互换性与测量第四章

1、主要内容：主要内容： 1 1、表面粗糙度的概念；、表面粗糙度的概念； 2 2、表面粗糙度的评定参数；、表面粗糙度的评定参数； 3 3、表面粗糙度的代号；、表面粗糙度的代号； 4 4、表面粗糙度的选择及标注；、表面粗糙度的选择及标注；第四章 表面粗糙度 表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距和表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷的一种微观几何形状误差，又叫表面精度。微小峰谷的一种微观几何形状误差，又叫表面精度。 无论采用哪种加工方法所获得的零件表面，都无论采用哪种加工方法所获得的零件表面，都不是绝对理想的表面。在机械加工过程中，由于刀不是绝对理想的表面。在机械加工过程中，由于刀具与零

2、件间的运动、摩擦，机床的振动及零件的塑具与零件间的运动、摩擦，机床的振动及零件的塑形变形等各种因素的影响，会在被加工表面上形成形变形等各种因素的影响，会在被加工表面上形成微小的凹凸不平的痕迹。微小的凹凸不平的痕迹。 实际上，已加工完的截面轮廓误差是复杂的，实际上，已加工完的截面轮廓误差是复杂的，一般包括一般包括表面粗糙度表面粗糙度、表面波纹度表面波纹度和和形位误差形位误差。三。三者通常按波距来划分，波距小于者通常按波距来划分，波距小于1mm1mm的属于表面的属于表面粗糙度；波距在粗糙度；波距在110mm110mm的属于表面波纹度；波的属于表面波纹度；波距大于距大于10mm10mm的属于形位误差

3、。的属于形位误差。 参照国际标准（参照国际标准（ISOISO），），对原有表面粗糙度对原有表面粗糙度国家标准（国家标准（GB103183GB103183、GB13183GB13183）作了作了修订和增订，新国标为修订和增订，新国标为GB/T10311995GB/T10311995、GB/T13193GB/T13193。第四章 表面粗糙度零件表面的形貌可分为三种情况：零件表面的形貌可分为三种情况：(1)(1)表面粗糙度：表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，零件表面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其波长和波高之比一般小于 50 50。属于微观几何形状误。属于微观几何

4、形状误差。差。(2)(2)表面波纹度：表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于零件表面中峰谷的波长和波高之比等于505010001000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的目前表面波纹度还没有制定国家标准。响是相当大的目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第国际标准化组织第5757技术委员会正在制定表面波纹度技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。有关国际标准。(3)(3)形状误差形状误差 ：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于零件表面中峰

5、谷的波长和波高之比大于10001000的不平程度属于形状误差。的不平程度属于形状误差。 第四章 表面粗糙度 1 1、影响零件的耐磨性。、影响零件的耐磨性。 2 2、影响配合性质的稳定性。、影响配合性质的稳定性。 3 3、影响零件的疲劳强度。、影响零件的疲劳强度。 4 4、影响零件的抗腐蚀性。、影响零件的抗腐蚀性。 5 5、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、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导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。响。 第四章 表面粗糙度 （1 1）、）、取样长度取样长度l l：评定表

6、面粗糙度所规定的一段基评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。（见表（见表4 4 1 1。 ） （2 2）、）、评定长度评定长度 l ln n：为了全面、充分地反映被测表为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或

7、多个取样长度。表面不均匀的表面，评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。评定长度一般按宜选用较长的评定长度。评定长度一般按5 5个取样长度来个取样长度来确定。确定。 （见表（见表4 4 1 1。 ） 第四章 表面粗糙度基准线LnLLLL第四章 表面粗糙度表4-1第四章 表面粗糙度 评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗糙度的评定表面粗糙度的一段参考线。有以下两种：一段参考线。有以下两种： 轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线mm：在取样长度内，使在取样长度内，使轮廓上各点至一条该线的距离平方和为最小。即：轮廓上各点至一条该线的距离平方和为最

