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1、ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*第四章第四章 外表粗糙度外表粗糙度外表粗糙度外表粗糙度是指加工外表具有较小间隙和微小峰谷的一种是指加工外表具有较小间隙和微小峰谷的一种微观几何外形误差。旧称外表光滑度。微观几何外形误差。旧称外表光滑度。危害危害影响协作件接触刚性，降低机器寿命和精度。影响协作件接触刚性，降低机器寿
2、命和精度。影响协作性质，工作精度，抗腐蚀性影响协作性质，工作精度，抗腐蚀性影响手感、观感影响手感、观感。本章根本内容：把握外表粗糙度的根本概念，外表粗糙本章根本内容：把握外表粗糙度的根本概念，外表粗糙度的评定、选用、标注及测量。度的评定、选用、标注及测量。重点内容：外表粗糙度的评定、选用及标注。重点内容：外表粗糙度的评定、选用及标注。难点内容：外表粗糙度的评定、选用。难点内容：外表粗糙度的评定、选用。操作技能：外表粗糙度的测量。操作技能：外表粗糙度的测量。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineeri
3、ng Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学v 缘由：机械加工过程中，由于刀痕及切削过程中切屑分别时的塑性变形，缘由：机械加工过程中，由于刀痕及切削过程中切屑分别时的塑性变形，工艺系统中的高颤振动，以及被加工外表摩擦等缘由，致使被加工外表产工艺系统中的高颤振动，以及被加工外表摩擦等缘由，致使被加工外表产生微量凹凸不平的痕迹。生微量凹凸不平的痕迹。外形误差外形误差 零件外表中峰谷的波长和波高之比大于零件外表中峰谷的波长和波高之比大于10001000的不平程度属于外
4、形误差。的不平程度属于外形误差。n机械零件外表精度所争论和描述的对象是零件的外表机械零件外表精度所争论和描述的对象是零件的外表形貌特性。零件的外表形貌可以分为三种成分形貌特性。零件的外表形貌可以分为三种成分 外表波浪度外表波浪度零件外表中峰谷的波长和波高之比等于零件外表中峰谷的波长和波高之比等于505010001000的不平程度称为波浪度。的不平程度称为波浪度。会引起零件运转时的振动、噪声，特殊是对旋转零件如轴承的影响是会引起零件运转时的振动、噪声，特殊是对旋转零件如轴承的影响是相当大的。目前外表波浪度还没有制定国家标准。国际标准化组织第相当大的。目前外表波浪度还没有制定国家标准。国际标准化组
5、织第5757技术技术委员会正在制定外表波浪度有关国际标准。委员会正在制定外表波浪度有关国际标准。外表粗糙度外表粗糙度 零件外表所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于零件外表所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于 50 50。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学第一节 外表粗糙度一、术语及定
6、义 1 1、外表轮廓：平面与实际外表相交、外表轮廓：平面与实际外表相交 轮廓。轮廓。2 2、s s滤波器：滤掉比粗糙度波长更短的滤波器：滤掉比粗糙度波长更短的滤波器。滤波器。3 3、c c滤波器：确定粗糙度与波浪度之间滤波器：确定粗糙度与波浪度之间相交界限的滤波器。相交界限的滤波器。4 4、原始轮廓：在应用、原始轮廓：在应用 s s滤波器之后的总的滤波器之后的总的轮廓，是评定原始轮廓参数的根底轮廓，是评定原始轮廓参数的根底传输带：长波截止波长传输带：长波截止波长 c c和短长波截止波长和短长波截止波长 s s 之间的波长范围之间的波长范围 5 5、粗糙度轮廓：对原始轮廓承受、粗糙度轮廓：对原始
7、轮廓承受 c c滤波器滤波器抑制长波成分后形成的轮廓。由抑制长波成分后形成的轮廓。由s s 和和cc来限定。来限定。6 6、粗糙度轮廓中线：用标称形式的线穿过粗糙度轮廓，按最小、粗糙度轮廓中线：用标称形式的线穿过粗糙度轮廓，按最小二乘法拟合所确定的中线。在取样长度内，使轮廓上各点至该线的二乘法拟合所确定的中线。在取样长度内，使轮廓上各点至该线的距离平方和为最小。即：距离平方和为最小。即：GB/T3505-2023GB/T3505-2023、GB/T1031-2023 GB/T1031-2023、GB/T131-2023 GB/T131-2023中给出了有关术语及定义。中给出了有关术语及定义。Z
8、HONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*7.取样长度lr取样长度是用于判别和测量外表粗糙度时所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。目的：规定和选取这段长度是为了限制和消弱外表波度对外表粗糙目的：规定和选取这段长度是为了限制和消弱外表波度对外表粗糙度测量结果的影响。度测量结果的影响。外表越粗糙，取样长度越大，由于
9、外表越粗糙，波距也越大，较外表越粗糙，取样长度越大，由于外表越粗糙，波距也越大，较大的取样长度才能反映肯定数量的微量凹凸不平的痕迹。大的取样长度才能反映肯定数量的微量凹凸不平的痕迹。8 8评定长度评定长度 ln ln：为了全面、充分地反映被测外表的特性，在评定：为了全面、充分地反映被测外表的特性，在评定或测量外表轮廓时所必需的一段长度。或测量外表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。外表不均匀的外表，宜选评定长度可包括一个或多个取样长度。外表不均匀的外表，宜选用较长的评定长度。评定长度一般按用较长的评定长度。评定长度一般按5 5个取样长度来确定。个取样长度来确定。ZHONG
