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1、第第4章章 表面粗糙度与检测表面粗糙度与检测第4章 表面粗糙度及其检测学习目的： 掌握粗糙度轮廓的评定参数和标注，为合理选用表面粗糙度打下基础。学习要求： 1、了解表面粗糙度轮廓的概念； 2、了解表面粗糙度对机械零件使用性能的影响； 3、掌握粗糙度轮廓的幅度参数及其检测手段； 4、掌握表面粗糙度参数和参数值的选用原则和方法。表面粗糙度及其检测 表面粗糙度的基本概念 表面粗糙度的评定参数 表面粗糙度在图样上的标注 表面粗糙度的检测教学内容： GB/T 3505-2009 产品几何技术规范（GPS）表面结构 轮廓法 术语、定义及表面结构参数 GB/T1031-2009 产品几何技术规范（GPS）表
2、面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值 GB/T131-2006 产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法 GB/T10610-2009产品几何技术规范（GPS）表面结构 轮廓法 评定表面结构的规则和方法 GB/T 7220-2004表面结构轮廓法表面粗糙度术语参数测量 加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度 波距10 属于形状误差，即宏观几何形状误差4.1 表面粗糙度的概念实际表面轮廓经轮廓滤波器滤波后分为：把轮廓分成长波和短波成分的滤波器：确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限的滤波器；：确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。：波纹度与比它更长的波
3、的相交界限的滤波器。配合摩擦和磨损 接触刚度 疲劳 抗腐蚀性结合密封性、美观切削后遗留 的刀痕；切削过程中切屑分离时的塑性变形；以及机床等工装系统的振动等。o取样长度lr 是测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，至少包含5个以上轮廓峰和谷 o评定长度ln 是用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度，在测量或评定时所规定的一段最小长度，可包含一个或几个取样长度。一般情况下，取ln=5lr o中线 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线 在lr内，使轮廓上各点至该线的距离Zi平方和为最小。（1）轮廓最小二乘中线(m)lrdxxZ 0 2)(niiZ12min ziXZ(x)xlr最小二乘中线（2）
4、轮廓算术平均中线在 lr r 内，XZ(x)lrF1FiF2niiFFFF121.mjjSSSS121.S1S2Sj算术平均中线幅度参数、间距参数、混合参数、曲线和相关参数主要评定参数1983版2009版幅度参数轮廓的算术平均偏差RaRa轮廓的最大高度RyRz微观不平度十点高度Rz间距参数微观不平度的平均间距Sm轮廓单元的平均宽度Rsm混合参数评定轮廓的均方根斜率Rq曲线和相关参数轮廓支承长度率Rmr(c)Rmr(c) 新旧标准评定参数及符号的比较(1).幅度参数（高度参数） dxxZlrRarl 0 )(11）轮廓的算术平均偏差在lr内，纵坐标值Z(x)的绝对值的算术平均值( (见下图）。R
5、aniiZnRa1 1 ZiZ(x)XlrRa算术平均偏差Ra2）轮廓的最大高度 RzminVmaxPZZRz在lr内maxPZmaxvZZ(x)Xlr1PZ1vZ2vZRz最大高度Rz中线(2). 间距参数 轮廓单元的平均宽度 Rsm:在 lr 内，轮廓单元宽度Xsi的平均值。轮廓单元:一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合。轮廓单元宽度:中线与一个轮廓单元相交线段的长度。miiXsmRsm11中线(3). 混合参数（形状参数） 在给定的轮廓截面高度 C上，轮廓的实体材料长度Ml(C)与ln的比率（图5.8）。轮廓的支承长度率Rmr(C) 轮廓截面高度C:C = Rz % 轮廓的支承长度率nniilb
6、cRmr/)(1nlCMl/ )(4.2 表面粗糙度在图样上的标注1、表面粗糙度符号基本符号基本符号：用任意用任意方法获得的表面方法获得的表面用去除材料的方法用去除材料的方法获得的表面获得的表面不去除材料的方法不去除材料的方法获得的表面获得的表面2、表面粗糙度代号a 第一个表面粗糙度轮廓（单一）要求（m）； b 第二个表面粗糙度轮廓要求 ；c 加工方法；d 表面纹理和纹理方向；e 加工余量（mm）。 表面粗糙度要求标注的内容：表面粗糙度单一要求(Ra ,Rz)取样长度传输带加工工艺加工余量等。补充要求3、表面粗糙度的标注图 5.11 表面粗糙度轮廓单一要求标注示例 上限或下限的标注：表示双向极
7、限时应标注上限符号“U”和下限符号“ L”。 如果同一参数具有双向极限要求，在不引起歧义时，可省略“U”和“ L” 的标注。若为单向下限值，则必需加注“ L” 。 传输带和取样长度的标注：传输带是指两个滤波器的截止波长值之 间的波长范围。长波滤波器的截止波长值就是取样长度lr。传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“”隔开。在某隔开。在某些情况下，传输带的标注中，只标一个滤波器，也应保留连字号些情况下，传输带的标注中，只标一个滤波器，也应保留连字号“” ，来区别是短波还是长波。来区别是短波还是长波。 参数代号的标注：参数代号标注在传输带或取
