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1、1表面特征的意义图5.2 零件表面的几何形状误差（d）第5章 表面粗糙度表面粗糙度 波距小于1mm表面波度 波距在l10 mm 形状误差 波距大于10 mm第1页/共57页第2页/共57页3表面粗糙度对互换性的影响 尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械零件影响更大，其影响主要表现在以下几个方面。1)对零件耐磨损性的影响 具有微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶发生接触，如图5-3所示。2)对配合性能的影响 对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。3)对抗腐蚀性的影响 粗糙
2、的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处，并渗入到金属内部，如图5-4所示，致使腐蚀加剧。第5章 表面粗糙度图5-3 零件实际表面接触情况 图5-4 表面粗糙度对抗腐蚀性的影响第3页/共57页4表面粗糙度对零件性能的影响4)对疲劳强度的影响 零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变荷载时，对应力集中很敏感。使疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。5)对结合面密封性的影响 粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。因此，降低表面粗糙度，可提高其密封性。6)对零件其他性能的影响 表面粗糙度对零件其他性能，如对流体流动的阻力及零件外形的美观等都有很大的影响。第5章
3、表面粗糙度第4页/共57页5基本术语及定义2.评定长度 由于零件表面粗糙度不均匀，为了合理地反映表面粗糙度的特征，在测量和评定时所规定的一段最小长度称为评定长度()，如图5.5所示。一般情况，取 ，并以5个取样长度内的粗糙度数值的平均值作为评定长度内的粗糙度的最可靠值。均匀性较差的轮廓表面可选 ；均匀性较好的轮廓表面可选。1.取样长度 取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含5个以上的轮廓峰和谷，如图所示，取样长度的方向与轮廓走向一致。5.2 表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数 第5页/共57页61 1）轮廓的最小二乘中线）轮廓的最小二乘中线 在取样长度内，使
4、轮廓线上各点轮廓偏距zi的平方和最小的线。即轮廓偏距z z是指测量方向上，轮廓线上的点与基准线之间的距离 3.轮廓中线 第6页/共57页72 2）轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线 轮廓算术平均中线是指在取样长度内划分实际轮廓为上、下两部分，且使两部分面积相等的基准线。即第5章 表面粗糙度3.轮廓中线 第7页/共57页评定参数评定参数1）相关术语2）与高度特性有关的评定参数 -Ra Rz3）与间距特性有关的评定参数 -RSm4）综合评定参数 -轮廓支承长度率Rmr(c)第8页/共57页1 1）相关术语）相关术语 轮廓最大峰高Rp 轮廓最大谷深Rv 轮廓总高度Rt第9页/共57页 轮廓最大峰高Rp
5、RplrZxZiZ ZpipiZ ZviviXsiR Rz z 轮廓最大谷深RvRv-maxZ Zpipi-maxZ Zvivi 轮廓总高度Rt-评定评定评定评定长度长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的 距离 第10页/共57页A A A A 高度均化评定参数高度均化评定参数高度均化评定参数高度均化评定参数-轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRaRaRalr lrZxZiZiZpiZviXsiR Rz zRa-取样长度取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对各点至轮廓中线距离绝对 值的平均值值的平均值 Ra=Zi n1 i=1 n近似表示：2）与高度特性
6、有关的评定参数第11页/共57页2）与高度特性有关的评定参数B 轮廓最大高度RzlrZxZiZ ZpipiZ ZviviXsiR Rz z-取样取样长度长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间 的距离 第12页/共57页lrZxZiZpiZviXsiR Rz z3 3 3 3）与间距特性有关的参数）与间距特性有关的参数）与间距特性有关的参数）与间距特性有关的参数 -轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度 RSmRSmRSmRSm-取样长度内，轮廓单元宽度的平均值 RSm 第13页/共57页4 4 4 4）综合评定参数）综合评定参数）综合评定参数）综合评定参数 -轮廓支