10、 Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学二、粗糙度的二、粗糙度的评定参数评定参数 国标规定评定参数有二个幅度参数：轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差R Ra a；轮廓的最大高度轮廓的最大高度RZ v1 1、轮廓算术平均偏差、轮廓算术平均偏差RaRav 在取样长度在取样长度lrlr内，轮廓纵坐标值确实定值的算术平均值。内，轮廓纵坐标值
11、确实定值的算术平均值。RaRa越大，越大，外表越粗糙。外表越粗糙。或 RaRa能充分反映外表微观几何外形高度方面的特性，但因受计量器具功能的限能充分反映外表微观几何外形高度方面的特性，但因受计量器具功能的限制，不用作过于粗糙或太光滑的外表的评定参数制，不用作过于粗糙或太光滑的外表的评定参数ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学
12、集美大学v 2、轮廓最大高度RZv 在取样长度 lr内，轮廓最顶峰顶线Zp和轮廓最低谷底线Zv之间的距离。两粗糙外表高度参数相近，但疏密不同，因此两个外表的密封性、耐磨性不同。国标规定了两个附加参数：轮廓单元的平均宽度Rsm 轮廓的支承长度率Sm ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学v 3、轮廓单元的平均宽度轮廓单元
13、的平均宽度R Rsmsm 在取样长度lr内，轮廓单元宽度轮廓单元宽度Xs的平均值的平均值。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学v 4、轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率S Sm m 在给定水平位置c上，轮廓的实体材料长度与评定长度的比率轮廓的实体材料长度与评定长度的比率。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao
14、ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学三三.评定参数的数值评定参数的数值 ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei Univers
15、ity）集美大学集美大学ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学依据GB/T131-2023规定 1外表构造的参数 国家标准规定，评定外表构造质量的主要轮廓参数组有三个：R轮廓参数粗糙度参数 W轮廓参数波浪度参数 P轮廓参数原始轮廓参数 在零件图上主要用到的是粗糙度参数R，包括轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz，其中
16、最常用的是轮廓算术平均偏差Ra。新定义小写字母大写字母下标大写字母Ra新 Ra旧*参数转变参数转变*参数代号的写法转变参数代号的写法转变 原Ry(最大高度定义为Rz，原Rz十点高度不再使用，Ra不再为默认。评定参数的数值仍按我国原标准：100，50，25四四.外表粗糙度的符号、代号及标注外表粗糙度的符号、代号及标注ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei Un
17、iversity）集美大学集美大学 2 2外表构造的符号外表构造的符号 外表构造的符号画法如下外表构造的符号画法如下图图，外表构造的符号及附加，外表构造的符号及附加标标注的尺寸注的尺寸见见下表。下表。字母和数字高度字母和数字高度h2.53.557101420符号符号线宽线宽d0.250.350.50.711.42字母字母线宽线宽d高度高度H13.55710142028高度高度H28111521304260ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of E
18、ngineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学 根本图形符号，对外表构造有要求的图形符号，简称根本符号。无补充说明时不能单独使用 扩展图形符号，根本符号加一短横，表示外表是用去除材料的方法获得，例如：车、铣、钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工、气割等 扩展图形符号，根本符号加一小圆，表示外表是用不去除材料的方法获得，例如：铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉末冶金等,或者是用于保持原供给状况的外表包括保持上道工序的状况 完整图形符号，当要求标注外表构造特征的补充信息时，在允许任何工艺图形符号的长边上加一横线。在文本中
