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1、第四章表面粗糙度第1页，本讲稿共19页表面粗糙度的要求表面粗糙度的要求n基本内容基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的评定、选用、标注及测量。粗糙度的评定、选用、标注及测量。n重点内容重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。：表面粗糙度的评定、选用及标注。n难点内容难点内容：表面粗糙度的评定、选用。：表面粗糙度的评定、选用。n操作技能操作技能：表面粗糙度的测量。：表面粗糙度的测量。第2页，本讲稿共19页4.1概述概述零件表面的形貌可分为三种情况：零件表面的形貌可分为三种情况：(1)表表面面粗粗糙糙度度：零零件件表表面面所所具具有有的的微微小小峰峰谷谷的
2、的不不平平程程度度，其其波波长长和波高之比一般小于和波高之比一般小于 50。属于微观几何形状误差。属于微观几何形状误差。(2)表表面面波波纹纹度度：零零件件表表面面中中峰峰谷谷的的波波长长和和波波高高之之比比等等于于501000的的不不平平程程度度称称为为波波纹纹度度。会会引引起起零零件件运运转转时时的的振振动动、噪噪声声，特特别别是是对对旋旋转转零零件件（如如轴轴承承）的的影影响响是是相相当当大大的的目目前前表表面面波波纹纹度度还还没没有有制制定定国国家家标标准准。国国际际标标准准化化组组织织第第57技技术术委委员员会正在制定表面波纹度有关国际标准。会正在制定表面波纹度有关国际标准。(3)形
3、形状状误误差差：零零件件表表面面中中峰峰谷谷的的波波长长和和波波高高之之比比大大于于1000的的不不平平程度属于形状误差。程度属于形状误差。通通常常波波距距小小于于1mm称称为为表表面面粗粗糙糙度度，波波距距在在110mm为为表表面面波波纹纹度，波距大于度，波距大于10mm属于形状误差。属于形状误差。第3页，本讲稿共19页表面粗糙度对零件性能的影响表面粗糙度对零件性能的影响n影响零件的耐磨性。影响零件的耐磨性。n影响配合性质的稳定性。影响配合性质的稳定性。n影响零件的疲劳强度。影响零件的疲劳强度。n影响零件的抗腐蚀性。影响零件的抗腐蚀性。n影响零件的密封性。影响零件的密封性。n影响零件的刚度影
4、响零件的刚度n对零件的外观、测量精度、表面光学性对零件的外观、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能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。不同程度的影响。第4页，本讲稿共19页表面粗糙度的基本术语表面粗糙度的基本术语1轮廓滤波器轮廓滤波器把轮廓分成长波和短波成分的滤波器把轮廓分成长波和短波成分的滤波器2c滤波器滤波器确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器器第5页，本讲稿共19页表面粗糙度的基本术语（一）表面粗糙度的基本术语（一）n取样长度取样长度lr：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表评定表面粗糙度所规定的一段基
5、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。个以上的波峰和波谷。n评定长度评定长度 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。取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定
6、长度。n评定长度一般按评定长度一般按5个取样长度来确定，称为标准长度。个取样长度来确定，称为标准长度。第6页，本讲稿共19页表面粗糙度的基本术语（二）表面粗糙度的基本术语（二）n轮廓中线：轮廓中线：轮廓中线是具有几何轮廓形状并划分轮轮廓中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，评定表面粗糙度的一段参考线。基准廓的基准线，评定表面粗糙度的一段参考线。基准线有以下两种：线有以下两种：n轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓：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：上各点至一条该线的距离平方和为最小。即：n轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线：在取样长度内，将实
7、际轮廓划分：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上下两部分，且使上下面积相等的直线。即：。即：F1+F3+Fn=G1+G2+Gm第7页，本讲稿共19页表面粗糙度的评定参数（一）表面粗糙度的评定参数（一）n国家标准国家标准GB3505-83和和GB/T1031-95中规定了中规定了6个评定个评定参数，其中有关高度特性的参数参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数有个，间距特性的参数有2个，形状特性参数有个，形状特性参数有1个，其中高度参数是主要的。个，其中高度参数是主要的。GB/T3505-2000规定高度特性参数为个规定高度特性参数为个（1）轮廓算术平均偏差）
8、轮廓算术平均偏差a在在取取样样长长度度内内，被被测测实实际际轮轮廓廓上上各各点点至至轮轮廓廓中中线线距距离离绝绝对对值值的的平均值，即平均值，即 第8页，本讲稿共19页表面粗糙度评定参数（二）表面粗糙度评定参数（二）（2）微观不平度十点高度zn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。ypi和yvi均取正值 第9页，本讲稿共19页表面粗糙度评定参数（三）（3）轮廓最大高度yn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。Ry=ypmax+yvmax第10页，本讲稿共19页表面粗糙度评定参数（二）表面粗糙度评
