互换性与标准化：第五章 表面粗糙度

1、第五章 表面粗糙度作业 P198 1 ，2，3 51 表面结构的描述图*1 实际轮廓（形状误差、表面波纹度、表面粗糙度）图5-1 形状误差、表面波纹度、表面粗糙度之间区别波距？不同的实际轮廓表面粗糙度产生的原因及影响1.表面粗糙度产生的原因(刀痕.高频振动.积屑瘤.材料不均匀.)2.表面粗糙度差的影响1.表面摩擦系数大.易磨损2.精度低且精度保持性低,易变形3.疲劳强度差,易损坏4.抗腐蚀性差,易生锈5.密封性差,易泄漏 3.表面太光洁1.反而易磨损2.制造成本高52 表面轮廓的划分及表面粗糙度的评定52-1 表面轮廓的划分测量表面以GB/T3505截止波长s 、 c 、f来划分表面轮廓的长波

2、和短波成分，见图5-3。s 是表面粗糙度与比之更短波长成分的分界波长； c表面粗糙度与表面波纹度的分界波长；f表面波纹度比之更长的波长成分的分界波长。1. 原始轮廓 测量表面以GB/T3505截止波长s高通滤波后的总轮廓，用P参数表征2. 粗糙度轮廓 测量表面以GB/T3505截止波长s 、c带通滤波后的轮廓，用R参数表征3. 波纹度轮廓测量表面以GB/T3505截止波长c 、f带通滤波后的轮廓，用W参数表征GB/T3505对各种轮廓规定了9个基本术语，14个基本评定参数。5-2-2 表面轮廓的评定基准表面粗糙度:指加工表面上具有的微小间距和微小峰谷不平度这种微观几何形状的尺寸特性，波距在截止

3、波长s 、c之间的轮廓1.中线：评定表面轮廓的基准线。多采用轮廓的最小二乘中线： 在取样长度内, 轮廓各点到该直线距离的平方和最小,即理论中线。2.坐标系： 评定表面轮廓的坐标系一般是右旋笛卡尔直角坐标系。X轴与中线一致，Y轴在表面上，Z轴则在从材料指向周围介质的外延方向上（垂直表面）。表面粗糙度的中线就是评定表面粗糙度的基准线。实际测量用的基准线叫测量中线3.取样长度: 在X轴方向上判别轮廓不规则特性的基准线的长度。评定表面粗糙度的取样长度lr，评定波纹度的取样长度lw评定波纹度的取样长度lp。 从图5-5可知表面粗糙度的取样长度lr 不一样评定结果不一样。取长的值lr2，评定结果包含了波纹

4、度和形状误差。4.评定长度: 在X轴方向上用于评定轮廓不规则特性的基准线的长度，记为ln，包含一个或数个取样长度。从图5-6可知表面粗糙度的评定长度ln 是为了充分反映表面轮廓的特征。表面粗糙度的ln：车.铣.刨(13)lr, 精车.磨(26)lr, 精磨,研磨(617)lr5-2-3 表面轮廓几何形貌的基本术语轮廓上的峰和谷是构成轮廓整体的基本结构，是基本的要素，GB/T 3505规定了轮廓峰和谷的术语如下：1.轮廓峰及轮廓峰高：在图5-7所示轮廓上，轮廓与中线（X轴）两个相邻交点间向外（从材料到周围介质方向）的轮廓部分为轮廓峰。轮廓峰的最高点到中线（X轴）的距离为轮廓峰高Zp。2. 轮廓谷

5、及轮廓谷深在图5-7所示轮廓上，轮廓与中线（X轴）两个相邻交点间向内（从周围介质到材料内部方向）的轮廓部分为轮廓谷。轮廓谷的最低点到中线（X轴）的距离为轮廓谷深Zv。3. 轮廓单元及轮廓单元的高度和宽度在图5-7所示轮廓上，轮廓峰与相邻轮廓谷的组合称为 轮廓单元。轮廓单元的轮廓峰高和轮廓谷深之和称为轮廓单元Zt，一个轮廓单元（轮廓峰与相邻轮廓谷）与中线（X轴）相交线段的长度称之为轮廓单元长度Xs。4. 轮廓总高度在轮廓的评定长度上，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和称为轮廓单元总高度。分别有表面粗糙度的轮廓总高度Rt、波纹度的轮廓总高度Wt、原始轮廓的轮廓总高度Pt。5-2-4 表面粗糙度的评定参

