第4章表面粗糙度wf

1、第四章 表面粗糙度 1. 1.基本概念基本概念 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： 波距波距h波高波高/h1000宏观宏观 / h 50微观微观2)表面波纹度：表面波纹度：零件表面中峰谷的零件表面中峰谷的波长和波波长和波高之比等于高之比等于505010001000的不平程度称为波纹度。的不平程度称为波纹度。3)形状误差形状误差 ：零件表面中峰谷的零件表面中峰谷的波长和波波长和波高之比大于高之比大于10001000的不平程度属于形状误差。的不平程度属于形状误差。1)表面粗糙度表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其谷的不平程度，其波长和

2、波高之比一般小波长和波高之比一般小于于 5050。属于微观几何形状误差。属于微观几何形状误差。 轮廓参数轮廓参数轮廓参数，与轮廓参数，与GB/T 3505标准相关的参数标准相关的参数有：有： R R轮廓（粗糙度参数）；轮廓（粗糙度参数）； W W轮廓（波纹度参数）；轮廓（波纹度参数）； P P轮廓（原始轮廓参数）。轮廓（原始轮廓参数）。 轮廓滤波器和传输带轮廓滤波器和传输带粗糙度的三类轮廓各有不同的波长范围粗糙度的三类轮廓各有不同的波长范围, , 它们又同时它们又同时叠加在同一表面轮廓上叠加在同一表面轮廓上, , 因此因此, ,在测量评定三类轮廓在测量评定三类轮廓上的参数时上的参数时, , 必

3、须先将必须先将表面轮廓在特定仪器上进行滤表面轮廓在特定仪器上进行滤波波, , 以便分离获得所需波长范围的轮廓。以便分离获得所需波长范围的轮廓。将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓滤波器。轮廓滤波器。由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为围则称为传输带传输带。 轮廓滤波器和传输带轮廓滤波器和传输带按滤波器的不同截止波长值按滤波器的不同截止波长值, , 由小到大顺次分为由小到大顺次分为 ss、c c 、和、和ff 三种。三种。应用应用ss滤波器滤波器修正后的轮廓称为修正后的轮廓称为原始轮廓原始轮廓(

4、P ( P 轮廓轮廓) ) 在在 P P 轮廓上再应用轮廓上再应用 c c 滤波器滤波器修正后形成的轮廓即修正后形成的轮廓即为为粗糙度轮廓粗糙度轮廓( R ( R 轮廓轮廓) ) ; ; 对对P P轮廓连续应用轮廓连续应用f f 和和c c 滤波器滤波器后形成的轮廓则后形成的轮廓则称为称为波纹度轮廓波纹度轮廓( W ( W 轮廓轮廓) ) 。 2. 2.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

5、零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电对零件的外观、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。导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。 4.1 4.1 表面粗糙度的国家标准表面粗糙度的国家标准 1. 1.表面粗糙度的基本术语表面粗糙度的基本术语 1 1）取样长度取样长度L L：评定表面粗糙度所规定的一段：评定表面粗糙度所规定的一段 基准线长度。基准线长度。 规定取样长度是为了规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响对表面粗糙测量结果的影响，在数值上它与，在数值上它与c c 滤波器的标志波长相等滤波器的

6、标志波长相等。LF1F2y=f(x)FnG1G2Gmx02）.评定长度评定长度 lnln： 为了全面、充分地反映被测表面的特性，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。在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。 评定长度可包括评定长度可包括一个或多个取样长度一个或多个取样长度。 评定长度评定长度默认为默认为 5 5 个取样长度个取样长度, , 否则应注否则应注明个数。明个数。基 准 线LnLLLL3 3）基准线）基准线：为了计算粗糙度值时，所用的一条线。为了计算粗糙度值时，所用的一条线。轮廓最小二乘中线：轮廓最小二乘中线：轮廓上的点到轮廓偏距的平方和为最小轮廓

7、上的点到轮廓偏距的平方和为最小轮廓算术平均中线：轮廓算术平均中线：在轮廓上找到一条直线，该直线在轮廓上找到一条直线，该直线使上、下部分的面积相等。使上、下部分的面积相等。基准线基准线niiy12min轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线m m：在取样长度内，使轮廓在取样长度内，使轮廓 上各点至一条该线的距离平方和为最小。上各点至一条该线的距离平方和为最小。 即即 轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线m m ：在取样长度内，将在取样长度内，将 实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积 相等的直线相等的直线 。 即：即： F1+F2+F1+F2+Fn= G1+G2+Fn