7、承长度率轮廓支承长度率轮廓支承长度率轮廓支承长度率Rmr(c)Rmr(c)Rmr(c)Rmr(c)C1 C2 M l(c)lnM l(c)i峰顶线峰顶线Rmr(c)-在给定的水平位置c上,轮廓的实体材料长度 Ml(c)与评定长度ln之比 当给定水平位置当给定水平位置C1时，时，Rmr(c1)=M l(c1)i/ln；当给定水平位置当给定水平位置C2时，时，Rmr(c2)=M l(c2)i/ln=100%第14页/共57页155.3 表面粗糙度的标注 表面粗糙度的评定参数及其数值确定后，须按GB/T 1311993机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法的规定，在零件图上正确地标出(图样上所标注的
8、表面粗糙度符号、代号是该表面完工后的要求)。本节将介绍表面粗糙度的符号、代号及其标注。第5章 表面粗糙度第15页/共57页16表面粗糙度的基本符号表5-3 表面粗糙度的符号及意义（摘自GB/T131-2006）第5章 表面粗糙度第16页/共57页第17页/共57页18表面粗糙度的代号及其标注 a注写传输带或取样长度(单位：mm)以及表面粗糙度的单一要求（参数代号Ra不能省略）；b注写第二个表面粗糙度要求；依次纵向排列可注写第三个或更多个表面粗糙度要求。c注写加工方法、镀覆、表面处理或其他加工工艺要求等；d注写表面纹理及方向符号“=、M、R等”(表面纹理的标注，见表5-5)；e注写加工余量(单位
9、：mm)；在表面粗糙度符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关的规定项目后就形成了表面粗糙度的代号。表面粗糙度数值及其有关的规定在符号中注写的位置如图所示。第5章 表面粗糙度第18页/共57页19表5-5 表面纹理的标注（摘自GB/T 1312006）第5章 表面粗糙度第19页/共57页20表面粗糙度在图样上的标注第5章 表面粗糙度 表面粗糙度的图样标注要求：每一表面只标注一次，其注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。第20页/共57页 符号、代号一般注在图样的可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向并接触被测表面。第5章 表面粗糙度1 1）标注在轮廓线上或
10、指引线上第21页/共57页2）标注在特征尺寸的尺寸线上 在不致引起误解时，表面粗糙度符号、代号可标注在给定的尺寸线上。第5章 表面粗糙度第22页/共57页3）标注在形位公差框格上 表面粗糙度符号、代号可标注在形位公差框格的上方。第5章 表面粗糙度第23页/共57页4）标注在延长线上 表面粗糙度符号、代号可直接标注在延长线上，或用带箭头的指引线引出标注。第5章 表面粗糙度第24页/共57页5）标注在圆柱和棱柱表面上 圆柱和棱柱表面上的表面粗糙度符号、代号只标注一次。如果每个棱柱表面有不同的表面粗糙度要求，则应分别单独标注。第5章 表面粗糙度第25页/共57页6）有相同表面粗糙度要求的简化标注方法
11、 如果在工件的多数（包括全部）表面有相同的表面粗糙度要求，则其表面粗糙度符号和代号可统一标注在图样的标题栏附近。此时（除全部表面有相同要求的情况外），表面粗糙度的符号后应有：在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号；或在圆括号内给出不同表面粗糙度要求。第5章 表面粗糙度第26页/共57页27 正确地选择零件表面的粗糙度参数及其数值，对改善机器和仪表的工作性能及提高使用寿命有着重要的意义。本节将介绍表面精度设计内容之一表面粗糙度评定参数的选择及表面粗糙度评定参数值的选择。5.4 表面粗糙度的选用 第5章 表面粗糙度第27页/共57页28表面粗糙度参数的选用 1.高度评定参数的选择有粗糙度要求的表面
12、必须选择一个高度参数，一般情况下，0.0256.3m推荐选用 Ra。选择Rz的情况：对于其余特别粗糙或特别光滑的表面，考虑到工作和检测条件，可选用；零件材料较软时，要选用。因为 的值一般用针描法测量，会划伤软材料零件表面，且测量结果不准确。对于测量面积很小，取样长度内轮廓峰或谷少于5个时，可选用；有疲劳强度要求的零件表面可选用。第5章 表面粗糙度第28页/共57页292.附加评定参数的选用辅助评定参数，它们一般不能单独选用，只有当零件表面有特殊功能要求时，仅仅用高度参数不能满足零件表面的要求，才在选用了高度参数的基础上，附加选用间距特征参数和综合特征参数。在有密封性、光亮度、使喷涂均匀等特殊要
13、求的重要零件表面应加选RSm；对有较高支承刚度和耐磨性要求的表面，应加选附加参数 Rmr(c)。第5章 表面粗糙度表面粗糙度参数的选用 第29页/共57页30表面粗糙度评定参数值的选择 表面粗糙度评定参数选定后，应规定其允许值。表面粗糙度参数值选用得适当与否，不仅影响零件的使用性能，还关系到制造成本。一般说来，表面粗糙度参数值愈小，零件的工作性能愈好。表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国家标准规定的参数系列选取。一般只规定上限值，必要时还要给出下限值。高度特征参数值(第1系列数值)见表5-7和表5-8，间距特征参数值见表5-9，形状特征参数值见表5-10。表5-13列出了表面粗糙度的经济
