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1、 第五章 表面粗糙度轮廓及其检测1 表面粗糙度轮廓的基本概念表面粗糙度轮廓的基本概念2 表面粗糙度轮廓的评定表面粗糙度轮廓的评定3 表面粗糙度轮廓的技术要求表面粗糙度轮廓的技术要求4 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注标注 1 表面粗糙度轮廓的表面粗糙度轮廓的 基本概念基本概念 一、表面粗糙度的界定一、表面粗糙度的界定 图图5-1 被被加加工工零零件件表表面面的的形形状状是是复复杂杂的的，一一般般包包括括表表面面粗粗糙糙度度、表表面面波波纹纹度度和和形形状状误误差差，可可以以按按波波距距（波波形形起起伏伏间间距距）来来划分：划分：n波距波距1mm 属于属于
2、表面粗糙度表面粗糙度n波距波距在在110mm 属于属于表面波纹度表面波纹度n波距波距10mm 属于属于形状误差形状误差 二、表面粗糙度对零件使用性能的影响二、表面粗糙度对零件使用性能的影响n对耐磨性的影响对耐磨性的影响n对配合性质的影响对配合性质的影响n对耐疲劳性的影响对耐疲劳性的影响n对耐腐蚀性的影响对耐腐蚀性的影响n对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响对耐磨性的影响对耐磨性的影响n表面越粗糙，摩擦阻力表面越粗糙，摩擦阻力越大，磨损越快，耐磨越大，磨损越快，耐磨性越差，但过分光滑，性越差，但过分光滑，反而增加摩擦磨损。零反而增加摩擦磨损。零件应规定合理的表面粗件应规定合理的表面粗糙度。糙
3、度。对配合性质的影响对配合性质的影响n表面越粗糙，配合性越不稳定。对于有相对运动的间表面越粗糙，配合性越不稳定。对于有相对运动的间隙配合，工作时易于磨损，间隙增大；对于过盈配合，隙配合，工作时易于磨损，间隙增大；对于过盈配合，装配压合时，粗糙表面波峰被挤平，实际有效过盈减装配压合时，粗糙表面波峰被挤平，实际有效过盈减小。小。对耐疲劳性的影响对耐疲劳性的影响n表面越粗糙波谷越深且底部圆弧半径越小，越容易产表面越粗糙波谷越深且底部圆弧半径越小，越容易产生应力集中，对承受交变载荷的零件波谷的位置易出生应力集中，对承受交变载荷的零件波谷的位置易出现疲劳裂纹。现疲劳裂纹。对耐腐蚀性的影响对耐腐蚀性的影响
4、n表面越粗糙，越易在波谷处凝聚腐蚀物质，凹谷表面越粗糙，越易在波谷处凝聚腐蚀物质，凹谷深度越大，底部角度越小，腐蚀作用越厉害。深度越大，底部角度越小，腐蚀作用越厉害。对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响n表面越粗糙，无法严密贴合。表面越粗糙，无法严密贴合。2 表面粗糙度轮廓的评定表面粗糙度轮廓的评定一、取样长度、评定长度及传输带一、取样长度、评定长度及传输带 1.取样长度取样长度lr 规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响（标准取样长度的数值见附表糙测量结果的影响（标准取样长度的数值见附表5-1）。）。2.评定长度评
5、定长度 ln 评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。标准的评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。标准的ln=5 lr。3.传输带传输带 长波轮廓滤波器的截止波长长波轮廓滤波器的截止波长c=lr 短波轮廓滤波器的截止波长短波轮廓滤波器的截止波长s （截止波长截止波长s和和c的标准化值由附表的标准化值由附表5-1查取查取）二、表面粗糙度轮廓的中线二、表面粗糙度轮廓的中线 为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中线。以中线为基础来计算各种评定参数的数值。线。以中线为基础来计算各种评定参数的数值。1.轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线（图（图5
6、-4）在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓上各点至该线的距离的平方之和为最小。上各点至该线的距离的平方之和为最小。图图5-4 2.轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线（图（图5-5）在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，轮廓的算术平均中线将实际范围内，轮廓的算术平均中线将实际轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等于下部分各个谷面积之和于下部分各个谷面积之和。图图5-5 三、表面粗糙度的评定参数三、表面粗糙度的评定参数 1.轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差a（幅度参数，图（幅度
7、参数，图5-4）在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各点至轮廓范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即 2.2.轮廓最大高度轮廓最大高度RzRz （幅度参数，图（幅度参数，图5-6）在一个取样长度在一个取样长度lr范围范围内，被评定轮廓上各个极点至内，被评定轮廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓峰高中线的距离中，最大轮廓峰高RpRp与与最大轮廓谷深最大轮廓谷深RvRv之和的之和的高度，即高度，即 RzRz =RpRp +RvRv 图图5-6 3.轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度（间距参数，图（间距参数，图5-
8、7）一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元，在一个取一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元，在一个取样长度样长度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度宽度Xsi）的平均值）的平均值RSm，即即 在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要求，按需要选择轮廓要求，按需要选择Ra或或Rz标注。标注。RSm 属于附加评定参数，只能与属于附加评定参数，只能与Ra或或Rz同同时选用，不能独立采用。时选用，不能独立采用。3 表面粗糙度轮廓的技术要求表面粗糙度轮廓的技术要求 一、表面粗糙度轮廓技术
9、要求的内容一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容 在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须标注幅度参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取标注幅度参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不标注）、极限值判断规则（若默认采用标注）、极限值判断规则（若默认采用16%规则，则不规则，则不标注）。标注）。必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及方向、必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及方向、加工余量、附加的加工余量、附加的RSm等。等。二、表面粗糙度轮廓幅度参
