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1、第五章第五章表面粗糙度与检测表面粗糙度与检测n第一节第一节表面粗糙度的概念及其对零件使用性能的影响表面粗糙度的概念及其对零件使用性能的影响n第二节第二节表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定n第三节第三节表面粗糙度表面粗糙度参数及其数值的选择参数及其数值的选择n第四节第四节表面粗糙度表面粗糙度的代号标注方法的代号标注方法n第五节第五节表面粗糙度的表面粗糙度的检检测测第一节第一节表面粗糙度的概念及其对零件使表面粗糙度的概念及其对零件使用性能的影响用性能的影响一、表面粗糙度的概念一、表面粗糙度的概念 1、表表面面粗粗糙糙度度：指指机机械械加加工工（或或铸铸造造、锻锻打打）的的零零件件表表面面上上，总总会
2、会存存在在着着具具有有的的较较小小间间距距和和峰峰谷谷的的微微观观几几何何形状误差。也称为微观不平度。形状误差。也称为微观不平度。2、表面粗糙度与形状误差和表面波度的区别：、表面粗糙度与形状误差和表面波度的区别：1）波距小于）波距小于1mm的属于表面粗糙度的属于表面粗糙度2）波距在）波距在110mm的属于表面波度的属于表面波度3）波距大于）波距大于10mm的属于形状误差的属于形状误差二、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1、对零件耐磨性的影响：表面粗糙度大磨损大寿命低2、对配合性质的影响：表面粗糙度影响配合性质的稳定性3、对疲劳强度的影响：表面越粗糙，疲劳强度越低
3、4、对耐腐蚀性能的影响：粗糙的表面易造成表面锈蚀5、对接触刚度、密封性、产品外观等的影响第二节第二节表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定一、取样长度与评定长度一、取样长度与评定长度1、取取样样长长度度l：测测量量和和评评定定表表面面粗粗糙糙度度时时所所规规定定的的一一段段基准线长度。基准线长度。5个以上完整轮廓的峰和谷个以上完整轮廓的峰和谷。2、评评定定长长度度ln：一一个个零零件件的的表表面面粗粗糙糙度度未未必必均均匀匀，一一个个l内内不不能能完完全全合合理理反反映映某某一一表表面面粗粗糙糙度度特特征征，因因此此，在在测测量量和和评评定定时时，需需规规定定一一段段最最小小长长度度作作为为评评定定
4、长长度度。一 般ln=5l二、基准线二、基准线指指评定表面粗糙度参数的给定线，包括：评定表面粗糙度参数的给定线，包括：（1）轮廓最小二乘中线）轮廓最小二乘中线（2）轮廓算术平均中线）轮廓算术平均中线三、评定参数三、评定参数1、高度特征参数高度特征参数-主参数主参数（1）轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra:在一个取样长度内，被测实际轮廓上各点偏离在一个取样长度内，被测实际轮廓上各点偏离最小二乘中线的距离最小二乘中线的距离的绝对值的算术平均值。的绝对值的算术平均值。特点；特点；Ra能全面客观地反映表面微观几何形状的特征。能全面客观地反映表面微观几何形状的特征。（2）微观不平度十点高度）微观不平度
5、十点高度Rz：在一个取样长度内，实际轮廓上五个最大轮：在一个取样长度内，实际轮廓上五个最大轮廓峰高平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和廓峰高平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和。Rz=+特点：特点：反映表面微观几何形状特征方面不如反映表面微观几何形状特征方面不如a全面，但测量方便，应用全面，但测量方便，应用较多。较多。（3）轮廓最大高度轮廓最大高度Ry：在一个取样长度内，实际轮廓的最高峰顶线至：在一个取样长度内，实际轮廓的最高峰顶线至最低谷低线之间的距离。最低谷低线之间的距离。特点：特点：所反映表面微观几何形状特征更不全面，但测量十分简便，所反映表面微观几何形状特征更不全面，但测量十分简便，可
6、与可与a、z联用。联用。2、间距特征参数间距特征参数（1）轮廓的单峰平均间距轮廓的单峰平均间距S：取样长度：取样长度l内轮廓的单峰间距内轮廓的单峰间距Si的平均值的平均值单峰间距单峰间距Si：两相邻轮廓单峰最高点在基准线上的投影长度：两相邻轮廓单峰最高点在基准线上的投影长度（2）轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距Sm：取样长度取样长度l内轮廓微观不平度的间内轮廓微观不平度的间距距Smi的平均值的平均值微观不平度的间距微观不平度的间距Smi：含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段基准线：含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段基准线长度。长度。说明：说明：间距特征参数反映零件表面加工痕迹的细密程
7、度，间距特征参数反映零件表面加工痕迹的细密程度，有密封功能要求的表面要使用这两个参数。有密封功能要求的表面要使用这两个参数。3、形状特征参数、形状特征参数轮廓支承长度率轮廓支承长度率tp：支撑长度（取样长度内：支撑长度（取样长度内bi之和）与之和）与取样取样长度长度的比值。的比值。bi：一平行于基准线的线与轮廓相截得到的截线长度。：一平行于基准线的线与轮廓相截得到的截线长度。说明说明：反映零件表面耐磨性的指标。：反映零件表面耐磨性的指标。tp越大，表面凸起的实体部分大，越大，表面凸起的实体部分大，承载面大，因此接触刚度高，表面越耐磨。承载面大，因此接触刚度高，表面越耐磨。第三节第三节表面粗糙度
