（第5章表面粗糙度及其检测）机械精度设计与检测课件

第五章表面粗糙度及其检测一、表面结构的基本概念

本章主要内容二、表面粗糙度的评定参数三、轮廓粗糙度的应用及图样标注重点要求评定参数的含义，图样标注方法。难点：取样长度、评定长度和轮廓中线的概念及粗糙度参数数值的选择。1第五章表面粗糙度及其检测一、表面结构的基本概念本章主要5.1概述一、表面结构的特点表面结构偶然性表面结构——重复性表面结构表面缺陷表面形状误差表面波纹度表面粗糙度25.1概述一、表面结构的特点表面结构偶然性表面结构——重复５.1概述二、表面粗糙度的概念

表面粗糙度：指机械加工（或铸造、锻打）的零件表面上，总会存在着具有的较小间距和峰谷的微观几何形状误差。也称为微观不平度。

表面粗糙度的产生：(3)以及机床等工装系统的振动等。(2)切削过程中切屑分离时的塑性变形；(1)切削后遗留的刀痕；3５.1概述二、表面粗糙度的概念表面粗糙度的产生：(

表面粗糙度：零件表面所具有的微观几何形状误差。λ>10mmλ=1～10λ<1mmλ>10mm属于形状误差λ=1～10

属于表面波度λ<1mm属于表面粗糙度5.1概述

表面形状误差、表面粗糙度、表面波纹度的区分4表面粗糙度：零件表面所具有的微观几何形状误差。λ>10mm三、表面结构对零件工作性能的影响

影响零件的耐磨性。影响配合性质的稳定性。影响零件的疲劳强度。影响零件的抗腐蚀性。影响零件的密封性。对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。5.1概述5三、表面结构对零件工作性能的影响影响零件的耐磨性。5.15.1概述四、常见的表面缺陷

1．凹缺陷

破裂毛孔

裂缝擦痕窝陷砂眼65.1概述四、常见的表面缺陷1．凹缺陷破裂毛孔5.1概述2．凸缺陷

树瘤

疱疤

飞边

缝脊夹杂物

氧化皮75.1概述2．凸缺陷树瘤疱疤飞边缝脊夹杂物氧5.1概述环形坑

划痕

切削残余

腐蚀

裂纹

斑点3．混合表面缺陷

4．区域和外观缺陷

85.1概述环形坑划痕切削残余腐蚀裂纹斑点3．混5.1概述五、表面缺陷的参数

表面缺陷可以用缺陷的表面缺陷长度（SIMe）、宽度（SIMW）、深度（SIMsd）、高度（SIMsh）、面积（SIMa）、缺陷总面积（SIMt）、单位面积缺陷数（SIMn/A）等参数进行评定，并用允许最大极限值在图样上表达设计要求。表面缺陷的参数值尚无国家标准。本节结束95.1概述五、表面缺陷的参数表面缺陷的参数值尚无国家标5.2表面粗糙度评定一、表面粗糙度评定的术语与定义1．实际表面

实际表面是物体与周围介质分离的表面。2．实际表面轮廓

由理想平面与实际表面相交所得的轮廓。

原始轮廓波纹度轮廓粗糙度轮廓105.2表面粗糙度评定一、表面粗糙度评定的术语与定义3．取样长度

（lr、lw、lp）取样长度——测量表面粗糙度时，规定的一段足够短的长度上，以限制或减弱波纹度对测量的影响。

至少包含5个微峰和5个微谷取值系列：0.08、0.25、0.8、2.5、8mm5.2表面粗糙度评定113．取样长度（lr、lw、lp）取样长度——测量表面粗4．评定长度

（ln）评定长度——最小的测量长度。连续的几个取样长度。目的是为了更可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性。取值系列：0.4、1.25、4、12.5、40mm5.2表面粗糙度评定124．评定长度（ln）评定长度——最小的测量长度。连续的5．评定粗糙度的基准线（中线）

在处理粗糙度结果时，必须建立一个新的坐标，该坐标就是基准线。xzlrlr基准线应穿过轮廓，且与轮廓走向一致，因此也称为中线。5.2表面粗糙度评定135．评定粗糙度的基准线（中线）在处理粗糙度结果时，必须建立确定轮廓中线的方法有两种：（1）轮廓的算术平均中线

若中线与轮廓所包围的面积上下相等，则称为算术平均中线，它是唯一的。5.2表面粗糙度评定14确定轮廓中线的方法有两种：（1）轮廓的算术平均中线（2）轮廓最小二乘中线

满足，是唯一的一条线。

x

yiyi5.2表面粗糙度评定

在取样长度lr内，使轮廓线上各点的轮廓偏距yi的平方和为最小的基准线，它是唯一的。

15（2）轮廓最小二乘中线满足，是唯一1．轮廓的算术平均偏差

Ra二、表面粗糙度的评定参数Ra——在取样长度lr范围内，轮廓上各点至中线的纵坐标值Z(x

)的绝对值的算术平均值。x

zilrZ(x)5.2表面粗糙度评定161．轮廓的算术平均偏差Ra二、表面粗糙度的评定参数RaRz——在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓的最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和的高度。

2．轮廓的最大高度

RzlrRzRpRvzxRz=Rp＋Rv

在零件有疲劳要求时最好使用该参数5.2表面粗糙度评定17Rz——在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓的最大轮廓峰高3．轮廓单元的平均宽度Rsm

5.2表面粗糙度评定4．轮廓支承长度率Rmr(c)183．轮廓单元的平均宽度Rsm5.2表面粗糙度评定4．轮

设计中，最常用的参数是幅度参数Ra或Rz，其他参数根据需要选择，使用较少。

5.2表面粗糙度评定本节结束表面粗糙度评定参数共4个：基本参数

2个

附加参数(辅助参数)

