波谷之間因接觸作用會(huì)產(chǎn)生摩擦力,若零件的表面越粗糙,摩擦阻力就越大,零件磨損程度加大。但是,并不是說(shuō)零件表面越光滑越好,過(guò)于光滑的表面,不利于表面儲(chǔ)存潤(rùn)滑油,這樣容易使相互運(yùn)動(dòng)的表面間形成干摩擦或半干摩擦,也會(huì)使零件磨損加劇,因此,表面粗糙度等級(jí)選擇要適當(dāng)。配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）(2)影響零件的配合性質(zhì)

若零件配合表面的表面粗糙度等級(jí)低,對(duì)于間隙配合,因零件表面很快磨損致使間隙迅速增大；對(duì)過(guò)盈配合,因峰谷磨損壓平致使有效過(guò)盈減小,這些都會(huì)破壞原有的配合性質(zhì),影響零件運(yùn)動(dòng)的可靠性。(3)影響零件的疲勞強(qiáng)度和接觸剛度

對(duì)于承受反復(fù)載荷作用的零部件,若表面粗糙度等級(jí)低,峰谷處易產(chǎn)生應(yīng)力集中,使得零件局部塑性變形加劇,這就會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度和接觸剛度,使零件易被損壞,影響設(shè)備的工作精度、抗振性和使用壽命。(4)影響零件的耐蝕性、密封性及外觀零件的表面粗糙度等級(jí)比較低,會(huì)影響其密封性。峰谷間容易儲(chǔ)存腐蝕性氣體和液體,使零件表面很快腐蝕。而對(duì)于有些粗糙度等級(jí)要求比較低的表面,若加工的表面粗糙度等級(jí)太高,會(huì)影響其散熱性等。配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.2表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定4.2.1評(píng)定用術(shù)語(yǔ)(1)取樣長(zhǎng)度lr—指在X軸方向上(圖4-1)判別被評(píng)定輪廓不規(guī)則特征的長(zhǎng)度。限制或減弱表面波紋度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。(2)評(píng)定長(zhǎng)度ln—指用于評(píng)定被評(píng)定輪廓的X軸方向上的長(zhǎng)度。被評(píng)定表面上各處的表面粗糙度不一定很均勻,在一個(gè)取樣長(zhǎng)度上往往不能合理地反映被測(cè)表面的表面粗糙度，需要在幾個(gè)取樣長(zhǎng)度上分別測(cè)量,取其平均值作為測(cè)量結(jié)果。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦ln=5lr。均勻性好的表面,可選ln<5lr；均勻性較差的表面,選ln>5lr,如圖4-2示。配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）表4-1

Ra、Rz參數(shù)值與取樣長(zhǎng)度lr的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖4-2取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）(3)表面粗糙度輪廓中線

指在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，使輪廓線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)Z(X)平方和為最小的線，

如圖4-3所示O1O1

、O2O2線為最小二乘中線。圖4-3表面粗糙度輪廓中線配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.2.2評(píng)定參數(shù)1.幅度參數(shù)（1）輪廓算術(shù)平均偏差Ra在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi),縱坐標(biāo)Z(X)絕對(duì)值的算術(shù)平均值稱(chēng)為輪廓算術(shù)平均偏差。如圖4-4所示,用公式表示為：圖4-4輪廓的算術(shù)平均偏差配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）(2)輪廓最大高度Rz

在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi),輪廓最大峰高線Zpmax和最大谷深線Zvmax之和稱(chēng)為輪廓最大高度如圖4-5所示。用公式表示,即圖4-5輪廓的最大高度配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1031—2009規(guī)定了評(píng)定表面粗糙度的參數(shù)值,Ra和Rz的數(shù)值見(jiàn)表4-2。表4-2Ra和Rz的數(shù)值(摘自GB/T1031—2009)配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）2.間距參數(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的評(píng)定表面粗糙度的間距參數(shù)主要是輪廓單元平均寬度Rsm。輪廓單元是指輪廓峰和相鄰輪廓谷的組合。輪廓單元平均寬度Rsm指在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi),輪廓單元寬度Xs的平均值。如圖4-6所示。用公式表示,即圖4-6間距參數(shù)配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）3.其他相關(guān)參數(shù)

輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c)。指輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c)與評(píng)定長(zhǎng)度的比率。輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml?是指用平行于中線且和輪廓峰頂線相距為c的一條直線,相截輪廓峰所得的各段截線bi之和,如圖4-7所示。用公式表示,即圖4-7輪廓支承長(zhǎng)度率配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1031—2009規(guī)定的輪廓單元平均寬度Rsm的數(shù)值見(jiàn)表4-3,輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c)的數(shù)值見(jiàn)表4-4。表4-3輪廓單元平均寬度Rsm的數(shù)值(摘自GB/T1031—2009)(單位:mm)表4-4輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c)的數(shù)值(摘自GB/T1031—2009)配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.3.1評(píng)定參數(shù)的選用1.選用原則

選擇零件的表面粗糙度要求時(shí),應(yīng)優(yōu)先選擇基本系列。在幅度參數(shù)常用的參數(shù)值范圍內(nèi)(Ra為0.025~6.3μm、Rz為0.1~25μm),推薦優(yōu)先選擇Ra。選擇時(shí),既要滿足零件的功能要求,又要考慮零件加工的工藝性。在滿足功能要求的前提下,盡可能地選擇較大的參數(shù)值,以減少加工困難,降低生產(chǎn)成本。選擇時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：1)根據(jù)零件的使用要求,同一零件上工作表面的表面粗糙度等級(jí)比非工作表面的表面粗糙度等級(jí)要求高。的表面粗糙度等級(jí)要求高。滾動(dòng)摩擦表面比滑動(dòng)摩擦表面的表面粗糙度等級(jí)要求。4.3評(píng)定參數(shù)的選用及標(biāo)注配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）2)摩擦表面比非摩擦表面高。3)承受交變負(fù)荷的表面,易引起應(yīng)力集中的部位,如零件圓角、溝槽處,表面粗糙度精度要求高。4)配合質(zhì)量要求高的表面、小間隙的配合表面以及承受重載荷作用的過(guò)盈配合表面,其表面粗糙度等級(jí)要求高。5)配合性質(zhì)相同、公差等級(jí)相同,小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度等級(jí)要求高。通常,公差等級(jí)精度高時(shí),表面粗糙度要求也較高。6)食品和衛(wèi)生設(shè)備的零件的工作面,要求密封性、耐蝕性能好的表面,零件的外觀面,其表面粗糙度等級(jí)一般要求較高。配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）2.選用實(shí)例工程實(shí)際中,常采用類(lèi)比法,參考經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的實(shí)例來(lái)選擇。表4-5列出了典型零件的表面粗糙度參數(shù)Ra的數(shù)值。表4-6列出了表面粗糙度的輪廓特征及應(yīng)用情況,供選用參考。表4-5典型零件的表面粗糙度參數(shù)Ra的數(shù)值配套課件第4章視頻4-1提供一選擇實(shí)例，僅供參考掃碼觀看互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）表4-6表面粗糙度的輪廓特征及應(yīng)用舉例配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.3.2評(píng)定參數(shù)的標(biāo)注1.有關(guān)圖形符號(hào)技術(shù)圖樣上所標(biāo)注的表面粗糙度圖形符號(hào)指該表面完成加工后的表面要求。若取樣長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度,在圖樣上則省略標(biāo)注取樣長(zhǎng)度,對(duì)其他附加要求如加工方法、加工紋理方向、加工余量以及附加參數(shù)等,可以根據(jù)需要標(biāo)注。標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)的圖形符號(hào)及含義見(jiàn)表4-7。常見(jiàn)的加工紋理方向及符號(hào)見(jiàn)表4-8。