9、定参数（二）（3）轮廓最大高度）轮廓最大高度z在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。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。最低点。Rz=Zpmax+Zvmax第11页，本讲稿共19页表面粗糙度（评定参数）的选择表面粗糙度（评定参数）的选择n评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用度参数。推荐优先选用Ra值，因为值，因为Ra能充分反能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：n当
10、表面过于粗糙（当表面过于粗糙（Ra6.3m）或过于光滑（）或过于光滑（Ra 0.025 m）时，可选用）时，可选用Rz，因为此范围便于，因为此范围便于选择用于测量选择用于测量Rz的仪器测量。的仪器测量。n当零件材料较软时，因为当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。一般采用触针测量。n当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用元件的表面，可选用Rz值。值。第12页，本讲稿共19页表面粗糙度（参数值）的选择表面粗糙度（参数值）的选择n表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要
11、求的前提下，尽量选取较大的参数值。面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。n一般原则：同一零件上，工作表面比非工作表面一般原则：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、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。常用寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。常用表面粗糙度值与所适应的零件表面见表面粗糙度值与所适应的零件表面见P112表表4-64-8。第13页
12、，本讲稿共19页参数值的选用方法参数值的选用方法n可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，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。机床的手轮或手柄。n一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺，尺寸公差为寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系：，它们之间的关系可参照以下对应关系：若若T0.6 IT，则，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT T0.4 IT，则，则Ra0.025 IT；
13、Rz 0.1 IT T0.25 IT，则则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT T0.25 IT，则，则Ra0.15 T；Rz 0.6 T第14页，本讲稿共19页表面粗糙度的符号表面粗糙度的符号n在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：na为基本符号，表示表面可以用任何方法获得；b表示表面是用去除材料的方法获得的；c表示表面是用不去除材料的方法获得的。a b c第15页，本讲稿共19页表面粗糙度的代号表面粗糙度的代号na1、a2 处处为为粗粗糙糙度度高高度度参参数数的的允许值（允许值（m）；）；nb处处标标注注加加工工方方法法、镀镀涂涂或或其其它它表表面处理；面处理；nc处标出取样长度（处标
14、出取样长度（mm）；）；nd标出加工纹理方向符号；标出加工纹理方向符号；ne处标出加工余量（处标出加工余量（mm）；）；nf处标出间距参数值（处标出间距参数值（mm）或）或轮廓支承长度率。轮廓支承长度率。第16页，本讲稿共19页表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注n标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们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被注表面。的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。n高度参数：当选用高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略；本身可以省略；n当选用
15、当选用Rz，参数和参数值都应标出；，参数和参数值都应标出；n当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应时，应在图中标注上限值和下限值，在图中标注上限值和下限值，n当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注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。最大值或最小值。n取样长度：如按国标选用，则可省略标注；取样长度：如按国标选用，则可省略标注；n表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采表面加工纹理方向：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。用的加工方法或其它因素形成，必要时才规
16、定。第17页，本讲稿共19页标注举例第18页，本讲稿共19页表面度的测量表面度的测量n比较法比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。件。n光切法光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用常用于测量于测量Rz为为0.560m。n干涉法干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量可测量Rz和和Ry值。值。n印模法印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，：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。被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。第19页，本讲稿共19页