互换性与测量技术 教学课件 ppt 作者 周彩荣 第5章
第五章 表面粗糙度与检测,第一节 概 述,第二节 表面粗糙度的评定参数及其数值,第三节 表面粗糙度参数的选择,第四节 表面结构的图样表示法,第五节 表面粗糙度轮廓的检测,学习要求： 了解表面粗糙度参数的基本概念 掌握表面粗糙度的评定参数 掌握表面粗糙度参数的选择原则 掌握表面结构的图样表示法 掌握表面粗糙度轮廓的检测方法 重点： 表面粗糙度的评定参数 表面粗糙度轮廓的检测方法 难点： 表面粗糙度参数的基本概念与相关术语,第一节 概 述,实际表面轮廓 由粗糙度轮廓（R 轮廓）、波纹度轮 廓（W轮廓）、原 始轮廓（P轮廓） 三部分叠加而成。,一、表面结构术语、定义及参数,1. 轮廓滤波器和传输带 轮廓滤波器：将轮廓分成长波和短波成分的仪器。 传输带：由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮波 长范围。在测量粗糙度、波纹度和原始轮廓的仪器中使用 s、c、 f 三种滤波器。,2. 原始轮廓（P轮廓） 通过s 轮廓滤波器后的总轮廓。原始轮廓反映形状误差。 3. 粗糙度轮廓（R轮廓） 对原始轮廓采用c 轮廓滤波器抑制短波成分以后形成 的轮廓。 4. 波纹度轮廓（W轮廓） 对原始轮廓连续应用 f 和c 两个轮廓滤波器以后形成 的轮廓。采用 f 轮廓滤波器抑制长波成分，而采用c 轮 廓滤波器抑制短波成分。,二、表面粗糙度对零件使用性能的影响,1. 对耐磨性的影响 表面粗糙度要求越低，零件的耐磨性越差。 2. 对配合性质的影响 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。 3. 对疲劳强度的影响 一般情况下，零件疲劳强度随表面粗糙度要求的降低而 降低。 4. 对接触刚度的影响 较高的表面粗糙度要求可保证良好的接触刚度。 5. 对耐腐蚀性的影响 提高零件表面粗糙度的要求，可以增强抗腐蚀能力。 6. 对冲击强度的影响 冲击强度因表面粗糙度要求的降低而减小。,第二节 表面粗糙度的评定参数及其数值,一、基本术语 1取样长度(lr) 在X轴方向上判别被评定轮廓不规则特征的长度。 取样长度（lr）的数值 ： 0.08mm、0.25 mm 、0.8 mm 、 2.5 mm 、8 mm、 25 mm,2. 评定长度（ln） 用于评定被评定轮廓的X轴方向上的长度。 默认评定长度：ln5×lr 3. 中线 中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。用c 轮廓滤波器所抑制的长波轮廓成分对应的中线。 轮廓最小二乘中线 中线 轮廓算术平均中线,1) 轮廓最小二乘中线m 轮廓的最小二乘中线是在取样长度范围内，使轮廓线上 各点轮廓偏距Zi的平方和最小的线。,2）轮廓算术平均中线 轮廓的算术平均中线是在取样长度范围内，将实际轮廓 划分上下两部分，且使上下两部分面积相等的基准线 。,4. 几何参数术语 1） 轮廓峰 4） 轮廓谷深Zv 7） 轮廓单元高度Zt 2） 轮廓谷 5） 轮廓单元 3） 轮廓峰高Zp 6） 轮廓单元宽度Xs,二、表面结构的主要评定参数,算术平均偏差Ra 1 幅度参数 轮廓最大高度Rz 轮廓参数 2间距参数 轮廓单元的平均宽 （最常用） 度（Rsm） 3曲线参数 轮廓支承长度率 Rmr(c) 评定参数 图形参数 支承率曲线参数,1 幅度参数 （1） 轮廓的算术平均偏差Ra 在一个取样长度lr内纵坐标值 Z(x)绝对值的算术平均值。,GBT 10312009规定的轮廓算术平均偏差Ra数 值见下表： 表5-3 轮廓算术平均偏差Ra （单位：m） Ra能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性 。,（2） 轮廓最大高度Rz 在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深 Zv之和，用Rz表示,即 Rz ZpZv 。,GBT 10312009规定的轮廓最大高度Rz的数 值见下表： 表5-4 轮廓的最大高度Rz （单位:m） Rz值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。