配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）表4-7標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)的圖形符號(hào)及含義配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）表4-8常見(jiàn)加工紋理方向及符號(hào)配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注的參數(shù)及附加要求的標(biāo)注位置如圖4-8所示。圖4-8參數(shù)及附加要求的標(biāo)注位置2.表面結(jié)構(gòu)要求在圖樣上的標(biāo)注GB/T131—2006規(guī)定，表面結(jié)構(gòu)要求對(duì)每一表面只標(biāo)注一次,并盡可能標(biāo)注在相應(yīng)的尺寸及其公差的同一視圖上。除非另有說(shuō)明，一般情況下所標(biāo)注的表面結(jié)構(gòu)要求是對(duì)完工零件表面的要求。表4-9給出了表面粗糙度幅度參數(shù)的標(biāo)注示例。具體標(biāo)注方法如下:配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）表4-9表面粗糙度幅度參數(shù)的標(biāo)注示例配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）1)表面結(jié)構(gòu)要求的注寫(xiě)和讀取方向應(yīng)與尺寸的注寫(xiě)和讀取方向一致，如圖4-9所示圖4-9表面結(jié)構(gòu)要求的注寫(xiě)方向配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）2)表面結(jié)構(gòu)要求可以標(biāo)注在輪廓線上,或標(biāo)注在輪廓線的延長(zhǎng)線上,其符號(hào)的尖端應(yīng)從材料外指向零件的表面,并與表面接觸。必要時(shí),也可以用帶箭頭或黑點(diǎn)的指引線引出標(biāo)注,如圖4-10和圖4-11所示。圖4-10表面結(jié)構(gòu)要求在輪廓線上的標(biāo)注圖4-11表面結(jié)構(gòu)要求用指引線引出的標(biāo)注配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）3)在不引起誤解的情況下,可以標(biāo)注在給定的尺寸線上,如圖4-12所示；也可以標(biāo)注在幾何公差框格的上方,如圖4-13所示。圖4-12表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注在尺寸線上圖4-13表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注在幾何公差框格的上方配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4)可以標(biāo)注在零件幾何特征的延長(zhǎng)線或尺寸界線上,或用帶箭頭的指引線引出標(biāo)注,如圖4-14所示。圖4-14表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注在圓柱特征的延長(zhǎng)線上配套課件第4章5)圓柱面的表面結(jié)構(gòu)要求只標(biāo)注一次。棱柱面的表面結(jié)構(gòu)要求相同時(shí)只標(biāo)注一次,每個(gè)棱柱面有不同的表面結(jié)構(gòu)要求,應(yīng)分別標(biāo)注,如圖4-15所示。圖4-15圓柱和棱柱面的表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）注意，當(dāng)棱柱的各個(gè)棱面具有相同的表面粗糙度要求時(shí),應(yīng)在圖樣封閉的輪廓線上以完整圖形符號(hào)加一小圓圈標(biāo)注,如圖4-16所示。若標(biāo)注會(huì)引起歧義,則各表面應(yīng)分別標(biāo)注。圖4-16棱面有相同表面結(jié)構(gòu)要求的標(biāo)注配套課件第4章6)當(dāng)零件的所有表面有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時(shí),采用簡(jiǎn)化標(biāo)注,將表面粗糙度要求符號(hào)統(tǒng)一標(biāo)注在圖樣標(biāo)題欄附近,如圖4-17所示。圖4-17所有面有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)的簡(jiǎn)化標(biāo)注互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）7)當(dāng)零件的大多數(shù)表面有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時(shí),可以采用簡(jiǎn)化標(biāo)注。