6、数GB/T3505对各种轮廓规定了14个基本评定参数。GB/T1301选用了其中的部分R参数来描述和规范表面粗糙度轮廓 轮廓的算术平均偏差Ra反映了轮廓各点的信息，是广泛采用的参数；轮廓最大高度Rz的概念严密、直观，计算简单，也很常用。一、评定表面粗糙度轮廓的高度参数 1轮廓的算术平均偏差Ra ：在一个取样长度lr内，轮廓偏距（纵坐标）Z（x）绝对值（对算术平均中线）的算术平均值，即： 轮廓算术平均偏差Ra 也近似表达为 轮廓算术平均偏差Ra 前面的公式是面积/取样长度，前面的公式是等间距采样偏距的高度平均。2轮廓最大高度Rz： 在取样长度（lr）内，最大的轮廓峰高Zp与最大的轮廓谷深Zv的和

7、： Rz=Zp+Zv即（平行与中线的）轮廓峰顶线与轮廓谷底线的距离。轮廓最大高度Rz轮廓总高度Rt二、评定表面粗糙度轮廓的附加评定参数根据表面功能的需要，GB/T1301规定了表面粗糙度的高度参数，还选用了附加评定参数：轮廓单元的平均宽度Rsm轮廓支撑长度率Rmr（c） 1. 轮廓单元的平均宽度Rsm在取样长度（lr）内，各轮廓单元宽度Xsi的平均值，用公式表示为: 式中，m取样长度内所包含的轮廓单元宽度的个数； Xsi第i个轮廓单元宽度。轮廓单元宽度是指一个轮廓峰与相邻轮廓谷间包含的一段中线长度。2轮廓支承长度率Rmr（c） 在表面粗糙度轮廓的评定长度（ln）内，用一条与中线（X轴）平行的直

8、线从轮廓最大峰高的峰点开始，向轮廓内（即从周围介质向材料方向）平移，该直线被轮廓（材料）截取的截线的数量及长度将随平移的距离c增加而不断变化。GB/T3505称c为水平截面高度；称各段截线长度Mli之和为水平截面高度c上的实体材料长度Ml（c）： n-评定长度（ln）内水平截面高度c时被轮廓（材料）截取的截线的数量。Ml（c）=Ml1+Ml2+Mln 轮廓支承长度率Rmr（c）:在表面粗糙度轮廓的评定长度（ln）内，给定水平截面高度c上轮廓的实体材料长度 Ml（c）与评定长度（ln）得比值： 图5-11右图说明了轮廓支承长度率Rmr（c）随水平截面高度c增加而变化。当c=0， Rmr（c）=0

9、%；当c=c1， Rmr（c）=30%；当cRt， Rmr（c）=100%。实体材料长度Ml（c）越长，轮廓支承长度率Rmr（c）越大，抗磨损性能越好，所以轮廓支承长度率Rmr（c）能表面扛磨损的性能。5-3 表面粗糙度的选用及标注5-3-1 表面粗糙度的选用一、规定表面粗糙度要求的一般规则1规定表面粗糙度要求时，必须给出表面粗糙度值和测定时的取样长度值两项基本要求，必要时也可规定表面加工纹理、加工方法或加工顺序和不同区域的表面粗糙度等附加要求。2. 表面粗糙度各参数的数值在垂直于基准面的各截面上获得的。截面方向应反映高度参数（Ra、Rz）的最大值，否则应在图样上标出测量截面的方向。3. 为了

10、保证制品表面质量，可按功能需要规定表面粗糙度参数值。4. 对表面粗糙度的要求不适用于表面缺陷（如沟槽、气孔、划痕等），必要时应单独规定对表面缺陷的要求。5-3-1 表面粗糙度的选用二、表面粗糙度评定参数及数值的选择原则5-3-1 表面粗糙度的选用三、. 取样长度和评定长度的选用 一般情况下，在测量Ra、Rz时参照表5-2选取取样长度和评定长度，此时在图样上或技术文件中不注出。当有特殊要求时应给出相应的取样长度值，并在图样上或技术文件中注出。 对有明显波纹度的表面，取样长度应不大于波纹度间距的1/3；若被测表面无明显可见的波纹度，取样长度至少应大于5个微观不平度间距。5-3-1 表面粗糙度的选用

11、四、 对评定参数允许值的规定与选取 1高度参数Ra、Rz的数值， 根据表面功能需要，参照表5-3选取。在高度参数值的常用范围内（Ra=0.0256.3m、Rz=0.125m）时，推荐用Ra。5-3 表面粗糙度的选用及标注 2附加评定参数Rsm的数值，根据表面功能需要，参照表5-4选取。 3附加评定参数Rmr（c）的数值，根据表面功能需要，参照表5-5选取。水平截面高度c可用微米为单位或用Rz的百分数表示。5-3-2 表面粗糙度的标注规定 旧国标 7 光洁度符号 光洁度等级（数字越大表面越光）一、表面粗糙度的图形符号 现在国标（1）GB3505-2009规定了术语、定义及表面结构参数 ；（2）

