第五章表面粗糙度轮廓及检测

1、 第五章 表面粗糙度轮廓及其检测1 表面粗糙度轮廓的基本概念表面粗糙度轮廓的基本概念2 表面粗糙度轮廓的评定表面粗糙度轮廓的评定3 表面粗糙度轮廓的技术要求表面粗糙度轮廓的技术要求4 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上 的标注的标注5 表面粗糙度轮廓的检测表面粗糙度轮廓的检测 1 表面粗糙度轮廓的表面粗糙度轮廓的 基本概念基本概念一、表面粗糙度轮廓的界定一、表面粗糙度轮廓的界定 图图5-1 被加工零件表面的形状是复杂的，一般包括表面被加工零件表面的形状是复杂的，一般包括表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，可以按波距粗糙度、表面波纹度和形状误差，可以按波距（波形起伏间

2、距）（波形起伏间距）来划分：来划分： n波距波距1mm 属于属于表面粗糙度表面粗糙度n波距波距在在110mm 属于属于表面波纹度表面波纹度n波距波距10mm 属于属于形状误差形状误差 图图5-2二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响1、对耐磨性的影响对耐磨性的影响：相互运动的两个零件表面越粗糙，则它们的磨损就越快。2、对配合性质稳定性的影响对配合性质稳定性的影响：相互配合的孔、轴表面上的微小峰被去掉后，它们的配合性质会发生变化。3、对耐疲劳性的影响对耐疲劳性的影响4、对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响此外，表面粗糙度轮廓对机械联接的密封性和零件的美观等也有很

3、大的影响。 2 表面粗糙度轮廓的评定表面粗糙度轮廓的评定一、取样长度、评定长度及传输带一、取样长度、评定长度及传输带 1. 取样长度取样长度lr 规定取样长度，是为了规定取样长度，是为了抑制或减弱波纹度、排除宏观形状误差对表抑制或减弱波纹度、排除宏观形状误差对表 面粗糙度轮廓测量的影响，面粗糙度轮廓测量的影响，取样长度取样长度是用于判别被评定轮廓的不规是用于判别被评定轮廓的不规 则特征的则特征的X X轴方向上的长度。轴方向上的长度。（标准取样长度的数值见附表（标准取样长度的数值见附表5-15-1）。）。 2. 2. 评定长度评定长度 lnln 由于零件表面的微小峰、谷的不均匀性，在表面轮廓不同

4、位由于零件表面的微小峰、谷的不均匀性，在表面轮廓不同位 置的取样长度上的表面粗糙度轮廓测量值不尽相同置的取样长度上的表面粗糙度轮廓测量值不尽相同。因此，为了。因此，为了 更可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性，应测量连续的几个取样长更可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性，应测量连续的几个取样长 度上的表面粗糙度轮廓。这些连续的几个取样长度称为评定长度上的表面粗糙度轮廓。这些连续的几个取样长度称为评定长 度，它是用于判别被评定轮廓特征的度，它是用于判别被评定轮廓特征的X X轴方向上的长度。轴方向上的长度。标准的标准的 lnln =5 =5 lrlr 。 图图5-33. 传输带传输带 长波轮廓滤波器的截止波长

5、长波轮廓滤波器的截止波长c = lr 短波轮廓滤波器的截止波长短波轮廓滤波器的截止波长s （ 截止波长截止波长s和和c的标准化值由附表的标准化值由附表5-1查取查取）附表附表51 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度、轮廓最大高度Rz和轮廓单元的平和轮廓单元的平均宽度均宽度Rsm，标准取样长度和标准评定长度（摘自标准取样长度和标准评定长度（摘自GB/T 13012009、 GB/T 106102009）、）、 表示滤波器传输带表示滤波器传输带s c 这两个极限值这两个极限值的标准化值取自的标准化值取自GB/T 60622002。 二、表面粗糙度轮廓的中线二、表面粗糙度轮廓的中线

6、为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中线。以中线为基础来计算各种评定参数的数值。线。以中线为基础来计算各种评定参数的数值。 1. 轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线（图（图5-4） 在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓上各点至该线的距离的平方之和为最小，即：上各点至该线的距离的平方之和为最小，即： 图图5-4 2. 轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线（图（图5-5） 在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，轮廓的算术平均中线将实际范围内，轮廓的算术平均中线将实际轮廓划分为上、下

7、两部分，使上部分各个峰面积之和等轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等于下部分各个谷面积之和，即于下部分各个谷面积之和，即 图图5-5 三、表面粗糙度的评定参数三、表面粗糙度的评定参数 1. 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差a 在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即 Ra Ra能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，但能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，但因受计量器具功能的限制，不用作过于粗糙或太光滑的因受计量器具功能的限制，不用作过于粗糙或太光滑

8、的表面的评定参数。表面的评定参数。niiznRa112.2.轮廓最大高度轮廓最大高度RzRz 在一个取样长度在一个取样长度lr范围范围内，被评定轮内，被评定轮廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓峰高廓峰高RpRp与与最大轮廓谷深最大轮廓谷深RvRv之和的高度，之和的高度，即：即： RzRzRp+RVRp+RV 图图5-6 5-6 表面粗糙度轮廓的最大高度表面粗糙度轮廓的最大高度 RzRz对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用意义。质量有实用意义。 3. 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度

