表面粗糙度培訓

1、XCE-M32-3 粗糙度測量基礎,XCE-M32-3 周淼 10/5/2020,表面（粗糙度）結構,一、表面粗糙度的基本概念二、表面粗糙度的評定三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度對零件的功能要求、使用壽命、美觀程度都有重大影響。 為了正確地測量和評定表面粗糙度以及在零件圖上正確地標注其要求，以保證零件的互換性，我國發(fā)布了 GB/T3505-2009產品幾何技術規(guī)范 表面結構 輪廓法 術語、定義及表面結構參數(shù),一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度、表面波紋度和形狀誤差，三者通常按波距（間距）來劃分： 波距小于 1mm 的屬于表面粗糙度； 波距在 110mm 的屬于

2、表面波紋度； 波距大于 10mm 的屬于形狀誤差。,1.認識加工表面：,機械加工過程中加工表面都會出現(xiàn)凹凸不平的細微差異，那么便于理解我們把凹凸的輪廓分別定義為波峰，波谷,2.產生的原因： 由于切削過程中的刀痕，切屑分離時的塑性變形，刀具與工件表面之間的摩擦以及工藝系統(tǒng)的高頻振動等原因所形成。,工件,刀具,v,切屑,3.對零件使用性能的影響： 耐磨性 相互運動的兩零件表面，只能在輪廓的峰頂間接觸，當表面間產生相對運動時，峰頂?shù)慕佑|將對運動產生摩擦阻力，使零件磨損。 相互運動的表面越粗糙，實際有效接觸面積就越小，壓應力就越大，磨損就越快。,3.對零件使用性能的影響： 耐磨性 表面粗糙度影響潤滑的

3、有效性，也影響潤滑破壞以后粗糙峰之間碰撞的概率和嚴酷程度（應力水平和變形大小）。,3.對零件使用性能的影響： 配合性質的穩(wěn)定性(間隙配合） 相互配合的表面微小峰被去掉后，它們的配合性質會發(fā)生變化。 對于有相對運動的間隙配合，工作過程中表面的微小峰被磨去，使間隙增大，影響原有的配合要求。,3.對零件使用性能的影響： 配合性質的穩(wěn)定性（過盈配合） 相互配合的表面微小峰被去掉后，它們的配合性質會發(fā)生變化。 對于過盈配合，由于壓入裝配時，零件表面的微小峰被擠平而使有效過盈減小，降低了聯(lián)結強度；,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀

4、輪廓的微小谷底處產生應力集中，使材料的疲勞強度降低，導致零件表面產生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產生應力集中，使材料的疲勞強度降低，導致零件表面產生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產生應力集中，使材料的疲勞強度降低，導致零件表面產生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產生應力集中，

5、使材料的疲勞強度降低，導致零件表面產生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產生應力集中，使材料的疲勞強度降低，導致零件表面產生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 抗腐蝕性,在零件表面的微小谷的位置容易殘留一些腐蝕性物質，由于其與零件的材料不同，故而形成電位差，對零件產生電化學腐蝕。表面越粗糙，電化學腐蝕越嚴重。,3.對零件使用性能的影響： 抗腐蝕性,在零件表面的微小谷的位置容易殘留一些腐蝕性物質，由于其與零件的材料不同，故而形成電位差，對零件產生電化學腐蝕。表面越粗糙，電化學腐蝕越嚴重。

6、,3.對零件使用性能的影響： 抗腐蝕性,在零件表面的微小谷的位置容易殘留一些腐蝕性物質，由于其與零件的材料不同，故而形成電位差，對零件產生電化學腐蝕。表面越粗糙，電化學腐蝕越嚴重。,3.對零件使用性能的影響： 耐密封性（含油）,密封件表面存在微小的峰谷時，密封性變差。對于靜態(tài)密封表面，密封面上的凸凹不平在密封面間留下微隙，會引起滲漏；對于動態(tài)密封表面，由于有相對運動，表面間應含有潤滑油層，表面不能太光滑，以便儲存潤滑油。,3.對零件使用性能的影響： 表面接觸剛度（曲軸軸頸）,由于表面的凸凹不平，實際表面間的接觸面積有的只有公稱面積的百分之幾。接觸面積愈小，單位面積受力就愈大，粗糙峰頂處的局部變