8、= G1+G2+Gn+GnLF1F2y=f(x)FnG1G2Gmx0 2.2.表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数 国家标准国家标准GB3505-83GB3505-83和和GB/T1031-95GB/T1031-95中规定中规定了了6 6个评定参数，其中有关高度特性的参数个评定参数，其中有关高度特性的参数3 3个，个，间距特性的参数有间距特性的参数有2 2个，形状特性参数有个，形状特性参数有1 1个，个，其中高度参数是主要的其中高度参数是主要的。dxxylRla0)(1niiaynR111）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在取样长度内，被测实际轮廓

9、上各点至 轮廓中线距离绝对值的平均值，即轮廓中线距离绝对值的平均值，即: :Ra越大，表面越粗糙越大，表面越粗糙 2）轮廓最大高度轮廓最大高度z z 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间在取样长度内，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的距离。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。轮廓最高点和最低点。maxmaxzpvRyy3、表面特征代号及标注、表面特征代号及标注1)、表面粗糙度符号和代号、表面粗糙度符号和代号基本符号基本符号表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、刨、表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、刨、磨、钻、剪切、抛光、腐蚀

10、、电火花加工、磨、钻、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工、 气割等气割等 表示表面是用不去除材料方法获得。表示表面是用不去除材料方法获得。如铸、锻、冲压变形、热轧、粉末冶金等。或者是用于如铸、锻、冲压变形、热轧、粉末冶金等。或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道工序的状况）保持原供应状况的表面（包括保持上道工序的状况） 表示所有表面具表示所有表面具有相同的表面粗有相同的表面粗糙度要求糙度要求 2)表面粗糙度的代号表面粗糙度的代号 a1a1、a2 a2 为粗糙度高度为粗糙度高度 参数的允许值（参数的允许值（mm）；）； b b 标注加工方法、镀涂标注加工方法、镀涂 或其它表面处理；或其它表面处理

11、； c c 标出取样长度（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 标出加工余量（标出加工余量（mmmm）；）； f f 标出间距参数值（标出间距参数值（mmmm） 或轮廓支承长度率。或轮廓支承长度率。 a1a2bc（f）de4.24.2表面粗糙度（参数值）的选择表面粗糙度（参数值）的选择 1 1、表面粗糙度（评定参数）的选择、表面粗糙度（评定参数）的选择 评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。高度参数。推荐优先选用推荐优先选用RaRa值值，因为，因为RaRa能充分反映能充分反映零件表面轮廓

12、的特征零件表面轮廓的特征（RaRa为为0.0250.0256.3m6.3m）当表面过于粗糙（当表面过于粗糙（RaRa6.3m6.3m）或过于光滑）或过于光滑 （ RaRa 0.025 m 0.025 m ）时，可选用）时，可选用RaRa用光学用光学仪测量仪测量。当零件材料较软时，可选用当零件材料较软时，可选用RaRa用光学仪测量。用光学仪测量。当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪 表的小元件的表面，可选表的小元件的表面，可选用用RzRz值值。 3)3)表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注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

13、、尺寸界线、引出 线或它们的延长线上，线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外符号的尖端必须从材料外 指向被注表面。指向被注表面。高度参数：当选用高度参数：当选用RaRa时，只需在代号中标出其参时，只需在代号中标出其参 数值数值，“RaRa”本身可以省略本身可以省略；当选用当选用RzRz时，参数和参数值都应标出；时，参数和参数值都应标出；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。 取样长度：如取样长度：如按国标选用，则可省略标注按国标选用，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

14、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。3)3)、表面粗糙度在图样上的标注方法、表面粗糙度在图样上的标注方法表面粗糙度高度参数值得标注示例及意义表面粗糙度高度参数值得标注示例及意义 用去除材料方法获得用去除材料方法获得的表面粗糙度，的表面粗糙度，Ra的的最大值为最大值为6.3m，Rz的最大值为的最大值为100m 用去除材料方法获得用去除材料方法获得的表面粗糙度，的表面粗糙度，Ra的的上限值为上限值为6.3m，Rz的的上限值为上限值为100m 用不去除材料方法获用不去除材料方法获得的表面粗糙度，得的表面粗糙度

15、， Rz的最大值为的最大值为100m 用不去除材料方法获用不去除材料方法获得的表面粗糙度，得的表面粗糙度， Rz的上限值为的上限值为100m 用去除材料方法获得用去除材料方法获得的表面粗糙度，的表面粗糙度，Ra的的最大值为最大值为6.3m，Ra的最小值为的最小值为3.2m 用去除材料方法获得用去除材料方法获得的表面粗糙度，的表面粗糙度，Ra的的上限值为上限值为6.3m，Ra的下限值为的下限值为3.2m 用去除材料方法获得用去除材料方法获得的表面粗糙度，的表面粗糙度，Ra的的最大值为最大值为6.3m 用去除材料方法获得用去除材料方法获得的表面粗糙度，的表面粗糙度，Ra的的上限值为上限值为6.3m