8、样长度后，它们之间用“/”隔开。 评定长度的标注：如果默认的评定长度( 5lr )时，可省略标注。如果不等于5lr时,则应注出取样长度的个数。评定长度为4 lr 极限值判断规则和极限值的标注：极限值判断规则的标注如图所示上限为”最大规则”，下限为“16规则” 。为了避免误解，在参数代号和极限值之间插入一个空格。最大规则16规则 当参数的规定值为上限值上限值时，若所选参数在同一评定长度上的全部实测值中，大于大于图样或技术产品中规定值的个数不超过实测值总数的16%，则该表面合格。同理若为下限值下限值，则小小于于规定值的个数不超过实测总值的16%，则合格。被测表面的全部区域内测得的参数值一个也不一个
9、也不应超过图样或技术产品文件中的规定值。注 表面粗糙度要求对零件的每一个表面一般只标注一次，并尽可能标注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。不续表5.12表面粗糙度轮廓技术要求标注的总结一、表面粗糙度轮廓标注的图形符号基本图形符号扩展扩展图形符号加一横线完整图形符号加一圆特殊图形符号二、表面粗糙度轮廓技术要求在图形中的标注1. 标注位置a 第一个表面粗糙度轮廓 ( Ra、Rz) 要求（m）；b 第二个表面粗糙度轮廓 (Rsm、Rmr )要求；c 加工方法；d 表面纹理和纹理方向；e 加工余量（mm）。图5.10 粗糙度要求的注写的为位置2. 表面粗糙度轮廓参数值的标注（1）只标一个参数值 默认为
10、上限值,如右图1、2 若为下限值时， 必须标注“L”,如右图3Ra 3.2图 1Rz 1.6图 2图 3（2）同时标注上、下限 需要标注 “U”、，“L”,如右图4所示。 不会引起误解时，可省略标 注“U”、 “L”，如右图5所示。3. 极限值判断规则的标注(1) 16%规则(复习其含义) ， 其标注如下图所示（默认）。URa 6.3LRz 3.2图 4Rz 3.2Rz 1.6图 5Ra 3.2图 6Rz 3.2Rz 1.6图 7URa 6.3LRz 3.2图 8图 9（2） 最大规则(复习其含义) ， 其标注如下图所示。4、传输带、取样长度和评定长度的标注（1）在图中未标注传输带、取样长度和
11、评定长度的，则默认为采用标准化值（表5.5）例如下图所示：图 10图 11属于什么规则？Ra 3.2图 12图 13URa 6.3LRz 3.2图 14图 15图 16（2）需要标注传输带、取样长度和评定长度数值的 , 例如下图17、18 所示： 5、表面纹理的标注，见表5.11所示例如下图19所示其含义如下图20所示图17图18传输带为0.0080.8mm,lr = 0.8 mmln = 5lr = 4.0 mm(默认)传输带s为 默认，c=0.8mm,lr = 0.8 mmln = 3lr =2.4 mmRz 3.2图19图20纹理方向平行于视图所在的投影面6、附加评定参数、加工方法和加工
12、余量的标注（1）附加评定参数的标注，如图21所示（2）加工方法和加工余量的标注, 如图22所示URa 6.3LRz 3.2Rsm 0.05图21图22Rz 3.22车轮廓单元的平均宽度为0.05mm加工余量为2mm加工方法为车削三、表面粗糙度轮廓要求在零件图上的标注方法1.一般规定（1）对零件的每一表面一般只标注一次，并尽可能标注在相应尺寸及其 极限偏差的同一视图上。（2）除非另有说明，所标注的表面粗糙度轮廓要求是对完工零件表面。（3）粗糙度的符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取方向一致。（4）粗糙度的符号的尖端必须 从材料外指向并接触零件表面。 下面以表面粗糙度轮廓的幅度参数为例说
13、明在零件图上的标注方法，其他技术要求为默认采用标准化值。2. 通用的标注方法（1）代号注写和读取方向的标注方法,如图22所示 与尺寸的注写和读取方向一致图 23（2） 代号的标注方法 标注在轮廓线或其延长线上和用箭头或带黑点(位于可见表面上)的指引线上， 如图24 图27 所示 。图 24图 25图 27图 26 在不引起误解的前提下，可标注在特征尺寸线上，如图28、29 所示。 可标注在 几何公差框格的上方，如图30所示。图30图 29Ra 6.350h7 50H8Ra 12.5图 28 标注在 几何公差框格上面注出了特征尺寸的上方, 如图31所示。 图31这两种标注的含义是什么？3. 简化
14、标注（1） 某些表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求时,相同要求的 标注在标题栏附近， 如图32所示。图32(2) 某零件全部表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求的标注，如图 33 所示。图33=Ra 12.5(3) 对多个表面有相同表面粗糙度轮廓的技术要求或在图纸空间有限时的简化标注，如图34所示。图 3 4（4） 当图样上某个视图构成封闭的轮廓，并各表面具有相同的表 面 粗糙度轮廓技术要求时，用特殊符号标注，如图35所示。 图 35（a) 特殊符号Ra 12.5(b) 标注示例此标注只包括上、下和左、右四个表面，不包括前、后两个表面4、 综合标注示例 （1） 图12.3为减速器输出轴的零件图，
15、其上标注了尺寸及其公差带代号、几何公差和表面粗糙度轮廓要求。（2） 图12.2为减速器齿轮的零件图，其上标注了尺寸及其公差带代号、几何公差和表面粗糙度轮廓要求。4.3 表面粗糙度的检测比较法：一般只用于粗糙度参数值较大的近似评定光切法：光切原理，对大零件的内表面可以采用干涉法：通常用于测定0.80.025m的Rz值l针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度针描法测量原理示意图本章重点:1.表面粗糙度定义及其对机械零件使用性能的影响；2.传输带、取样长度、评定长度和最小二乘中线的概 念；3.表面粗糙度评定参数的名称、代号及其在图样上的 标注方法，必须要掌握基本参数的名称、代号和标 注方法；4.表面粗糙度的选用，表面粗糙度与尺寸公差和形状 公差之间的关系；5.掌握Ra和Rz的测量方法。