19、用文字APA表示 完整图形符号,当要求标注外表构造特征的补充信息时，在去除材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字MRR表示 完整图形符号,当要求标注外表构造特征的补充信息时，在不去除材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字NMR表示 ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学 工件轮廓各外表的图形符号工件轮廓各外
20、表的图形符号ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学用任何方法获得的外表粗糙度，用任何方法获得的外表粗糙度，Ra的上限值为的上限值为 3.2m用去除材料方法获得的外表粗糙度，用去除材料方法获得的外表粗糙度，Ra的上限值为的上限值为 3.2m 用不去除材料方法获得的外表粗糙度，用不去除材料方法获得的外表粗糙度，Ra的上限值
21、的上限值为为3.2m用去除外表材料的方法获得的外表，用去除外表材料的方法获得的外表，Ra的上限值为的上限值为6.3m，下限值为，下限值为3.2m，3 3外表粗糙度代号的意义外表粗糙度代号的意义ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学 4外表粗糙度的标注方法 外表构造要求的一般标注 外表构造要求对每一外表一般只标注一次，通
22、常注写在可见轮廓线、尺寸界限、尺寸线或它们的延长线上，与尺寸的注写和读取方向全都。必要时，外表构造符号可用带箭头或黑点的指引线引出标注。注写在可见轮廓线上的符号尖端或箭头必需从材料外指向外表，如下图。abZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学 ab 必要必要时时，外表构造要求，外表构造要求还还可以可以标标注在公差框格的
23、上方，如注在公差框格的上方，如下下图图。a bZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学外表构造要求的简化标注有一样外表构造要求的简化标注假设工件的多数外表包括全部有一样的外表构造要求，则其要求可统一标注在标题栏四周，此时除全部外表有一样的外表构造要求外外表构造的符号后面应有：在圆括号内给出无任何其他标注的根本符号，如图a
24、所示，或在圆括号内给出不同的外表构造要求，如图b所示。a bZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学 使用符号的使用符号的简简化化标标注注 当多个外表具有一当多个外表具有一样样的外表构造要求或的外表构造要求或图纸图纸空空间间有限有限时时，可承，可承受受带带字母的完整符号，以等式的形式，在字母的完整符号，以等式的形式，在图
25、图形或形或标题栏标题栏四周四周进进展展简简化化标标注，如注，如图图a a所示；也可以只使用外表构造符号，以等式的形式所示；也可以只使用外表构造符号，以等式的形式给给出出对对多个外表的共同外表构造要求，如多个外表的共同外表构造要求，如图图b b所示。所示。a bZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学零件图上的标准例如零件
26、图上的标准例如ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学19:34:46外表粗糙度代号外表粗糙度代号 na a1 1、a a2 2 处为粗糙度高度参数的允许值（处为粗糙度高度参数的允许值（mm）；）；nb b处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；nc c处标出取样长度（处标出取样长度（mm
27、mm）；）；nd d标出加工纹理方向符号；标出加工纹理方向符号；ne e处标出加工余量（处标出加工余量（mmmm）；）；nf f处标出间距参数值（处标出间距参数值（mmmm）或轮廓支承长度率。）或轮廓支承长度率。旧国家标准的GB/T131-1993ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*w标注时将其标注在可见轮廓线、尺
28、寸界限、引出线或它们的延长标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必需从材料外指向被注外表。线上，符号的尖端必需从材料外指向被注外表。w高度参数：中选用高度参数：中选用RaRa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”“Ra”本本身可以省略；身可以省略；w高度参数的数值只有一个时，为高度参数值的上限，假设有两个高度参数的数值只有一个时，为高度参数值的上限，假设有两个时，则分别为上、下限值时，则分别为上、下限值 w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%16%时，应在图时，应在图中标注上限
29、值和下限值，中标注上限值和下限值，w当全部实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最当全部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。小值。w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；ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学标注例如：ZHONG Qi-MaoZHONG