12、GBT 1031-2009规定了表面粗糙度参数及其数值 ； (3) GB/T 131-2006规定了技术产品文件中表面结构的表示法，即表面特征代（符）号及其注法。具体见表5-6基 去除材料获得的表面，如车，铣，刨本符 不除材料获得的表面，如锻，铸号 用任意方法（去除或不除材料）获得的表面一、表面粗糙度的图形符号二、表面粗糙度各项要求的注写位置规定表面粗糙度各项要求的注写位置规定如图5-12所示。a-注写表面结构的单一要求。b-注写表面结构的多个要求时，第一个要求注写在a位置；第二个要求注写在b位置；若有更多个表面结构要求，则顺序在图示a/b的垂直方向向下方排注。c-注写加工方法、表面处理、涂层

13、或其它加工工艺（文字说明或相关专业符号注明 ）。d-注写所要求的表面纹理和纹理的方向。e-注写所要求的加工余量数值，单位：mm。三、表面粗糙度结构要求及测量评定条件的注写 表面结构技术要求的注写位置a、b注写表面粗糙度结构要求时，应给出参数代号（轮廓及特征符号）和相应数值，包括评定长度包含取样长度的个数，以及要求的参数极限值等。1表面结构参数及参数极限值的注写 表面结构参数由轮廓类型代号及结构特征代号组成。表面粗糙度，GB/T1031给出高度参数Ra、Rz和附加参数Rsm、Rmr（c）共四个评定参数及各参数的极限值系列（表5-3至5-5）。图5-13所示为轮廓最大高度Rz 规定表面结构参数的极

14、限值（允许的上限和（或）下限值，单位m）时，可标注单个极限或双向极限。上限符号为U，下限符号为L。只有上限要求时，可省略U，不注。上限Rz 3.2 图5-14所示为同一结构参数和不同结构参数的双向极限要求。 2.极限值判断规则的标注 极限值判断规则：16% 规则和最大规则(1) 16% 规则：当在表面粗糙度参数的所有实测值中，允许超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。16% 规则是默认规则，可省略。(2) 最大规则：若表面粗糙度参数的任一测得值都不允许超过规定值，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值（下限时相当于最小值）。3.传输带和取样长度的标注

15、表面结构的特征是在一定的波长范围内定义的，波长范围有短波截止波长和长波截止波长限定，波长范围也是表面结构的传输带，其中长波截止波长值就是取样长度。表面粗糙度的传输带由短波截止波长s和长波截止波长c限定，其中长波截止波长c就是取样长度 “短波截止波长”-“长波截止波长”是标注顺序，可只有一个波长，当“-”不能省。如图5-15。图5-13，短波截止波长s=0.08mm和长波截止波长c=0.8mm，其中就是取样长度lr=长波截止波长c=0.8mm4评定长度（ln）的注写评定长度（ln）在表面粗糙度结构参数代号后注写。默认ln含5个取样长度，图5-14和图5-15中ln=5*lr。图5-13，ln=8

16、*lr5滤波器的标注图5-13（a）中，“X”处注写轮廓滤波器的类型，例如“高斯滤波器”、“2RC”等。目前的标准滤波器为高斯滤波器，高斯滤波器可省略，如图5-15。四、表面加工方法或相关信息的注写 加工工艺（加工方法、表面处理、涂层）很大程度上决定了轮廓的特征，需要在图5-12所示c位置用文字或相关专业符号注明。 图5-16（a）车削工艺，图5-16（a）不去除材料的表面涂覆工艺。五、表面纹理的注写为了保证表面的功能，有时需要对加工纹理做出规定。例如：平面静态密封表面，加工纹理为同心圆；对相对移动的表面，加工纹理应与运动方向一致且与与轨迹一致。具体参考表5-7注写在图5-12的d位置。六、加

17、工余量的注写 所要求的数值，加工余量以mm单位注写在图5-12的e位置。 图5-17表示所有表面车削的余量为3mm。七、表面粗糙度要求在图样上的注法1注法的一般规定 每一表面的表面粗糙度要求一般只标注一次，并尽可能标注在相应的尺寸及其公差的同一视图上，与尺寸的注写和读取方向一致。表面粗糙度要求可标注在轮廓线、轮廓延长线、指引线（图5-18）或尺寸线上（图5-19），也可标注在几何公差框格上（图5-20）2简化注法 当零件的多个表面或全部的表面粗糙度要求一样，或者图纸空间有限，可采用简化注法。 （1）表面简化标注，如图5-21，在图纸标题栏附近注明已标注者之外的剩余表面要求的图形符号，并在圆括号内辅注简化的基本图形符号。图5-21（a）标注者之外（老标准的其余）全是此要求，图5-21（b）圆括号内标注者之外（老标准的其余）全是此要求。 （2）图纸空间有限的简化注法，在表面上用字母简化，在图纸标题栏附近用等号注明完整图形符号。如图5-225-