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1、第四章第四章 表面粗糙度及检测表面粗糙度及检测u基本内容：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。u重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。u难点内容：表面粗糙度的评定、选用。第四章第四章 表面粗糙度及检测表面粗糙度及检测第二节第二节 零件表面粗糙参数值的选择零件表面粗糙参数值的选择第三节第三节 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度u表面粗糙度的实质表面粗糙度的实质第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度u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u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值u表面粗糙度的实质表面粗糙度的实质第一
2、节第一节 表面粗糙度表面粗糙度零件的表面形貌可以分为三种成分零件的表面形貌可以分为三种成分(1)表面粗糙度表面粗糙度：零：零件表面所具有的微小件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般波长和波高之比一般小于小于 50。属于微观。属于微观几何形状误差。几何形状误差。u表面粗糙度的实质表面粗糙度的实质第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度零件的表面形貌可以分为三种成分零件的表面形貌可以分为三种成分(2)表面波纹度：表面波纹度：零零件表面中峰谷的波长件表面中峰谷的波长和波高之比等于和波高之比等于501000的不平程度称为的不平程度称为波纹度。波纹度。(3)形状误差形状误差：
3、零件零件表面中峰谷的波长和表面中峰谷的波长和波高之比大于波高之比大于1000的的不平程度属于形状误不平程度属于形状误差。差。u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影响零件的耐磨性。影响零件的耐磨性。影响配合性质的稳定性。影响配合性质的稳定性。影响零件的疲劳强度。影响零件的疲劳强度。影响零件的抗腐蚀性。影响零件的抗腐蚀性。影响零件的密封性。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热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度u表面粗糙度评定参数及其数值
4、表面粗糙度评定参数及其数值主要术语与定义。主要术语与定义。第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数的数值表面粗糙度评定参数的数值表面粗糙度符号、代号及标注表面粗糙度符号、代号及标注u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值主要术语与定义。主要术语与定义。第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度轮廓滤波器轮廓滤波器(Profile Filter Profile Filter C C 滤波器滤波器)粗糙度轮廓（粗糙度轮廓（Roughness ProfileRoughness Profile）粗糙度轮廓中线（粗糙度轮廓中线（Mean Line f
5、or the Roughness ProfileMean Line for the Roughness Profile）取样长度（取样长度（Sampling LengthSampling Length）l l 新国标：新国标：lr lr 评定长度评定长度(Ln Ln)u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值主要术语与定义。主要术语与定义。第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度轮廓滤波器轮廓滤波器(Profile Filter Profile Filter C C 滤波器滤波器)轮廓滤波器是指把轮廓分成长波和短波成分的滤波器轮廓滤波器是指把轮廓分成长波和短波成分的滤波器,也就也就是确定
6、粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器是确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器.u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值主要术语与定义。主要术语与定义。第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度粗糙度轮廓（粗糙度轮廓（Roughness ProfileRoughness Profile）粗糙度轮廓是对原始轮廓采用粗糙度轮廓是对原始轮廓采用C C 滤波器抑制长波成分以后滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。形成的轮廓。粗糙度轮廓中线（粗糙度轮廓中线（Mean Line for the Roughness ProfileMean Line for the Roughness Profile）
7、用标称形式的线穿过原始轮廓，按最小二乘法拟合所确定用标称形式的线穿过原始轮廓，按最小二乘法拟合所确定的中线，即轮廓上各点到该线的距离的中线，即轮廓上各点到该线的距离X X 新标服用新标服用Z(x)Z(x)的平方和的平方和为最小的线称为原始轮廓中线。为最小的线称为原始轮廓中线。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值主要术语与定义。主要术语与定义。第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度取样长度（取样长度（Sampling LengthSampling Length）l l 新国标：新国标：lr lr 用于判别被评定轮廓的不规则特征用于判别被评定轮廓的不规则特征X X轴向上的长度轴向上的
8、长度 。评定长度评定长度(Ln Ln)用于判别被评定轮廓的用于判别被评定轮廓的X X轴方向上的长度。评定长度包括一轴方向上的长度。评定长度包括一个或几个取样长度。个或几个取样长度。Ln Ln=n=n l lu表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值主要术语与定义。主要术语与定义。第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度评定长度评定长度(Ln Ln)常用取样长度和评定长度与粗糙度高度参数数常用取样长度和评定长度与粗糙度高度参数数值关系如表值关系如表4-14-1所示所示u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度
9、(1)(1)轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差R Ra a 新国标用新国标用RaRa 国家标准规定表面粗糙度的参数由国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数高度参数、间距参数间距参数和和综合参数综合参数所组成。所组成。在取样长度内，轮廓的纵坐标值在取样长度内，轮廓的纵坐标值y y(x x)绝对值的算术平均值。绝对值的算术平均值。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度（2 2）微观不平度十点高度）微观不平度十点高度R Rz z 新国标：无新国标：无 在取样长度内五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最大轮在取样长度内五个
10、最大的轮廓峰高的平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和廓谷深的平均值之和 。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度（3 3）轮廓最大高度）轮廓最大高度R Ry y 新国标用新国标用RzRz 在取样长度内轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。在取样长度内轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数第一节第一节 表面粗
11、糙度表面粗糙度（4 4）轮廓的单峰平均间距）轮廓的单峰平均间距S S 新国标：无新国标：无 在取样长度在取样长度L内，轮廓的单峰内，轮廓的单峰间距间距Si的平均值称为轮廓的单峰的平均值称为轮廓的单峰平均间距。平均间距。S1Sim表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度（5 5）轮廓微观不平度的平均间距）轮廓微观不平度的平均间距S Sm m 新国标用新国标用RSmRSm 微观不平度的间距微观不平度的间距S Smimi：是指含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷：是指含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度。的一段中线长度。微观不平度的平均间距微观不平度的平均间距S Sm m:在
