第五章-表面粗糙度

第5章表面粗糙度

4.1表面粗糙度

4.2零件表面粗糙度参数值的选择

4.3表面粗糙度的测量

15.1表面粗糙度5.1.1表面粗糙度的评定表面粗糙度成分波纹度成分形状误差成分λ实际表面轮廓

通常，按相邻两波峰或两波谷的波距来划分，波距大于10mm的属于形状误差；波距小于1mm的属于表面粗糙度；波距介于1～10mm之间的属于表面波度。25.1表面粗糙度5.1.2表面粗糙度的成因及影响

（1）决定表面粗糙度的主要因素有：

刀痕、摩擦、塑性变形痕迹、高频振动……

（2）表面粗糙度对零件功能的影响：◆配合性质◆耐磨性◆耐腐蚀性◆抗疲劳强度◆其它影响（密封性、美观等）35.2表面粗糙度的评定参数5.2.1基本术语和定义

（1）轮廓滤波器（profilefilter）把轮廓分为长波和短波成分的滤波器。◆ls

轮廓滤波器——短波滤波器确定粗糙度与比之更短的波的成分之间的界限◆lc

轮廓滤波器确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限

◆lf轮廓滤波器确定波纹度与比之更长的波的成分之间的界限45.2.1基本术语和定义

（2）粗糙度轮廓（roughnessprofile）

对表面原始轮廓采用lc轮廓滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。是评定粗糙度轮廓参数的基础。

（3）传输带

即一个ls滤波器（短波滤波器）和另一个lc

滤波器（长波滤波器）之间的范围就称为传输带。55.2.1基本术语和定义

（4）取样长度和评定长度

◆取样长度（samplinglength）

在实际表面轮廓上截取一段足够短的长度来测量表面粗糙度——取样长度，用lr表示。

lr数值上与轮廓滤波器lc的截止波长相等。表面粗糙度越大，取样长度越长。通常在一个取样长度内应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷。65.2.1基本术语和定义

（4）取样长度和评定长度

◆评定长度（evaluationlength）评定长度是指为了合理并且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特征而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段长度。用ln表示。通常在测量时，标准评定长度取5个连续的取样长度。

75.2.1基本术语和定义

（5）粗糙度轮廓中线（meanlinefortheroughnessprofile）要测量和评定表面粗糙度，需要一条评定基准线，称为中线。它是用lc轮廓滤波器抑制了长波成分后对应的中线。

◆轮廓最小二乘中线

◆轮廓算术平均中线8轮廓最小二乘中线

是指具有理想直线形状并划分被测轮廓的基准线（如下图所示），在一个取样长度内使轮廓上各点到该基准线的距离（轮廓偏距）的平方之和为最小。

即9轮廓算术平均中线

指具有理想直线形状并在一个取样长度内与轮廓走向一致的基准线（如下图所示），该基准线将轮廓划分为上下两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和。10轮廓几何参数◆轮廓峰、轮廓峰高◆轮廓谷、轮廓谷深◆轮廓单元◆轮廓单元高度◆轮廓单元宽度115.2.2表面粗糙度评定参数国家标准从表面轮廓上微小的峰和谷的幅度、间距和形状三个方面的特征规定了相应的评定参数。（1）幅度参数（峰和谷）——基本参数

◆

轮廓的算术平均偏差Ra

◆

轮廓的最大高度Rz

（2）间距参数

◆轮廓单元的平均宽度Rsm

（3）曲线和相关参数

◆轮廓支承长度率Rmr(c)12（1）幅度参数（峰和谷）

◆

轮廓的算术平均偏差Ra

是指在一个取样长度lr内,实际轮廓上各点至轮廓中线距离z(x)绝对值的算术平均值，用公式表示为或近似为：

式中:z——轮廓偏距；

zi——第i点轮廓偏距（i=1，2，3,…）。13（1）幅度参数（峰和谷）

◆

轮廓最大高度Rz

是指在一个取样长度lr内,轮廓上的最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和：

Rz=Rp

+Rv

14（2）间距参数

◆

轮廓单元的平均宽度Rsm

在一个取样长度lr内，一个轮廓峰和相邻的轮廓谷组成一个轮廓单元，一个轮廓单元与中线相交线段的长度称为轮廓单元宽度，用Xs表示。在一个取样长度lr内，所有轮廓单元宽度Xi的平均值即为轮廓单元的平均宽度。