14、加工方法、应用举例，供选用时参考。第5章 表面粗糙度第30页/共57页33检测的基本原则:1.测量方向的选择对于表面粗糙度，如未指定测量截面的方向时，则应在高度参数最大值的方向进行测量，一般来说也就是在垂直于表面加工的纹理方向上测量。2.表面缺陷的摒弃表面粗糙度不包括气孔、砂眼、擦伤、划痕等缺陷。3.测量部位的选择在若干有代表性的区段上测量。第5章 表面粗糙度5.5 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 第33页/共57页34表面粗糙度的常用检测方法:1.用粗糙度样块比较比较法用比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。它是将被测表面与粗糙度样块进行比较来评定表面粗糙度。比较法可用目测直接判断或借
15、助于放大镜、显微镜比较或凭触觉、来判断表面粗糙度。2.用光切显微镜测量光切法光切显微镜又称双管显微镜。它可以测量切削加工的金属零件外圆表面，以及规则表面(车、铣、刨等)的Rz。测量的范围一般为0.8100m。第5章 表面粗糙度第34页/共57页353.用干涉显微镜测量干涉法干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面粗糙度。干涉显微镜主要用来测量Rz参数。测量的范围一般为0.0250.8m。4.用电动轮廓仪测量针描法触针式电动轮廓仪是利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出值，测量值的范围一般为0.0256.3m。性能比较完善的电动轮廓仪可以测量 Ra、Rz、RSm、Rmr(c)、等各参数。第5章
16、表面粗糙度第35页/共57页2/17/2023延伸学习表面结构符号中注写了具体参数代号及数值等要求后即称为表面结构代号。当应用16规则（默认传输带）时参数的标注 当应用最大规则（默认传输带）时参数的注法 第36页/共57页2/17/2023控制表面功能的最少标注图13 13 技术产品文件中表面结构要求标注的控制元素第37页/共57页2/17/2023表面结构符号中注写了具体参数代号及数值等要求后即称为表面结构代号表面结构代号。在图样中一般采用图形法标注表面结构要求。新标准允许用文字的方式表达表面结构要求。新标准规定，在报告和合同的文本中可以用文字“APA”、“MRR”、“NMR”分别表示允许用
17、任何工艺获得表面、允许用去除材料的方法获得表面以及允许用不去除材料的方法获得表面。例如：对允许用去除材料的方法获得表面、其评定轮廓的算术平均偏差为0.8这一要求，在文本中可以表示为“MRR Ra0.8”。第38页/共57页2/17/20234 表面结构代号序号序号代号代号含义含义标注示例标注示例1APA允许用任何工艺获得允许用任何工艺获得APA Ra0.82MRR允许用去除材料的方法获得允许用去除材料的方法获得MRR Ra0.83NMR允许用不去除材料的方法获得允许用不去除材料的方法获得 NMR Ra0.8第39页/共57页2/17/20234 表面结构代号当应用16规则（默认传输带）时参数的
18、标注 当应用最大规则（默认传输带）时参数的注法 第40页/共57页2/17/2023双向极限的注法 加工工艺和表面粗糙度要求的注法 第41页/共57页2/17/2023镀覆和表面粗糙度要求的注法 垂直于视图所在投影面的表面纹理方向的注法 第42页/共57页2/17/2023两种或多种工艺获得的同一表面的注法 由几种不同的工艺方法获得的同一表面，当需要明确每种工艺方法获得的同一表面。当需要明确每种工艺方法的表面结构要求时，可按图12进行标注。图12 多种工艺方法获得的同一表面的标注第43页/共57页2/17/2023可按图 12(a)12(a)所示进行标注(图中 Fe Fe 表示基体材料为钢,E
19、p,Ep 表示加工工艺为电镀)。图 12(b)12(b)所示为三个连续的加工工序的表面结构、尺寸和表面处理的标注。第一道工序:单向上限值,Rz=1.6m,“16%,Rz=1.6m,“16%规则”(默认),),默认评定长度,表面纹理没有要求,用去除材料的工艺。第二道工序:镀铬,无其它表面结构要求。第三道工序:一个单向上限值,仅对长度 50mm 50mm 的圆柱表面有效,Rz=6.3m,“16%,Rz=6.3m,“16%规则”(默认),),默认评定长度,表面纹理没有要求,磨削加工工艺。第44页/共57页2/17/2023控制表面功能的最少标注图13 13 技术产品文件中表面结构要求标注的控制元素第45页/共57页2/17/20236 表面结构符号、代号的含义第47页/共57页2/17/2023第48页/共57页2/17/2023表面结构要求的标注示例 第49页/共57页2/17/2023第50页/共57页2/17/2023第51页/共57页2/17/2023第52页/共57页2/17/2023第53页/共57页2/17/2023第54页/共57页2/17/2023表面结构要求的图形标注的演变第55页/共57页2/17/2023第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页