9、（间距参数，图（间距参数，图5-7） 一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元，在一一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元，在一个取样长度个取样长度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度（轮廓的宽度Xsi）的平均值）的平均值RSm，即即misiXmRSm11图图5-7 在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要求，按需要选择轮廓要求，按需要选择Ra或或Rz标注。标注。 RSm 属于附加评定参数，只能与属于附加评定参数，只能与Ra或或Rz同同时选用，不能独立采用。时选用，不能独立采用。3 表面

10、粗糙度轮廓的技术要求表面粗糙度轮廓的技术要求 一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容 在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须标注标注幅度幅度参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不标注）、极限值判断规则（若默认采用标注）、极限值判断规则（若默认采用16%规则，则不规则，则不标注）。标注）。 必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及方向、必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及方向、

11、加工余量、附加的加工余量、附加的RSm等。等。二、表面粗糙度轮廓幅度参数的选择二、表面粗糙度轮廓幅度参数的选择 在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要求，通常的技术要求，通常只给出幅度参数符号（只给出幅度参数符号（RaRa或或RzRz）及极限值）及极限值，而其他要求则采用默认的标准，而其他要求则采用默认的标准化值。化值。 一般采用一般采用Ra Ra 作为评定参数。作为评定参数。 对于极光滑和对于极光滑和粗糙的表面，不能用粗糙的表面，不能用RaRa仪器测量，而采用仪器测量，而采用RzRz作作为评定参数。为评定参数。 一般来说一般来说 ，零件表面粗

12、糙度轮廓参数值越小，它的工，零件表面粗糙度轮廓参数值越小，它的工作性能就越好，使用寿命也越长，但不能不顾及加工成作性能就越好，使用寿命也越长，但不能不顾及加工成本来追求过小的参数值。因此，满足功能要求的前提下本来追求过小的参数值。因此，满足功能要求的前提下，参数的允许值尽量大，以减小加工难度，降低生产成，参数的允许值尽量大，以减小加工难度，降低生产成本。本。 表面粗糙度轮廓幅度参数允许值的选用原则如下：表面粗糙度轮廓幅度参数允许值的选用原则如下：（1）同一零件上，工作表面的粗糙度轮廓参数值通常比）同一零件上，工作表面的粗糙度轮廓参数值通常比 非工作表面小。非工作表面小。（2）摩擦表面的粗糙度轮

13、廓参数值应比非摩擦表面小。）摩擦表面的粗糙度轮廓参数值应比非摩擦表面小。（3）相对运动速度高、单位面积压力大、承受交变应力）相对运动速度高、单位面积压力大、承受交变应力 作用的表面的粗糙度轮廓参数允许值都应小。作用的表面的粗糙度轮廓参数允许值都应小。（4）对于要求配合性质稳定的小间隙配合和承受重载荷）对于要求配合性质稳定的小间隙配合和承受重载荷的过盈配合，它们的孔、轴的表面粗糙度轮廓参数允的过盈配合，它们的孔、轴的表面粗糙度轮廓参数允许值应小。许值应小。（5）在确定表面粗糙度轮廓参数允许值时，应注意它与）在确定表面粗糙度轮廓参数允许值时，应注意它与尺寸公差、形状公差协调。尺寸公差、形状公差协调

14、。（6）凡有关标准业已对表面粗糙轮廓技术要求作出具体）凡有关标准业已对表面粗糙轮廓技术要求作出具体规定的特定表面，应按该标准的规定来确定其表面粗规定的特定表面，应按该标准的规定来确定其表面粗糙度轮廓参数允许值。糙度轮廓参数允许值。（7）对于防腐蚀、密封性要求高的表面以及要求外表美）对于防腐蚀、密封性要求高的表面以及要求外表美观的表面，其粗糙度轮廓参数允许值应小。观的表面，其粗糙度轮廓参数允许值应小。表面粗糙度轮廓参数常用类比法，见表面粗糙度轮廓参数常用类比法，见P123表表5-2选用实例选用实例4 表面粗糙度轮廓技术要求在零件表面粗糙度轮廓技术要求在零件 图上的标注图上的标注一、表面粗糙度轮廓

15、的基本图形符号和完整一、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号图形符号 绘制机械零件图时，需要使用绘制机械零件图时，需要使用1个基本图形符个基本图形符号和号和3个完整图形符号，来标注表面粗糙度轮廓各个完整图形符号，来标注表面粗糙度轮廓各种不同的技术要求。种不同的技术要求。 （a）图为基本图形符号。）图为基本图形符号。 （b）图为用于任何工艺的完整图形符号。）图为用于任何工艺的完整图形符号。 （c）图为用于去除材料的完整图形符号。）图为用于去除材料的完整图形符号。 （d）图为用于不去除材料的完整图形符号。）图为用于不去除材料的完整图形符号。 （a） （b） （c） （d） 图图5-8 二、表