把不同的表面結(jié)構(gòu)要求直接在圖中標(biāo)出,把有相同的表面結(jié)構(gòu)要求的符號(hào)統(tǒng)一標(biāo)注在圖樣的標(biāo)題欄附近,同時(shí),符號(hào)后面注圓括號(hào),圓括號(hào)內(nèi)注出表面結(jié)構(gòu)的基本圖形符號(hào),如圖4-18所示?；蛟趫A括號(hào)內(nèi)注出不同的表面結(jié)構(gòu)要求符號(hào),如圖4-19示。圖4-18簡(jiǎn)化標(biāo)注(一)圖4-19簡(jiǎn)化標(biāo)注(二)配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）當(dāng)圖紙空間有限時(shí),把有相同的表面結(jié)構(gòu)要求的表面,用帶有字母的完整符號(hào),以等式的形式注寫(xiě)在圖形或標(biāo)題欄附近,如圖4-20所示。圖4-20簡(jiǎn)化標(biāo)注(三)配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）8)同一表面有不同的表面結(jié)構(gòu)要求,或同一表面由幾種不同的工藝方法獲得時(shí),標(biāo)注如圖4-22所示。圖4-22同一表面由多道工藝獲得時(shí)的標(biāo)注(圖中由三道加工工藝)9)其他要求的標(biāo)注,如表面紋理、加工余量、加工方法的標(biāo)注,如圖4-23所示。圖4-23其他要求的標(biāo)注配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.4表面結(jié)構(gòu)的檢測(cè)4.4.1檢測(cè)原則國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10610—2009對(duì)表面粗糙度檢測(cè)程序作了詳細(xì)的規(guī)定,常用的檢測(cè)方法有比較法、針描法、光切法及干涉法等幾種。為方便起見(jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)又做出了目視檢查、比較檢查及測(cè)量等簡(jiǎn)化程序說(shuō)明。（1）目視檢查---對(duì)于表面粗糙度值與規(guī)定值相比明顯地好或明顯地不好,或者因?yàn)榇嬖诿黠@影響表面功能的缺陷,沒(méi)有必要用更精確的方法來(lái)檢驗(yàn)的工件表面,采用目視法檢查。（2）比較檢查—目視檢查不能做出判定,采用與表面粗糙度樣板(圖4-24)進(jìn)行比較的方法。（3）測(cè)量—用比較檢查不能做出判定,根據(jù)目視檢查結(jié)果,在被測(cè)表面上最有可能出現(xiàn)極值的部位進(jìn)行測(cè)量。配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）4.4.2常用的測(cè)量方法（1）針描法—是一種接觸式測(cè)量表面粗糙度輪廓的方法,常用的儀器是電動(dòng)輪廓儀,可直接測(cè)量出Ra值,適合測(cè)量Ra范圍為0.025~5μm。圖4-25JB-1C型粗糙度測(cè)量?jī)x圖4-26測(cè)量?jī)x原理圖配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）(2)光切法—利用光切原理測(cè)量零件表面粗糙度輪廓的方法。采用光切原理102制成的儀器稱(chēng)為光切顯微鏡,也稱(chēng)為雙管顯微鏡。光切法為非接觸式測(cè)量法,通常用于測(cè)量表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)Rz值,測(cè)量范圍一般為2.0~63μm。圖4-27光切顯微鏡的外形結(jié)構(gòu)圖1—底座2—縱向百分尺3—立柱4—升降螺母5—橫臂6—微調(diào)手輪7—鎖緊螺釘8—緊固螺釘9—測(cè)微目鏡頭10—測(cè)微鼓輪11—鏡頭架12—工作臺(tái)13—工作臺(tái)緊固螺釘配套課件第4章互換性與測(cè)量技術(shù)（第4版）(3)干涉法—利用光波干涉原理測(cè)量表面粗糙度的方法,根據(jù)光波干涉原理制成的光學(xué)測(cè)量?jī)x,稱(chēng)為干涉顯微鏡。干涉法屬于非接觸式測(cè)量法,主要用于測(cè)量表面粗糙度幅度參數(shù)Rz值,測(cè)量范圍一般為0.063~1.0μm。圖4-286JA型干涉顯微鏡外形結(jié)構(gòu)圖1—工作臺(tái)2—目鏡3—照相與測(cè)量選擇手輪4—照相機(jī)5—照相機(jī)鎖緊螺釘6—孔徑光闌手輪7—光源選擇手輪8—光源9—寬度調(diào)節(jié)手輪10—調(diào)焦手輪11—光程調(diào)節(jié)手輪12—物鏡