16、 用任何方法获得的表用任何方法获得的表面粗糙度，面粗糙度，Ra的最大的最大值为值为6.3m 用任何方法获得的表用任何方法获得的表面粗糙度，面粗糙度，Ra的上限的上限值为值为6.3m 意 义代 号意 义代 号GB/T 131GB/T 131名称上的变化名称上的变化GB/T 131-93GB/T 131-2006新概念上的变化新概念上的变化 1993版版2006版版表面粗糙度的基本符号表面粗糙度的基本符号表面结构的基本图形符号表面结构的基本图形符号代号的文本表示代号的文本表示 允许任何工艺允许任何工艺去除材料去除材料不去除材料不去除材料APAMRRNMR(Any Process Allow) (M

17、aterial Remove)(No Material Remove)帮助记忆而杜撰的英文帮助记忆而杜撰的英文注法上的新变化注法上的新变化 1993版版2006版版有关规定的注写位置有关规定的注写位置补充要求的注写位置补充要求的注写位置a a- - 注写表面结构的单一要求注写表面结构的单一要求; ; a a 和和b b( ( 同时存在同时存在) a ) a 注写第一表面结构要求注写第一表面结构要求, b , b 注写第注写第二表面结构要求二表面结构要求; ; c c- - 注写加工方法注写加工方法“, ,车车”“”“、铣、铣”“”“、镀、镀”等等; ; d d- - 注写表面纹理方向注写表面纹

18、理方向, , 如如“= =”“、”、“M M”等等; ; e e- - 注写加工余量。注写加工余量。 表面结构补充要求包括：表面结构补充要求包括： 表面结构参数代号表面结构参数代号 数值；数值； 传输带取样长度传输带取样长度MRR 0.0025-0.8/Rz 3.2 表面结构的表面结构的图形表示图形表示表面结构的表面结构的文本表示文本表示 传输带标注包括滤波器截止波长（传输带标注包括滤波器截止波长（mmmm），短波滤），短波滤波器在前，长波滤波器在后，并用连字号波器在前，长波滤波器在后，并用连字号“-”-”隔开。隔开。 传输带应标注在参数代号的前面，并用斜线传输带应标注在参数代号的前面，并用斜

19、线“/”/”隔开。隔开。0.0025-0.8/Rz 3.2注法上的新变化注法上的新变化 GB/T 1031-1995 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差 RaGB/T 131-2006 轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差 微观不平度十点高度微观不平度十点高度 Ry轮廓最大高度轮廓最大高度 Rz轮廓的最大高度轮廓的最大高度 RaRyRz（停止使用）（停止使用）极限值判断规则极限值判断规则 完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后, , 需与图样上给定的极限比较需与图样上给定的极限比较, , 以判定其是否合格。以判定其是否合格。极限值判断规则有两种极限值判断规则

20、有两种: : 16%16%规则、最大规则规则、最大规则16%16%规则规则: : 运用本规则时运用本规则时, , 当被检表面测得的全部当被检表面测得的全部参数值中参数值中, , 超过极限值的个数不多于总个数超过极限值的个数不多于总个数 16%16%时时, , 该表面是合格的。该表面是合格的。最大规则最大规则: : 运用本规则时运用本规则时, , 被检的整个表面上测得被检的整个表面上测得的参数值一个也不应超过给定的极限值。的参数值一个也不应超过给定的极限值。超过极限值有两种含义超过极限值有两种含义: : 当给定上限值时当给定上限值时, , 超过超过是指大于给定值是指大于给定值; ; 当给定下限值

21、时当给定下限值时, , 超过是指小超过是指小于给定值。于给定值。16%16%规则规则是所有表面结构要求标注的是所有表面结构要求标注的默认规则默认规则。即。即当参数代号后未标注写当参数代号后未标注写“maxmax”字样时字样时, , 均默认为均默认为应用应用 16%16%规则规则( ( 例如例如 Ra0.8) Ra0.8) 。反之。反之, , 则应用最则应用最大规则大规则( ( 例如例如 Ramax0.8Ramax0.8) 代号含义去除材料，单向上限值，默认传输带，去除材料，单向上限值，默认传输带，R R轮廓，轮廓，算术算术平均偏差平均偏差1.6m1.6m，评定长度为，评定长度为5 5个取样长度