16、面粗糙度轮廓技术要求在完整图形二、表面粗糙度轮廓技术要求在完整图形 符号上的标注符号上的标注 1. 表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符 号上的标注位置号上的标注位置 在完整图形符号的周围标注评定参数的符号及极限值在完整图形符号的周围标注评定参数的符号及极限值和其他技术要求。各项技术要求应分别标注在该符号周和其他技术要求。各项技术要求应分别标注在该符号周围的指定位置上。围的指定位置上。 在周围在周围标注了技术要求的完整图形符号称为表面粗糙标注了技术要求的完整图形符号称为表面粗糙度轮廓代号，简称粗糙度代号。度轮廓代号，简称粗糙度代号。 位置位置a：下列符号

17、和数值排成一行下列符号和数值排成一行 位置位置b：附加评定参数：附加评定参数（如（如RSm，mm）位置位置c：加工方法：加工方法位置位置d：表面纹理：表面纹理位置位置e：加工余量（：加工余量（mm） 图图5-9上、下限值符号上、下限值符号 传输带数值传输带数值/幅度参数符号幅度参数符号 评定长度值评定长度值 极限值判断规则极限值判断规则(空格空格) 幅度参数极限值幅度参数极限值(m) 2. 表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注 （1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图5-10） 图图5-10 （2）同时标注上、下限

18、值（图）同时标注上、下限值（图5-11） 图图5-11 3. 极限值判断规则的标注极限值判断规则的标注 （1）16%规则（图规则（图5-10、图、图5-11） 16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。含义为同一规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。含义为同一评定长度范围内幅度参数所有的实测值中评定长度范围内幅度参数所有的实测值中,大于上限值人个数少于总数大于上限值人个数少于总数的的16%,且小于下限值的个数少于总数的且小于下限值的个数少于总数的16%.则认为合格则认为合格.若采用，则若采用，则图样上不需注出。图样上不需注出。 （2）最大规则（图）最大规则（图5-12、图、图5-13

19、） 在幅度参数符号在幅度参数符号Ra或或Rz的后面标注一个的后面标注一个“max”的标记。的标记。 图图5-12 图图5-13 4. 传输带和取样长度、评定长度的标注传输带和取样长度、评定长度的标注 需要指定传输带时，传输带需要指定传输带时，传输带（mm）标注在幅度参数符号的前面，标注在幅度参数符号的前面，并用斜线并用斜线“/”隔开（图隔开（图5-14a、b、c）。）。c =lr。 图图5-14 需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的个数（图个数（图5-15a、b）。）。 图图5-15 5. 表面纹理的标注表面纹理的

20、标注 需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号（图（图5-16）进行标注。）进行标注。图图5-16 6. 附加评定参数和加工方法的标注附加评定参数和加工方法的标注 需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注示需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注示例见图例见图5-17。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上标注的示例。整图形符号上标注的示例。 图图5-17 7. 加工余量的标注加工余量的标注 图图5-18 三、表面粗糙度轮廓代号在零件图标注三、表面粗糙度轮廓代号在零件图标注 的规定和

21、方法的规定和方法 1. 一般规定一般规定 粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的同一粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的同一视图上。视图上。 粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取方向一致。注写和读取方向一致。 粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。 2. 常规标注方法常规标注方法 （1 1）标注在可见轮廓线上或其延长线、尺寸界线上，必要时，）标注在可见轮廓线上或其延长线、尺寸界线上，必要时，表面结构符号也可用带箭头或黑点的指引线引出

22、标注示例见图表面结构符号也可用带箭头或黑点的指引线引出标注示例见图5-19a5-19a、b b，图，图5-205-20，图，图5-215-21，图，图5-22a5-22a、b b，图，图5-23a5-23a、b b。 图图5-195-19 图图5-205-20 图图5-215-21 图图5-225-22（2 2）标注在特征尺寸的尺寸线上）标注在特征尺寸的尺寸线上 在不致引起误解时，表面结构要求可以标注在给定的尺寸线上在不致引起误解时，表面结构要求可以标注在给定的尺寸线上 （3 3）标注在形位公差的框格上）标注在形位公差的框格上 表面结构要求可标注在形位公差框格的上方表面结构要求可标注在形位公差

23、框格的上方 图图5-235-23 3. 简化标注的规定方法简化标注的规定方法 当零件的某些表面当零件的某些表面（或多数表面）（或多数表面）具有相同的技术要求时，具有相同的技术要求时，对这些表面的技术要求可以用特定符号（图对这些表面的技术要求可以用特定符号（图5-245-24），统一标注在），统一标注在零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。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） 图图5-245-24 大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（二）大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（二） (2)(2)多个表面有共同要求的注法多个表面有共同要求的注法 当多个表面具有相同的表面结构要求或图纸空间有当多个表面具有相同的表面结构要求或图纸空间有限时，可以采用简化注法。限时，可以采用简化注法。用带字母的完整符号的简化注法用带字母的完整符号的简化注法只用表面结构符号的简化注法只用表面结构符号的简化注法 （3 3）工件轮廓各表面的图形符号）工件轮廓各表面的图形符号 当在图样某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构当在图样某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，应在完整图形符号上加一圆圈，标注在图样中工件的封闭要求时，应在完整图形符号上加一圆圈，标注在