15（3）曲线和相关参数

轮廓的支撑长度率Rmr(c)是指在给定水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率。16

Rmr(c)的大小反映了轮廓表面峰谷的形状，同样水平位置下Rmr(c)值越大，表面实体材料越长，接触刚度和耐磨性越好。

上图零件与下图零件比较，前者耐磨性能较好，后者较差。

从图中还可以看出，此时若采用幅度特征参数和间距特性参数就很难区分两者表面粗糙度的差异，而采用形状特性参数就能加以区分。175.3表面粗糙度评定参数及其数值的选择5.3.1评定参数的选择

国家标准中对表面粗糙度的测量和评定给出了两类参数，其中最常用的是幅度参数。只有当幅度参数不能满足零件功能要求是，才附加给出间距参数、加工方法、加工纹理等。在幅度参数中，推荐优先使用Ra，信息量大，测量比较容易。但也有例外：（1）表面过于粗糙(Ra＞6.3mm)或过于光滑(Ra＜0.025mm)，选用Rz，此范围便于选择用于测量Rz的仪器进行测量。（2）零件材料过软一般不用Ra

，Ra一般用接触式测量。185.3.2参数值的选择（1）表面粗糙度参数值的选择方法表面粗糙度参数的允许值应从GB/T1031—2009《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列中选取。

Ra、Rz、Rsm值越大，表面越粗糙。通常在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数，以获得较大的经济效益。19参数值选择的一般原则：（1）同一零件上，工作表面粗糙度值比非工作面小；（2）摩擦表面粗糙度值比非摩擦表面小，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度值小。（3）配合要求高、连接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；（4）运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷的零件表面，以及最易产生应力集中的部位（如沟槽、圆角、台肩等），表面粗糙度值均应小些。20参数值选择的一般原则：（5）同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。（6）一般说来，尺寸公差、表面形位公差小时，表面粗糙度值也小；（7）对防腐性能、密封性能要求高的表面，表面粗糙度值应小些。（8）凡有关标准已对表面粗糙度技术要求作出具体规定的特定表面，按标准规定确定表面粗糙度参数允许值。21225.4表面粗糙度在零件图上的标注方法表面粗糙度评定参数及允许值和其它技术要求确定后，应按GB/T131—2006《产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法》规定，将表面粗糙度的技术要求正确地标注在零件图上。235.4.1表面粗糙度符号245.4.2单一要求和补充要求的标注位置为明确表面粗糙度的要求，应标注表面粗糙度的单一要求。单一要求又称为基本要求，它包括：传输带、取样长度、结构参数和极限数值。在必要时，还应标注补充要求（补充要求包括加工工艺、表面纹理及方向、加工余量等）。2526275.4.3极限判断原则

表面粗糙度参数中给定的极限值判断规则有两种：

（1）“16%规则”在同一评定长度下的表面粗糙度参数的全部实测值中，最多允许16%超过允许值，称“16%规则。”（2）“最大规则”当要求表面粗糙度参数的所有实测值不得超过规定值时，称为“最大规则”。

“16%规则”是表面粗糙度标注的默认规则。而如果“最大规则”应用于表面粗糙度要求，则参数符号后面增加一个“max”。285.4.4上限值与下限值当给出的参数数值为允许的最大值时，称为参数的上限值，应在参数的前边加注“U”，当给出的参数数值为允许的最小值时，称为参数的下限值，应在参数的前边加注“L”。当参数前面未加“U”时，则默认为上限值。如果同一参数具有双向极限要求（既要求上限值，又要求下限值）时，在不引起歧义的情况下，也可不加注“U”“L”295.4.5表面粗糙度在图样上的注法◆一个表面只标注一次；◆注写和读取