8、小。即： 轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线mm ：在取样长度内，将实在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线线 。即：。即：F F1 1+F+F2 2+ +F+Fn n= G= G1 1+G+G2 2+ +G+Gn nmin12niiy第四章 表面粗糙度LF1F2y = f ( x )FnG1G2Gmx0最小二乘中线轮廓算术平均中线min12niiyF1+F2+Fn= G1+G2+Gn第四章 表面粗糙度 国家标准国家标准GB3505-83GB3505-83和和GB/T1031-95GB/T1031-95中规定了中规定了6 6个个评

9、定参数，其中有关高度特性的参数评定参数，其中有关高度特性的参数3 3个，间距特性的参个，间距特性的参数有数有2 2个，形状特性参数有个，形状特性参数有1 1个，其中高度参数是主要的。个，其中高度参数是主要的。 （1 1）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差a a 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即绝对值的平均值，即 dxxylRla0)(1niiaynR11第四章 表面粗糙度dxxylRla0)(1niiaynR11第四章 表面粗糙度 在取样长度内个最大的轮廓峰高在取样长度内个最大的轮廓峰高y ypipi平均平均值与值与

10、5 5个最大轮廓谷深个最大轮廓谷深y yvivi平均值之和。平均值之和。RzRz 只能只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平钝反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平钝的几何特性。的几何特性。 55151iviipizyyR第四章 表面粗糙度55151iviipizyyR第四章 表面粗糙度 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点最高点和最低点。 Ry =ypmax+yvmax第四章 表面粗糙度 Ry =ypmax+yvmax第四章 表面粗糙度 两相邻

11、轮廓单峰的最高点在中线上的投影长两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度度Si(Si(图图4 44)4)称为轮廓单峰间距。在取样长度内，称为轮廓单峰间距。在取样长度内，轮廓单峰间距的平均值，称之为轮廓单峰间距的平均值，称之为轮廓单峰平均间轮廓单峰平均间距距 S S。第四章 表面粗糙度 含有一个轮廓峰（与中线有交点的峰）和相含有一个轮廓峰（与中线有交点的峰）和相邻轮廓谷（与中线有交点的谷）的一段中线长度邻轮廓谷（与中线有交点的谷）的一段中线长度S Smm, ,在取样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值，在取样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值，称之为称之为轮廓微观不平度间距的平均间距轮廓微观不平度

12、间距的平均间距 。第四章 表面粗糙度 一根平行于中线且与轮廓峰顶线相距为一根平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C C的的线与轮廓峰相截所得到的各段截线图线与轮廓峰相截所得到的各段截线图b bi i( (如图如图4 44)4)之和，称之为之和，称之为轮廓支承长度轮廓支承长度n np p 。 轮廓支承长度轮廓支承长度n np p 与取样长度与取样长度 l l 之比之比, ,称之为称之为轮廓支承长度率轮廓支承长度率 t tp p。 niippbllnt1%1001%100第四章 表面粗糙度 1 1、表面粗糙度的基本符（代）号、表面粗糙度的基本符（代）号 表面粗糙度的基本符（代）号有三种表面粗糙度的基本符

13、（代）号有三种 ，其基本，其基本符（代）号是由两条不等长度的直线交于符（代）号是由两条不等长度的直线交于60600 0，且与，且与工件表面成工件表面成60600 0。见表。见表4 47 7中的第一、二、四个代中的第一、二、四个代（符）号。（符）号。 在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：在图样上表示表面粗糙度的符号有三种： a a为基本符号，表示表面可以用任何方法获得；为基本符号，表示表面可以用任何方法获得； b b表示表面是用去除材料的方法获得的；表示表面是用去除材料的方法获得的； c c表示表面是用不去除材料的方法获得的。表示表面是用不去除材料的方法获得的。 a b c第四章 表面粗糙度第四