10、数的选择二、表面粗糙度轮廓幅度参数的选择 在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要求，通常只给出幅度参数符号（求，通常只给出幅度参数符号（Ra或或Rz）及极限值，而其）及极限值，而其他要求则采用默认的标准化值。他要求则采用默认的标准化值。一般采用一般采用Ra 作为评定参数。作为评定参数。对于极光滑和粗糙的表对于极光滑和粗糙的表面，不能用面，不能用Ra仪器测量，而采用仪器测量，而采用Rz作为评定参数。作为评定参数。表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的选择原则是：在满表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取
11、较大的参数值。足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。4 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注标注一、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图一、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号形符号 绘制机械零件图时，需要使用绘制机械零件图时，需要使用1个基本图形符号个基本图形符号(图图a)和和3个完整图形符号个完整图形符号(图图b,c,d)，来标注表面粗糙度轮廓各种不，来标注表面粗糙度轮廓各种不同的技术要求。同的技术要求。图图5-8（a）（b）（c）（d）二、表面粗糙度轮廓技术要求在完整二、表面粗糙度轮廓技术要求在完整图形图形 符号上的标注符号上的标注
12、1.表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上的标注位置形符号上的标注位置 在周围标注了技术要求的完整图形符号称为表在周围标注了技术要求的完整图形符号称为表面粗糙度轮廓代号，简称粗糙度代号。面粗糙度轮廓代号，简称粗糙度代号。位置位置a：下列符号和数值排成一行下列符号和数值排成一行 位置位置b：附加评定参数：附加评定参数（如（如RSm，mm）位置位置c：加工方法：加工方法位置位置d：表面纹理：表面纹理位置位置e：加工余量（：加工余量（mm）图图5-9上、下限值符号上、下限值符号 传输带数值传输带数值/幅度参数符号幅度参数符号 评定长度值评定长度值 极限值判断规则
13、极限值判断规则(空格空格)幅度参数极限值幅度参数极限值(m)2.表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注 （1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图5-10）图图5-10 （2）同时标注上、下限值（图）同时标注上、下限值（图5-11）图图5-11 3.极限值判断规则的标注极限值判断规则的标注 （1）16%规则（图规则（图5-10、图、图5-11）16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。若采用，则图样上不需注出。若采用，则图样上不需注出。（2）最大规则（图）最大规则（图5-
14、12、图、图5-13）在幅度参数符号在幅度参数符号Ra或或Rz的后面标注一个的后面标注一个“max”的标记。的标记。图图5-12 图图5-13 4.传输带和取样长度、评定长度的标注传输带和取样长度、评定长度的标注 需要指定传输带时，传输带需要指定传输带时，传输带（mm）标注在幅度参数符号的前面，标注在幅度参数符号的前面，并用斜线并用斜线“/”隔开（图隔开（图5-14a、b、c）。）。c=lr。图图5-14 需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的个数（图个数（图5-15a、b）。）。图图5-15 5.表面纹理的标注表面
15、纹理的标注 需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号（图（图5-16）进行标注。）进行标注。图图5-16 6.附加评定参数和加工方法的标注附加评定参数和加工方法的标注 需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注示例见图需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注示例见图5-17。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上标注的示例。标注的示例。图图5-17 7.加工余量的标注加工余量的标注 图图5-18 三、表面粗糙度轮廓代号在零件图标注三、表面粗糙度轮廓代号在零件图标注 的规定和
16、方法的规定和方法 1.一般规定一般规定 粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的同一粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的同一视图上。视图上。粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的粗糙度代号上的各种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。注写和读取方向一致。粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。2.常规标注方法常规标注方法 标注示例见图标注示例见图5-195-19a、b b，图，图5-205-20，图，图5-215-21，图图5-225-22a、b b，图，图5-235-23a、b b
17、。图图5-195-19 图图5-205-20 图图5-215-21 图图5-225-22 图图5-235-23 3.简化标注的规定方法简化标注的规定方法 当零件的某些表面当零件的某些表面（或多数表面）（或多数表面）具有相同的技术要求时，具有相同的技术要求时，对这些表面的技术要求可以用特定符号（图对这些表面的技术要求可以用特定符号（图5-245-24），统一标注在），统一标注在零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。图图5-245-24 应用案例n滚动轴承公差特点和标注滚动轴承公差特点和标注n螺栓的公差等级标注螺栓的公差等级标注n齿轮精度的特点及标
18、注齿轮精度的特点及标注n公差标注看懂公差标注看懂n配合、公差等级确定依据配合、公差等级确定依据n公差项目以及公差数值确定的依据公差项目以及公差数值确定的依据n粗糙度的确定粗糙度的确定 图图4-60 轴套轴套 图图4-59 齿轮轴齿轮轴图图10-37形位公差标注举例 1.1.将将下下列列技技术术要要求求标标注注在在图上图上:（1 1）100h6100h6圆圆柱柱表表面面的的圆圆度度公公差差为为0.005mm0.005mm。（2 2）100h6100h6轴轴 线线 对对40P740P7孔孔轴轴线线的的同同轴轴度公差为度公差为0.015 0.015。（3 3）40P40P孔孔的的圆圆柱柱度度公差为公差为0.005mm0.005mm。（4 4）左左端端的的凸凸台台平平面面对对40P740P7孔孔轴轴线线的的垂垂直直度公差为度公差为0.01 mm0.01 mm。（5 5）右右凸凸台台端端面面对对左左凸凸台台端端面面的的平平行行度度公公差差为为0.02mm0.02mm。0.0050.015C0.005 0.01C0.02AA