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1、第四章 表面粗糙度第1页，本讲稿共27页2)表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于501000的不平程度称为波纹度。3)形状误差：零件表面中峰谷的波长和波高 之比大于1000的不平程度属于 形状误差。1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于 50。属于微观几何形状误差。第2页，本讲稿共27页 2.表面粗糙度对零件性能的影响 影响零件的耐磨性。影响配合性质的稳定性。影响零件的疲劳强度。影响零件的抗腐蚀性。影响零件的密封性。对零件的外观、测量精度、表面光 学性能、导电导热性 能和胶合强度 等也有着不同程度的影响。第3页，本讲稿共27页 4.1 表面粗糙度
2、的国家标准 1.表面粗糙度的基本术语 1）.取样长度l：评定表面粗糙度所规定的一段 基准线长度。应与表面粗糙度 的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。第4页，本讲稿共27页2）.评定长度 ln：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。评定长度一般按5个取样长度来确定。第5页，本讲稿共27页3 3）基准线：）基准线：为了计算粗糙度值时，所用的一条线。轮廓最小二乘中线：轮廓上的点到轮廓偏距的平方和为最小轮
3、廓算术平均中线：在轮廓上找到一条直线，该直线使上、下部分的面积相等。基准线第6页，本讲稿共27页轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓 上各点至一条该线的距离平方和为最小。即第7页，本讲稿共27页 轮廓算术平均中线m：在取样长度内，将 实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积 相等的直线。即：F1+F2+Fn=G1+G2+Gn第8页，本讲稿共27页 2.表面粗糙度的评定参数 国家标准GB3505-83和GB/T1031-95中规定了6个评定参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数有2个，形状特性参数有1个，其中高度参数是主要的。1）轮廓算术平均偏差a 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至
4、 轮廓中线距离绝对值的平均值，即:Ra越大，表面越粗糙第9页，本讲稿共27页 2）微观不平度十点高度z 在取样长度内个最大的轮廓峰高ypi平均值 与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。第10页，本讲稿共27页 3）轮廓最大高度y 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间 的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过 轮廓最高点和最低点。第11页，本讲稿共27页 在三个评定参数中，Ra最能客观反映工件的表面实际情况，常用表示零件表面粗糙度。第12页，本讲稿共27页3、表面特征代号及标注1)、表面粗糙度符号和代号基本符号表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、刨、磨、钻、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工、
5、气割等 表示表面是用不去除材料方法获得。如铸、锻、冲压变形、热轧、粉末冶金等。或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道工序的状况）表示所有表面具有相同的表面粗糙度 要求 第13页，本讲稿共27页 2)表面粗糙度的代号 a1、a2 处为粗糙度高度 参数的允许值（m）；b 处标注加工方法、镀涂 或其它表面处理；c 处标出取样长度（mm）；d 标出加工纹理方向符号；e 处标出加工余量（mm）；f 处标出间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。a1a2bc（f）de第14页，本讲稿共27页 3)表面粗糙度的标注标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出 线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外 指向
6、被注表面。高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参 数值，“Ra”本身可以省略；当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出；当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上 标注最大值或最小值。取样长度：如按国标选用，则可省略标注；表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。第15页，本讲稿共27页3)3)、表面粗糙度在图样上的标注方法、表面粗糙度在图样上的标注方法第16页，本讲稿共27页表面粗糙度高度参数值得标注示例及意义代代 号号意意 义义代代 号号意意 义义用任何方法用任何方法获获得的表面粗得的表面粗糙度，糙度，RaRa的上限的上限值为值为6.
7、36.3m m 用任何方法用任何方法获获得的表面粗得的表面粗糙度，糙度，RaRa的最大的最大值为值为6.36.3mm 用去除材料方法用去除材料方法获获得的表得的表面粗糙度，面粗糙度，RaRa的上限的上限值为值为6.3m6.3m 用去除材料方法用去除材料方法获获得的表得的表面粗糙度，面粗糙度，RaRa的最大的最大值为值为6.36.3mm 用去除材料方法用去除材料方法获获得的表得的表面粗糙度，面粗糙度，RaRa的上限的上限值为值为6.36.3mm，RaRa的下限的下限值为值为3.2m3.2m 用去除材料方法用去除材料方法获获得的表得的表面粗糙度，面粗糙度，RaRa的最大的最大值为值为6.36.3m
8、m，RaRa的最小的最小值为值为3.2m3.2m 用不去除材料方法用不去除材料方法获获得的得的表面粗糙度，表面粗糙度，RyRy的上限的上限值值为为100m100m 用不去除材料方法用不去除材料方法获获得的得的表面粗糙度，表面粗糙度，RyRy的最大的最大值值为为100m100m 用去除材料方法用去除材料方法获获得的表得的表面粗糙度，面粗糙度，RaRa的上限的上限值为值为6.36.3mm，RzRz的上限的上限值为值为100m100m 用去除材料方法用去除材料方法获获得的表得的表面粗糙度，面粗糙度，RaRa的最大的最大值为值为6.36.3mm，RzRz的最大的最大值为值为100m100m第17页，本
9、讲稿共27页 4.2表面粗糙度（参数值）的选择 1.表面粗糙度（评定参数）的选择 评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用 高度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分 反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：当表面过于粗糙（Ra6.3m）或过于光滑（Ra 0.025 m）时，可选用Rz，因为此 范围便于选择用于测量Rz的仪器测量。当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪 表的小元件的表面，可选用Ry值。第18页，本讲稿共27页 2.表面粗糙度（参数值）的选择 表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量 选取较大的参数值。一般
10、原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小；配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙 度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙 度值要小。第19页，本讲稿共27页 3.参数值的选用方法 可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关 系可参照以下对应关系：若T0.6 IT，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT T0.4 IT，则Ra0.025 IT；Rz 0.1 IT
11、T0.25 IT，则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT T0.25 IT，则Ra0.15 T；Rz 0.6 T第20页，本讲稿共27页五、表面粗糙度的测量 1）比较法：将被测表面与粗糙度标准样板相比较，通过视觉、触 感或其它方法进行比较后，对被测表面的粗糙度作出评定的方法。1、测量方法介绍第21页，本讲稿共27页2）光切法：利用“光切原理”测量表面粗糙度的方法。光切显微镜又称双管显微镜,常用于测量Rz为0.560m第22页，本讲稿共27页 3 3）干涉法：干涉法：利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的方法。主要用于测量表面粗糙度的Rz和Ry值，可以测到较小的参数值，通常测量范围0.031m
12、 常用的测量仪器干涉显微镜第23页，本讲稿共27页4 4）针描法：）针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面的粗糙度的Ra值。电动轮廓仪 第24页，本讲稿共27页5)印模法:利用石腊、低熔点合金或其它印 模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表 面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。第25页，本讲稿共27页 例：将表面粗糙度符号标注在图上，要求 （1）用去除材料的加工圆柱面d3，R a最大允许值为 6.3m。（2 用去除材料的方法获得孔d1，要求R a最大允许值为 1.6m。（3 用去除材料的方法获得表面a，要求Ra最大允许值为 3.2m。（4）其余用去除材料的方法获得表面，要求R a允许值均为 25m。第26页，本讲稿共27页指出图中标注中的错误，并加以改正。第27页，本讲稿共27页