,2间距参数 轮廓单元的平均宽度（Rsm）：在一个取样长 度内轮廓单元宽度Xs的平均值，用公式表示为,GBT 10312009规定的轮廓单元的平均宽度Xsi 的数值见下表： 轮廓单元的平均宽度Xsi （单位:m）,3曲线参数 轮廓支承长度率Rmr(c)： 在给定水平截面高度 c上，轮廓的实体材料长度Ml(c)与 评定长度的比率,用Rmr(c)表示（必须给出c值），即,其中： 轮廓的实体材料长度Ml(c)是指在评定长 度内，一平行于X轴的直线从峰顶线向下移一水平 截距c时，与轮廓相截所得的各段截线长度之和 。 轮廓的水平截距c可用m或用它占Rz得百分 比表示。支承长度率随水平截距c的大小而变化， 其关系曲线称为支承长度率曲线。 支承长度率曲线对于反映表面耐磨性具有显著 的功效。,三、评定表面结构的规则和方法,极限判断规则 ： （1）16%规则 当被检表面测得的全部参数中，超过规定的极 限值的个数不多于总个数的16%时，该表面是合格 的。 （2）最大规则 检验时，若参数的规定值为最大 值，则在被检表面的全部区域内测得的参数值一个 也不应超过图样的规定值。 16%规则是默认规则 ，不做标记，例如Ra 0.8 。采用最大规则时，应在参数符号后面增加一“max” 标记，例如Ra max 0.8。,第三节 表面粗糙度参数的选择,表面粗糙度的选用包括： 1.评定参数的选择 2.参数值的选择,一、表面粗糙度轮廓评定参数的选择,确定表面粗糙度参数时，应从Ra、Rz两 项高度特性参数中选取。当高度参数不能满足 表面功能要求时，还可选用Rsm、Rmr(c)两个附加参数。,1. 幅度参数的选择 常用的参数值范围： Ra为0.025m6.3m，在该范围内用轮廓仪 能很方便地测出Ra的实际值； Rz为0.1m25m 。 Ra能充分反映零件表面微观几何形状特征，故 优先选用Ra 当表面不允许出现较深加工痕迹，要求 保证零件的抗疲劳强度和密封性时，需选用Rz。,2. 附加参数的选择 附加参数不单独使用。当表面功能控制加工痕 迹的疏密度时，可选用间距特性参数Rsm，该参数 主要影响表面的喷漆性能、抗腐蚀性能、减小流体 流动摩擦阻力等要求。对于耐磨性、接触刚度及密 封性等要求较高的重要零件表面，应规定曲线参数 Rmr(c)。,二、表面粗糙度评定参数值的选择,选用原则： 首先满足功能要求，其次是考虑经济性及工 艺性。 在满足功能要求的前提下，参数的允许值应 尽可能大些（除Rmr(c)外）。 根据类比法初步确定参数值后，再对比工作 条件作适当调整，调整时应遵循下述原则： 1）同一零件上，工作表面的粗糙度要求高于 非工作表面的粗糙度要求。,2）摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比 滑动摩擦表面的粗糙度要求高。 3）运动速度高、单位压力大、受循环负荷的 表面，以及容易引起应力集中的部位（如圆角、沟 槽、等），其表面的粗糙度要求应较高。 4）配合性质要求高的结合面、配合间隙小的 配合面、以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表 面等，均应选用较高的表面粗糙度要求。 5）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表 面粗糙度要求应高。,6）配合零件的表面粗糙度参数值与尺寸公 差和形位公差相协调。一般应符合：尺寸公差 形位公差表面粗糙度公差。一般情况下， 尺寸公差值越小，表面粗糙度值应越小，它们 之间的对应关系可参照表5-10。同一公差等 级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值 应小些。 7）凡有关标准已对表面粗糙度要求作出了 规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表 面等）的，则应按该标准确定的表面粗糙度参 数值。