22、（默认）个取样长度（默认）,“16%,“16%规则规则” ” （默认）。（默认）。(16%(16%规则参考规则参考GB/T 10610GB/T 10610中的中的5.2)5.2)不允许去除材料，单向上限值，默认传输不允许去除材料，单向上限值，默认传输带，带，R R轮廓，轮廓，粗糙度的最大高度粗糙度的最大高度0.4m0.4m，评定长度为，评定长度为5 5个取样长度（默认），个取样长度（默认），“16%16%规则规则” ” （默认）。（默认）。去除材料，单向上限值，默认传输带，去除材料，单向上限值，默认传输带，R R轮廓，粗糙轮廓，粗糙度最大高度的最大值度最大高度的最大值0.2m0.2m，评定长度

23、为，评定长度为5 5个取样长个取样长度（默认）度（默认），“最大规则最大规则”( (最大规则参考最大规则参考GB/T GB/T 1061010610中的中的5.3)5.3)。表面结构的新解释表面结构的新解释-1-1 表示去除材料，表示去除材料，单向上限值单向上限值，传输带，传输带0.008-0.8mm0.008-0.8mm，R R轮廓，算术平均偏差轮廓，算术平均偏差3.2m3.2m，评定长度为，评定长度为5 5个取个取样长度（默认），样长度（默认），“16%16%规则规则”。（默认）。（默认）去除材料，单向上限值，传输带：根据去除材料，单向上限值，传输带：根据GB/T 6062GB/T 606

24、2，取样长度，取样长度0.8m0.8m（ss默认默认0.0025mm0.0025mm），），R R轮廓，轮廓，算术平均偏差算术平均偏差3.2m3.2m，评定长度包含，评定长度包含3 3个取样长度个取样长度。不允许去除材料，不允许去除材料，双向极限值，双向极限值，两极限值均使用默两极限值均使用默认传输带，认传输带，R R轮廓，轮廓，上限值：上限值：算术平均偏差算术平均偏差3.2m3.2m，评定长度为，评定长度为5 5个取样长度（默认），个取样长度（默认），“最大规则最大规则”；下限值：下限值：算术平均偏差算术平均偏差0.8m0.8m，评定长度为，评定长度为5 5个取样长度（默认），个取样长度（默

25、认），“16%16%规则规则”（默认）（默认） 。表面结构的新解释表面结构的新解释-2-2 在图形中的注法在图形中的注法 不可向右旋转书写，加不可向右旋转书写，加指引线后水平书写。指引线后水平书写。向左旋转书写向左旋转书写水平向上书写水平向上书写表面粗糙度代号注法表面粗糙度在轮廓线上的标注表面粗糙度在轮廓线上的标注表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度在尺寸线上的标注表面粗糙度在尺寸线上的标注表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度在几何公差框格上的标注表面粗糙度在几何公差框格上的标注用指引线引出标注表面粗糙度用指引线引出标注表面粗糙度用指引线引出标注表面粗糙度键槽、圆角、倒角的表面粗糙度标注键槽的表面

26、粗糙度标注键槽的表面粗糙度标注圆角、倒角的表面粗糙度标注圆角、倒角的表面粗糙度标注图形中的简化注法图形中的简化注法 大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（一）大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（一） 其余其余3.2相当于老标准中的相当于老标准中的其余其余3.2Ra3.2Rz1.6Rz6.3 2.表面粗糙度（参数值）的选择表面粗糙度（参数值）的选择 表面粗糙度参数值的选择原则是：表面粗糙度参数值的选择原则是： 在满足零件表面功能要求的前提下，尽量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。选取较大的参数值。 一般原则：一般原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；同一零

27、件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小；受循环载荷的表面要小；配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙 度值都应小；度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙 度值要小。度值要小。 3.参数值的选用方法 可用类比法来确定。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，但也不存在确定的函数关系。值也小，但也不存在确定的函数关系。 如机床的手轮或手柄。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，设设形状公差为形状公差为T T，尺寸公差为尺寸公差为ITIT，它们之间的关系可，它们之间的关系可参照以下对应关系：参照以下对应关系：若若T0.6 ITT0.6 IT， 则则Ra0.05 ITRa0.05 IT； Rz 0.2 ITRz 0.2 IT T0.4 IT T0.4 IT， 则则Ra0.025 ITRa0.025 IT； Rz 0.1 IT Rz 0.1 IT T0.25 IT T0.25 IT， 则则Ra0.012 ITRa0.012 IT； Rz