2个Ra—轮廓算术平均偏差Rz—轮廓最大高度Rsm—轮廓单元平均宽度

Rmr(c)—轮廓支承长度率19设计中，最常用的参数是幅度参数Ra或Rz，其5.3表面粗糙度及其应用

本章介绍的表面轮廓国家标准有：GB/T3505-2009，术语、定义及结构参数GB/T1031-2009，参数及数值规定GB/T131-2006，符号、代号及标注法在此之前采用的为粗糙度旧国家标准

GB/T3505-2000 GB/T1031-1995 GB/T131-1993205.3表面粗糙度及其应用本章介绍的表面轮廓国一、新旧标准的主要差别1．内容上的差别

新标准包括对粗糙度轮廓（R）、波纹度轮廓（W）、原始轮廓（P），旧标准仅为表面粗糙度的评定。2．主要评定参数的符号、定义的差别（1）轮廓算术平均偏差Ra：新老标准符号、定义相同；（2）轮廓最大高度Rz

：定义相同；（3）轮廓单元的平均宽度Rsm（4）轮廓支承长度率Rmr定义相同。

5.3表面粗糙度及其应用21一、新旧标准的主要差别1．内容上的差别新标准包括二、表面粗糙度的图样标注1．表面粗糙度的符号和代号

基本符号：用任意方法获得的表面用去除材料的方法获得的表面不去除材料的方法获得的表面5.3表面粗糙度及其应用22二、表面粗糙度的图样标注1．表面粗糙度的符号和代号基本符5.3表面粗糙度及其应用GB/T131-2006取代GB/T131-1993235.3表面粗糙度及其应用GB/T131-2006242425252．粗糙度代号及数值的标注

这里仅举例说明最常用的幅度参数标注（

1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（2）同时标注上、下限值5.3表面粗糙度及其应用262．粗糙度代号及数值的标注这里仅举例说明最常用的幅度参数标0.1＝精磨0.25/

RSm0.050.85.3表面粗糙度及其应用270.1＝精磨0.25/RSm0.050.85.3表面粗

（1）应将代号标注在可见轮廓线、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被注表面。3．注意事项5.3表面粗糙度及其应用28（1）应将代号标注在可见轮廓线、

（2）当选用Ra，“Ra”本身可以省略；其余参数都应标出；3.2

（3）上限值和最大值区别：上限值：允许有不超过16%的实测值大于规定的上限值最大值：所有的实测值皆不能超过允许值3.2maxRz3.20.1＝精磨0.25

/RSm0.050.83.25.3表面粗糙度及其应用29（2）当选用Ra，“Ra”本身可以（4）

其余标注与全周标注图上所有未标注的表面粗糙度Ra的允许值皆为25μm图上所有表面粗糙度Ra的允许值皆为6.3μm5.3表面粗糙度及其应用30（4）其余标注与全周标注图上所有未标注的表面粗糙度Ra的允表面粗糙度的图样标注实例

31表面粗糙度的图样标注实例31表面粗糙度的图样标注实例2006标准32表面粗糙度的图样标注实例2006标准32三、表面粗糙度精度设计

零件图样上的每一个表面都必须规定表面粗糙度轮廓的技术要求，其主要内容有两项：

（1）选择哪些评定参数；（2）评定参数的允许值选多大。表面粗糙度轮廓的评定参数及允许值的大小应根据零件的功能要求和经济性来选择。5.3表面粗糙度及其应用33三、表面粗糙度精度设计零件图样上的每一个表设计中，最常用Ra或Rz，根据需要选择其它。

5.3表面粗糙度及其应用1．评定参数的选择

评定参数选用幅度参数Ra、Rz附加参数---有特殊要求选用Rsm，Rmr(c)优先选Ra：粗糙度参数值在（0.0256.3）

m；选Rz：粗糙度参数值在(6.3100)m，(0.0080.020)

m；Rsm—用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时；Rmr(c)—用于对耐磨性和接触刚度等有要求时，但同时要给出C值。

34设计中，最常用Ra或Rz，根据需要选择其它。2．粗糙度参数允许值的选择

5.3表面粗糙度及其应用

国标GB/T1031-2009《表面粗糙度参数及其数值》

满足功能要求的前提下－－值尽量大（标准化）参数值的选用考虑（类比法）工作面比非工作面值小（同一个零件）；摩擦面比非摩擦面值小；配合稳定、尺寸（几何）公差值小、密封性好等值小；注意与尺寸公差和几何公差的协调特殊应按标准规定确定粗糙度值352．粗糙度参数允许值的选择5.3表面粗糙度及其应用选择粗糙度参数允许值时应注意以下几点：

（１）粗糙度参数允许值已经标准化，应选择规定的参数值；

5.3表面粗糙度及其应用

（2）重要工作面的允许值应该小。

如摩擦表面，运动速度高、单位面积压力大，要求配合性质稳定的表面等。

（3）粗糙度参数的允许值应与尺寸公差、形状公差协调。同时可参考应用实例。

（4）某些零件的粗糙度已有专业标准做了规定，应按该标准的规定来确定其表面粗糙度轮廓参数允许值。

36选择粗糙度参数允许值时应注意以下几点：（１）粗5.3表面粗糙度及其应用Ra的数值0.120.203.2500.0250.406.30.0500.8012.50.1001.6025Rz的数值0.0250.406.310010000.0500.8012.52000.1001.60254000.203.250800375.3表面粗糙度及其应用Ra的数值0.120.203.四、表面粗糙度检测

1．比较法将被测表面与粗糙度样块比较，判断其合格性。5.3表面粗糙度及其应用38四、表面粗糙度检测5.3表面粗糙度及其应用38

2．针描法

用触针划过工件表面