7、形也愈大，接觸剛度便會降低，影響機件的工作精度和抗振性。,3.對零件使用性能的影響： 表面接觸剛度（曲軸軸頸）,由于表面的凸凹不平，實際表面間的接觸面積有的只有公稱面積的百分之幾。接觸面積愈小，單位面積受力就愈大，粗糙峰頂處的局部變形也愈大，接觸剛度便會降低，影響機件的工作精度和抗振性。,3.對零件使用性能的影響： 導電性與導熱性,一方面由于表面的凸凹不平，實際表面間的接觸面積減少，降低導電、導熱效率；另一方面，由于界面間滲入氧氣使導電導熱性變壞，表面最好有突出的尖峰均布，以保障能劃透阻礙導電、導熱性能的氧化膜。,3.對零件使用性能的影響： 表面反射能力（鏡子）,3.對零件使用性能的影響： 流

8、體流動阻力,流體在管道內發(fā)生紊流時，摩擦阻力就增大。管壁的相對粗糙度Rz/r的數(shù)值可作為是否發(fā)生紊流的一個指標。管徑愈小，流速愈大，則管壁粗糙度對摩擦損失的影響就愈大。（控制粗糙度及紋理方向）,3.對零件使用性能的影響： 流體流動阻力,流體在管道內發(fā)生紊流時，摩擦阻力就增大。管壁的相對粗糙度Rz/r的數(shù)值可作為是否發(fā)生紊流的一個指標。管徑愈小，流速愈大，則管壁粗糙度對摩擦損失的影響就愈大。（控制粗糙度及紋理方向）,3.對零件使用性能的影響： 流體流動阻力,流體在管道內發(fā)生紊流時，摩擦阻力就增大。管壁的相對粗糙度Rz/r的數(shù)值可作為是否發(fā)生紊流的一個指標。管徑愈小，流速愈大，則管壁粗糙度對摩擦損

9、失的影響就愈大。（控制粗糙度及紋理方向）,3.對零件使用性能的影響： 影響表面涂層質量（太光鍍不上）,表面粗糙度會影響金屬板的噴涂特性和噴涂表面的美觀程度。 對于電鍍的機體表面，建議采用車削或端銑，而不用磨削，并控制紋路間距和溝槽截面形狀，以使鍍層牢固。,二、表面（粗糙度）結構的評定,零件表面的粗糙度是否滿足設計要求，需要進行測量和評定。 為了使測量和評定結果統(tǒng)一，根據(jù)國家標準的要求，應規(guī)定取樣長度、評定長度、基準線和評定參數(shù)，且測量方向應垂直于表面的加工紋理方向。,1.取樣長度 是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準長度，用符號 lr 表示。 目的是限制、減弱波紋度、形狀誤差對測量結果的

10、影響。,二、表面（粗糙度）結構的評定,1.取樣長度 是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準長度，用符號 lr 表示。 取樣長度應適當： 過短則不能反映表面的微觀起伏程度； 過長則可能使測量結果受到波紋度甚至形狀誤差的影響。,二、表面（粗糙度）結構的評定,1.取樣長度(lr) 從以下的系列中選?。?0.08，0.25，0.8，2.5，8.0 （mm）,二、表面（粗糙度）結構的評定,2.評定長度（ln 總長） 是指為了合理且較全面地反映整個表面的粗糙度特征，而在測量和評定表面粗糙度時所必需的一段最小長度，用符號 ln 表示。,二、表面（粗糙度）結構的評定,2.評定長度 目的是限制、減弱表面加工

11、不均勻性對測量結果的影響。評定長度可以包含一個或幾個取樣長度。一般取5個取樣長度。,二、表面（粗糙度）結構的評定,3.基準線 通過測量手段獲得表面輪廓曲線以后，需要提供一條定量評定表面粗糙度量值的基準線，作為計算各種參數(shù)的基礎。 輪廓算術平均中線,二、表面（粗糙度）結構的評定,3.基準線 輪廓算術平均中線: 是指具有理想的直線形狀并在取樣長度lr 內與輪廓走向一致的基準線，該基準線將實際輪廓分成上、下兩個部分，且使上部分面積之和等于下部分面積之和。 F 1+ F 3 + = F 2 + F 4 +,二、表面（粗糙度）結構的評定,3.基準線 輪廓算術平均中線: F 1 + F 3 + = F 2