14、章 表面粗糙度a a1 1、a a2 2 处为粗糙度高度参处为粗糙度高度参数的允许值（数的允许值（mm）；）；b b处标注加工方法、镀涂或处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；其它表面处理；c c处标出取样长度（处标出取样长度（mmmm）；）；d d标出加工纹理方向符号；标出加工纹理方向符号；e e处标出加工余量（处标出加工余量（mmmm）；）；f 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。 第四章 表面粗糙度 高度参数：当选用高度参数：当选用R Ra a时，只需在代号中标出其参数时，只需在代号中标出其参数值，值，“R Ra a”本身可以省略；本身可以省

15、略； 当选用当选用R Rz z或或R Ry y时，参数和参数值都应标出；时，参数和参数值都应标出； 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，应在图中标注上限值和下限值。时，应在图中标注上限值和下限值。 当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上当所有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。标注最大值或最小值。 标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。被注表面。 取样长度：如按

16、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； 表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号见常见加工纹理方向符号见P P115115有关规定。有关规定。第四章 表面粗糙度第四章 表面粗糙度 评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用用高度参数。推荐优先选用R Ra a值，因为值，因为R Ra a能充分能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：反映零件表面轮廓

17、的特征。以下情况下例外： 当表面过于粗糙（当表面过于粗糙（R Ra a6.36.3mm）或过于光滑或过于光滑（ R Ra a 0.025 0.025 mm ）时，可选用）时，可选用R Rz z，因为此范因为此范围便于选择用于测量围便于选择用于测量R Rz z的仪器测量。的仪器测量。 当零件材料较软时，因为当零件材料较软时，因为R Ra a一般采用触针测一般采用触针测量。量。 当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用仪表的小元件的表面，可选用R Ry y值。值。第四章 表面粗糙度 表面粗糙度参数值的总的选择原则是：表面粗糙度参数值的总

18、的选择原则是：在满足零在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。 一般原则是：一般原则是： 同一零件上，工作表面比非工作表面的表面粗糙同一零件上，工作表面比非工作表面的表面粗糙度参数值要小些。度参数值要小些。 摩擦表面比非摩擦表面的表面粗糙度参数值要小摩擦表面比非摩擦表面的表面粗糙度参数值要小些；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度参数些；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度参数值要小些；运动速度高、单位压力大的摩擦表面，应值要小些；运动速度高、单位压力大的摩擦表面，应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的表面粗糙度比运动速度低、单位压

19、力小的摩擦表面的表面粗糙度参数值要小些。参数值要小些。第四章 表面粗糙度 受循环载荷的表面以及易引起应力集中受循环载荷的表面以及易引起应力集中的部分（如圆角、沟槽），表面粗糙度参数值的部分（如圆角、沟槽），表面粗糙度参数值要小。要小。 配合性质要求高的结合表面，配合间隙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，受重载的过小的配合表面以及要求连接可靠，受重载的过盈配合表面等，都应该取较小的表面粗糙度参盈配合表面等，都应该取较小的表面粗糙度参数值。数值。 配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度参数值应愈小；同一精度等级，小尺寸比糙度参数值应愈

20、小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小些。大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小些。第四章 表面粗糙度 可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系，一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为设形状公差为T T，尺寸公差为尺寸公差为ITIT，它们之间的关它们之间的关系可参照以下对应关系：系可参照以下对应关系： 若若T0.6 ITT0.6

21、IT， 则则R Ra a0.05 IT0.05 IT； R Rz z 0.2 IT 0.2 IT T0.4 IT T0.4 IT， 则则R Ra a0.025 IT0.025 IT； R Rz z 0.1 IT 0.1 IT T0.25 IT T0.25 IT，则则R Ra a0.012 IT0.012 IT； R Rz z 0.05 IT 0.05 IT T T0.25 IT0.25 IT，则则R Ra a0.15 T0.15 T； R Rz z 0.6 0.6 第四章 表面粗糙度 比较法：比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接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