,第四节 表面结构的图样表示法,一、标注表面的图形符号 二、表面结构要求在图形符号中的注写位置 三、表面结构代号 四、表面结构要求在图样和其他技术文件中的注法 五、表面结构要求图样标注的演变,一、标注表面的图形符号,图形符号的比例和尺寸表,表面结构图形符号,二、表面结构要求在图形符号中的注写位置,位置a 注写表面结构的单一要求 位置b 注写两个或多个表面结构要求。 在位置a、b分别注写第一、二表 面结构要求。如果注写多个表面 结构要求，a、 b的位置随之上 移。 位置c 注写加工方法、表面处理或其 他加工工艺要求，如：车、磨、 镀等。 位置d 注写表面纹理方向，如“”、“×”、“M”。 位置e 注写加工余量（单位mm）,三、表面结构代号,表面结构参数包括一下四项重要信息： 三种轮廓（R、W、P）中的一种； 轮廓特征； 满足评定长度要求的取样长度的个数； 要求的极限值。 如：,1. 参数代号的标注 根据GB/T 3505标准定义的轮廓参数代号标注。 2. 评定长度(ln) 的标注 若所标注参数代号后没有“max”，表明采用的 是默认的评定长度。R轮廓的默认评定长度为5个取 样长度。若不存在默认的评定长度时，参数代号后 应标注取样长度的个数。如：Ra3 3.2、Rz3 3.2表 示要求评定长度为3个取样长度；Ra 3.2、Rz 3.2 表示要求评定长度为默认的5个取样长度。,三、表面结构代号,3. 极限判断规则的标注 16%规则是所有表面结构要求标注的默认规则。 如果最大规则应用于表面结构要求，则参数代号中 应加“max”，如：,三、表面结构代号,4. 传输带的标注 传输带应标注在参数代号的前面，并用斜线“/” 隔开。传输带标注包括滤波截止波长（mm），其 中短波滤波器在前，长波滤波器在后，并用“”隔 开。如果只注一个滤波器，应保留“”来区分是短 波滤波器还是长波滤波器。如“0.008”指短波滤波 器s；“0.25”指长波滤波器c。当参数代号中 没有标注传输带时，表面结构要求采用默认的传输 带。如：,三、表面结构代号,5. 单项极限或双向极限的标注 当只标注参数代号、参数值和传输带时，应默 认为参数的上限值；当作为单项下限值时，参数代 号前应加“L”。当标注双向极限值时，上限值在上 方，用U表示，下极限在下方，用L表示。如果同一 参数具有双向极限要求，可以不加U、L。,三、表面结构代号,表面结构代号示例,三、表面结构代号,四、表面结构要求在图样中的注法,1. 标注规定 （1）每一表面一般只注一次，并尽可能注在相 应的尺寸及其公差的同一视图上。 （2）表面结构要求标注在轮廓线上时，其符号 的尖端应从材料外部指向并接触表面。 （3）表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写 和读取方向一致。,2. 标注方法 (1)标注在轮廓线,标注方法,(2) 用带箭头或黑点的指引线引出标注,标注方法,(3) 标注在给定的尺寸线上,标注方法,(4) 标注在形位公差框格的上方,标注方法,(5)标注在延长线上,标注方法,（6）圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一 次(左图)。如果每个棱柱表面有不同的表面要求， 则应分别单独标注（右图）。,标注方法,（7）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轮廓线 上。如果会引起误解时，各表面应分别标注。,标注方法,3.表面结构要求在图样中的简化注法,有相同表面结构要求的简化注法 如果在工件的多数（包括全部）表面有相同的表面结构 要求时，可统一标注在标题栏附近。并在圆括号内给出无任 何要求的基本符号 （左图），或在圆括号内给出不同的表 面结构要求 （不同的表面结构要求应直接标注在图形上）。,多个表面有共同要求的注法 a.用带字母的完整符号的简化注法 用带字母的完整 号，以等式的形式，在图形或标题栏附近，对有相同表面结 构要求的表面进行简化标注。 b.只用表面结构符号的简化注法 用表面结构符号，以 等式的形式给出对多个表面共同的表面结构要求。,表面结构要求的简化注法,两种或多种工艺获得的同一表面的注法 由几种不同的工艺方法获得的同一表