12、 + F 4 +,二、表面（粗糙度）結構的評定,4.評定參數(shù) 為了定量評定表面粗糙度輪廓，必須用參數(shù)及其數(shù)值來表示表面粗糙度輪廓的特征。包括： 微小峰、谷的幅度； 間距的大??； 通常采用下列幅度參數(shù)和間距參數(shù)。,二、表面（粗糙度）結構的評定,輪廓算術平均偏差Ra 在取樣長度 lr 內，被測輪廓上各點到基準線的距離 Zi 的絕對值的算術平均值。,二、表面（粗糙度）結構的評定,輪廓算術平均偏差Ra 在取樣長度 lr 內，被測輪廓上各點到基準線的距離 Zi 的絕對值的算術平均值。,二、表面（粗糙度）結構的評定,輪廓最大高度Rz 最大波峰與波谷之和 在取樣長度 lr 內，最大輪廓峰高Zp與最大輪廓谷深

13、Zv之和的高度。Rz=Zp+ Zv,二、表面（粗糙度）結構的評定,輪廓最大高度Rz 最大波峰與波谷之和 在評定長度 ln 內，每個lr最大輪廓峰高Zp與最大輪廓谷深Zv之和的高度的平均值。Rz=（Zp1+ Zv1 ）+ （Zpn+ Zvn ） /5 （5倍取樣長度）,二、表面（粗糙度）結構的評定,二、表面（粗糙度）結構的評定, Rmax 評價長度內輪廓最高點和最低點之間的距離注意Ra Rz是取樣長度內,Rmax是評價長度內,取樣長度是評價長度的一部分（1/5）,所以Rmax大于等于Ra Rz,輪廓支承長度率Rmr(c) 在評定長度ln內，一條平行于中線的直線從峰頂線向下移動到某一水平位置（移動

14、距離c）時，輪廓的實體材料長度Ml(c)與評定長度ln之比（用百分率表示）。,二、表面（粗糙度）結構的評定,輪廓支承長度率Rmr(c) 輪廓支承長度率 Rmr(c) 與零件的實際輪廓形狀有關，是反映零件表面耐磨性的指標。其他條件相同時，Rmr(c) 越大，支承面積越大，接觸剛度越高，耐磨性能越好。,二、表面（粗糙度）結構的評定,輪廓支承長度率Rmr(c),二、表面（粗糙度）結構的評定,二、表面（粗糙度）結構的評定, RPK 超過中心區(qū)峰谷高度波峰平均高度，又成為初期磨損高度 Rk 為中心區(qū)峰谷高度，又稱為有效負荷粗糙度 Rvk 從中心區(qū)下限到有效實體材料輪廓波谷的平均深度，反應了儲存油量的深度

15、 以上由軟件測量后直接計算得出 可以看出Rpk Rk 都根據(jù)波峰有關系，如果不合格那么可以推斷出是高點太多，或者高點太高。,二、表面（粗糙度）結構的評定,可以看出Rpk Rk 都根據(jù)波峰有關系，如果不合格那么可以推斷出是高點太多，或者高點太高。 波峰很規(guī)則但是有特別峰高 那么RK合格 RPK不合格 波峰不規(guī)則沒有特別峰高 那么RK不合格 RPK合格,二、表面（粗糙度）結構的評定,表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值選用的合理與否，直接影響到機器的使用性能和壽命，特別是對裝配精度要求高、運動速度要求高、密封性能要求高的產品，更具有重要的意義。,三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,設計者在選用表面粗糙度的參數(shù)和數(shù)值時，應該從使用功能出發(fā)，并考慮包括載荷、潤滑、材料、運動方向、速度、溫度、成本等因素，經調查研究后予以確定。,三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,在缺少充分資料的條件下，類似的設計和加工方法的經驗，常能提供有用的參考和選擇。以免采用不合理的技術要求和加工過程。,三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,參數(shù)的選擇： 與高度特性有關的評定參數(shù)是