30、 Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*其次节其次节 零件外表粗糙度参数值的选择零件外表粗糙度参数值的选择一、外表粗糙度评定参数的选用一、外表粗糙度评定参数的选用一、外表粗糙度评定参数的选用一、外表粗糙度评定参数的选用 优先选用优先选用Ra值值,由于由于Ra能充分反映零件外表轮廓的特征。能充分反映零件外表轮廓的特征。以下状况下例外：以下状况下例外：当外
31、表过于粗糙当外表过于粗糙Ra6.3m或或 过于光滑过于光滑Ra 0.025 m 当零件材料较软时；当零件材料较软时；当测量面积很小时。当测量面积很小时。Rz测量较便利，且弥补了不能测量微小面积外表的缺乏，测量较便利，且弥补了不能测量微小面积外表的缺乏，因此被各国标准中广泛承受。对于需掌握应力集中或疲惫因此被各国标准中广泛承受。对于需掌握应力集中或疲惫 强度的外表，可加选强度的外表，可加选Rz。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Enginee
32、ring Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*二、外表粗糙度参数值的选择原则二、外表粗糙度参数值的选择原则二、外表粗糙度参数值的选择原则二、外表粗糙度参数值的选择原则 选择外表粗糙度参数值的根本原则是：在满足零件选择外表粗糙度参数值的根本原则是：在满足零件外表功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。外表功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。一般原则：一般原则：同一零件上，工作外表比非工作外表粗糙度值小；同一零件上，工作外表比非工作外表粗糙度值小；摩擦外表应比非摩擦外表的粗糙度要求严格摩擦外表应比非摩擦外表的粗糙度要求严格
33、滚动摩擦外表应比滑动摩擦外表的粗糙度要求严格；滚动摩擦外表应比滑动摩擦外表的粗糙度要求严格；受循环载荷及易引起应力集中的部位，如圆角、沟槽应选受循环载荷及易引起应力集中的部位，如圆角、沟槽应选较小的高度特性参数值和间距特性参数值；较小的高度特性参数值和间距特性参数值；协作性质要求稳定的结合面、协作间隙较小的间隙协作表协作性质要求稳定的结合面、协作间隙较小的间隙协作表面以及要求连接牢靠、受重载的过盈协作外表等，应选择较面以及要求连接牢靠、受重载的过盈协作外表等，应选择较小的高度特性参数；小的高度特性参数；协作性质一样时，零件尺寸越小则外表要求越严；同一公协作性质一样时，零件尺寸越小则外表要求越严
34、；同一公差等级时，小尺寸比大尺寸、轴比孔要求严。差等级时，小尺寸比大尺寸、轴比孔要求严。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*三、外表粗糙度参数值的选用方法三、外表粗糙度参数值的选用方法三、外表粗糙度参数值的选用方法三、外表粗糙度参数值的选用方法n用类比法确定。一般尺寸公差、外表外形公差小时，外表粗用类比法确定。一般
35、尺寸公差、外表外形公差小时，外表粗糙度参数值也小，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。轮或手柄。n一般状况下，它们之间有肯定的对应关系，设外形公差为一般状况下，它们之间有肯定的对应关系，设外形公差为t t，尺寸公差为尺寸公差为T T，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：nP122P122123123表表4-74-7ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of
36、 Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*第三节第三节 外表粗糙度的测量外表粗糙度的测量一一.比较法比较法 比较法是车间常用的方法。将被测外表比照粗糙度样板，用肉眼推断或借助于放大镜、比较显微镜比较；也可用手摸，指甲划动 的感觉来推断被加工外表的粗糙度。外表粗糙度样板的材料、外形及制造工艺尽可能与工件一样，这样才便于比较，否则往往会产生较大的误差。比较法一般只用于粗糙度参数值较大的近似评定。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College
37、of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*二二.光切法光切法利用光切原理，用双管显微镜测量.ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*三三.干预法干预法 利用光波干预原理，用干预显微镜测量。可测量 0.0250.8m的Rz值。ZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-MaoZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology College of Engineering Technology，Jimei UniversityJimei University）集美大学集美大学*四四.针描法针描法 利用电动轮廓仪，用于测量利用电动轮廓仪，用于测量Ra 0.0255m