12、取样长度内在取样长度内,轮廓微观不平度轮廓微观不平度间距的平均值。间距的平均值。表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度（6 6）轮廓的支承长度率）轮廓的支承长度率t tp p 新国标用新国标用Rmr(c)在取样长度内在取样长度内,距峰顶线距离距峰顶线距离C,C,且与中线平行的一条线且与中线平行的一条线,与轮廓与轮廓相截所得到的各线段长度相截所得到的各线段长度b bi i 之和称为轮廓支承长度之和称为轮廓支承长度 。轮廓支承。轮廓支承长度长度 与取样长度与取样长度 l l 之比称为之比称为tp m第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗
13、糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数的数值表面粗糙度评定参数的数值第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度粗糙度参数数值是采用粗糙度参数数值是采用R10/3R10/3的优先数系组成的。的优先数系组成的。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数的数值表面粗糙度评定参数的数值第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度粗糙度参数数值是采用粗糙度参数数值是采用R10/3R10/3的优先数系组成的。的优先数系组成的。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数的数值表面粗糙度评定参数的数值第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度粗糙度参数数值是采用粗糙度参数数值
14、是采用R10/3R10/3的优先数系组成的。的优先数系组成的。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数的数值表面粗糙度评定参数的数值第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度粗糙度参数数值是采用粗糙度参数数值是采用R10/3R10/3的优先数系组成的。的优先数系组成的。u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度符号、代号及标注表面粗糙度符号、代号及标注第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度（1 1）表面粗糙度的符号表面粗糙度的符号u表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度评定参数及其数值表面粗糙度符号、代号及标注表面粗糙度符号、代号及标注第一节第一节 表面
15、粗糙度表面粗糙度（2 2）完整图形符号的组成）完整图形符号的组成 表面粗糙度符号、代号及标注表面粗糙度符号、代号及标注第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度（3 3）表面粗糙度的代号意义表面粗糙度的代号意义表面粗糙度符号、代号及标注表面粗糙度符号、代号及标注第一节第一节 表面粗糙度表面粗糙度（4 4）表面粗糙度的在图样及技表面粗糙度的在图样及技术文件中的标注术文件中的标注按照国家标准的规定，表面结构的按照国家标准的规定，表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致，可以标注在轮廓线上，取方向一致，可以标注在轮廓线上，其符号应从材料外指向并接触表面。其符号应从材料
16、外指向并接触表面。必要时，表面粗糙度符号也可以用必要时，表面粗糙度符号也可以用带箭头或黑点的指引线引出标注。带箭头或黑点的指引线引出标注。（4 4）表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注在图样上，当空间狭小在图样上，当空间狭小或不便标注时可以引出或不便标注时可以引出标注标注当零件所有表面具有当零件所有表面具有相同的表面粗糙度相同的表面粗糙度要求时，可要求时，可统一标统一标注注在图样的右上角。在图样的右上角。第二节第二节 零件表面粗糙参数值的选择零件表面粗糙参数值的选择1 1 在满足功能要求的情况下在满足功能要求的情况下,尽量选用较大的参数值。尽量选用较大的参数值。2 2同一零件上同一零件上,工作表面
17、的粗糙度参数值小于非工工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度参数值。作表面的粗糙度参数值。3 3摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小,滚滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小。动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小。运动速度高、单位压力大的摩擦表面比运动速度运动速度高、单位压力大的摩擦表面比运动速度低、单位压力小的摩擦表面粗糙度参数值要小。低、单位压力小的摩擦表面粗糙度参数值要小。u表面粗糙参数值选择原则表面粗糙参数值选择原则第二节第二节 零件表面粗糙参数值的选择零件表面粗糙参数值的选择4 4 受循环载荷的表面及易引起应力集中的圆角、沟受
18、循环载荷的表面及易引起应力集中的圆角、沟 槽，表面的粗糙度参数值要小。槽，表面的粗糙度参数值要小。5 5 配合性质要求高的结合表面、配合间隙小的配合配合性质要求高的结合表面、配合间隙小的配合 表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，表面的粗糙度参数值要小。等，表面的粗糙度参数值要小。6 6 配合性质相同，零件尺寸越小，表面粗糙度参数值配合性质相同，零件尺寸越小，表面粗糙度参数值应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴 比孔的粗糙度参数值应小。比孔的粗糙度参数值应小。第二节第二节 零件表面粗糙参数值的选择零件
19、表面粗糙参数值的选择7 7 运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面 的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比 接触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承接触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承 受腐蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作受腐蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作 环境下的零件表面的粗糙度参数值要小。环境下的零件表面的粗糙度参数值要小。第二节第二节 零件表面粗糙参数值的选择零件表面粗糙参数值的选择l一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也
20、小，但也不存在确定的函数关系。如机床参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。的手轮或手柄。l一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为状公差为T，尺寸公差为尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照它们之间的关系可参照以下对应关系：以下对应关系：（1）若）若T0.6 IT，则则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT（2）若若T0.4 IT，则则Ra0.025 IT；Rz 0.1 IT（3）若若T0.25 IT，则则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT（4）若若T0.25 IT，则则Ra0.15 T；Rz 0.6 u类比法确定表
21、面粗糙参数值类比法确定表面粗糙参数值第三节第三节 表面粗糙的测量表面粗糙的测量比较法：比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比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件。较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。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R Rz z为为0.50.56060mm。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R Rz z和和R Ry y值。常用于测量值。常用于测量R Rz z为为0.80.80.0250.025mm。针描法：针描法：是利用触针直接在被测表面上轻轻划过，是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的从而测出表面粗糙度的RaRa值。值。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被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。测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。习题习题2.3.4.5.习题习题习题习题2.3.习题习题