8、参数及其数值的选择表面粗糙度参数及其数值的选择一、表面粗糙度参数选择一、表面粗糙度参数选择最常采用的是高度特征参数。当只给出高度特征参数不能满足零件最常采用的是高度特征参数。当只给出高度特征参数不能满足零件的功能要求时，才附加给出间距特征参数和形状特征参数。的功能要求时，才附加给出间距特征参数和形状特征参数。注意事项注意事项：1)光滑表面和半光滑表面，一般用光滑表面和半光滑表面，一般用Ra;2)极光滑和极粗糙表面，宜采用极光滑和极粗糙表面，宜采用Rz；3)不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表面，用不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表面，用Ry;4)密封性要求高的表面，使用密封性要求
9、高的表面，使用Sm和和S；5)耐磨性要求高的表面，可规定耐磨性要求高的表面，可规定tp.二、表面粗糙度参数值的选择二、表面粗糙度参数值的选择国标国标GB/T1031-1995表面粗糙度参数及其数值表面粗糙度参数及其数值表表52和表和表53列出了高度参数的数值系列，第一系列优选。列出了高度参数的数值系列，第一系列优选。选用原则：选用原则：1)同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。2)运动速度高，单位面积压力大的表面数值要小。运动速度高，单位面积压力大的表面数值要小。3）承载交变应力的零件，易产生应力集中处（圆角、沟槽），数值小）承载交变应
10、力的零件，易产生应力集中处（圆角、沟槽），数值小4)配合性质要求越稳定，小间隙配合和受重载的过盈配合，配合表面的配合性质要求越稳定，小间隙配合和受重载的过盈配合，配合表面的数值小；数值小；5)防腐性、密封性要求高、外表美观的表面，粗糙度值应小防腐性、密封性要求高、外表美观的表面，粗糙度值应小。6)表面粗糙度数值与形位公差的协调关系（表表面粗糙度数值与形位公差的协调关系（表54）7）已有专门标准对表面粗糙度作出要求的，按标准确定（齿轮齿面）已有专门标准对表面粗糙度作出要求的，按标准确定（齿轮齿面）8）实际工作经验不足，参表表）实际工作经验不足，参表表55和表和表56。第四节第四节表面粗第糙度的代
11、号标准方法表面粗第糙度的代号标准方法一、一、表面粗糙度的符号表面粗糙度的符号二、表面粗糙度的代号二、表面粗糙度的代号三、表面粗糙度的代号标准示例四、表面粗糙度在零件图四、表面粗糙度在零件图中的标准注意事项1）标注位置：可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长）标注位置：可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线，符号的尖端必须从材料外指向材料内。线，符号的尖端必须从材料外指向材料内。2）数字书写的方向必须按机械制图中尺寸标准的规定，注意）数字书写的方向必须按机械制图中尺寸标准的规定，注意尺寸标准的尺寸标准的“30”禁区内应使用引线引出后标注。禁区内应使用引线引出后标注。3）复要素的表面（齿轮齿
12、面、花键键槽表面），代号只标准）复要素的表面（齿轮齿面、花键键槽表面），代号只标准一次。一次。4）“其余其余”代号标注在图样的右上角。代号标注在图样的右上角。五、表面粗糙度在图样上的标注实例五、表面粗糙度在图样上的标注实例第五节第五节表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量一、比较法一、比较法 将被测量表面与标有一定数值的粗糙度样板比较来确定被将被测量表面与标有一定数值的粗糙度样板比较来确定被测表面粗糙度数值的方法。测表面粗糙度数值的方法。特点：特点：该方法测量简便，使用于车间现场测量，常用于中该方法测量简便，使用于车间现场测量，常用于中等或较粗糙表面的测量。等或较粗糙表面的测量。二、光切法二、光切法
13、利用光切原理测量表面粗糙度的方法。利用光切原理测量表面粗糙度的方法。采用仪器：光切显微镜（双管显微镜）采用仪器：光切显微镜（双管显微镜）适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属零件适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属零件的平面或外圆表面。的平面或外圆表面。适宜测量适宜测量Rz0.580m的表面，同的表面，同时时得到得到Ry值值。三、干涉法三、干涉法利用光波干涉原理。利用光波干涉原理。采用的采用的仪仪器：干涉器：干涉显显微微镜镜。适宜适宜测测量极光滑的表面，量极光滑的表面，Rz=0.0250.8m.四、触针法四、触针法 通过针尖感触微观不平度的截面轮廓的方法，为接触通过针尖感触微观不平度的截面轮廓的方法，为接触式测量。式测量。测量仪器：电动轮廓测量仪测量仪器：电动轮廓测量仪测量范围：测量范围：Ra=0.0255m表面。表面。特点：快速可靠，操作特点：快速可靠，操作简简便，易于便，易于实现实现自自动测动测量和微量和微机数据机数据处处理；被理；被测测表面易被划表面易被划伤伤。