第五章表面粗糙度,機械零件表面精度所研究和描述的對象是零件的表面形貌特性。機械加工或是用其他方法獲得的表面，存在著微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度對機器零件的摩擦磨損、配合性質(zhì)、耐腐蝕性、疲勞強度及結(jié)合密封性等都有很大的影響。5.1概述5.2表面粗糙度的評定5.3表面粗糙度的選擇及其標注5.4表面粗糙度的測量,基本內(nèi)容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的評定評定參數(shù)、選用、標注及測量。重點內(nèi)容：表面粗糙度的評定、選用及在圖樣上的標注方法。難點內(nèi)容：表面粗糙度的評定、選用原則。操作技能：表面粗糙度的測量?，F(xiàn)行的表面粗糙度的標準主要有：GB/T1312006產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法GB/T10311995GB/T35052000,5.1概述5.1.1基本概念,表面粗糙度：是指表面微觀幾何形狀誤差（加工表面所具有的較小間距和微小峰谷不平度）。零件表面的形貌可分為三種情況：（1）表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波長和波高之比一般小于50。屬于微觀幾何形狀誤差。（2）表面波度：零件表面中峰谷的波長和波高之比等于501000的不平程度稱為波度。會引起零件運轉(zhuǎn)時的振動、噪聲，特別是對旋轉(zhuǎn)零件（如軸承）的影響是相當大的目前表面波度還沒有制定國家標準。國際標準化組織第57技術(shù)委員會正在制定表面波度有關(guān)國際標準。（3）形狀誤差：零件表面中峰谷的波長和波高之比大于1000的不平程度屬于形狀誤差。,5.1概述5.1.1基本概念,5.1概述5.1.2表面粗糙度對零件性能的影響,1）影響零件的耐磨性。2）影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。3）影響零件的疲勞強度。4）影響零件的抗腐蝕性。5）影響零件的密封性。對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度的影響。,5.2表面粗糙度的評定5.2.1評定基準,1.取樣長度l評定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準線長度。應(yīng)與表面粗糙度的大小相適應(yīng)。規(guī)定取樣長度是為了限制和減弱表面波紋度對表面粗糙測量結(jié)果的影響，一般在一個取樣長度內(nèi)應(yīng)包含個以上的波峰和波谷。（標準見表5-1。）2.評定長度ln為了全面、充分地反映被測表面的特性，在評定或測量表面輪廓時所必需的一段長度。評定長度可包括一個或多個取樣長度。表面不均勻的表面，宜選用較長的評定長度。評定長度一般按5個取樣長度來確定。,5.2表面粗糙度的評定5.2.1評定基準,5.2表面粗糙度的評定5.2.1評定基準,5.2表面粗糙度的評定5.2.1評定基準,3.評定表面粗糙度的基準線：評定表面粗糙度的一段參考線。有以下兩種：輪廓的最小二乘中線m：在取樣長度內(nèi)，使輪廓上各點至一條假想線的距離平方和為最小。即：y=min輪廓算術(shù)平均中線m：在取樣長度內(nèi)，將實際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線。即：F1+F3+F2n-1=F2+F4+F2n,輪廓的最小二乘中線：具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線，在取樣長度內(nèi)使輪廓上各點的輪廓偏距的平方和為最小。,輪廓的算術(shù)平均中線,具有幾何輪廓形狀，在取樣長度內(nèi)與輪廓走向一致的基準線。在取樣長度內(nèi)由該線劃分輪廓使上下兩邊的面積相等。,5.2表面粗糙度的評定5.2.2評定參數(shù)與數(shù)值規(guī)定,GB/T1031-95中規(guī)定了6個表面粗糙度評定參數(shù)，其中有關(guān)高度特征參數(shù)3個，間距特征參數(shù)有2個，形狀特征參數(shù)有1個。1.高度特征參數(shù)（1）輪廓算術(shù)平均偏差Ra在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離絕對值的平均值，即或近似為,5.2表面粗糙度的評定5.2.2評定參數(shù)與數(shù)值規(guī)定,輪廓算術(shù)平均偏差Ra在取樣長度內(nèi)，輪廓上各點至基準線的距離yi的絕對值的算術(shù)平均值.,5.2表面粗糙度的評定5.2.2評定參數(shù)與數(shù)值規(guī)定,（2）微觀不平度十點高度Rz在取樣長度內(nèi)個最大的輪廓峰高ypi平均值與5個最大輪廓谷深yvi平均值之和。,5.2表面粗糙度的評定5.2.2評定參數(shù)與數(shù)值規(guī)定,（3）輪廓最大高度Ry在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。峰頂線和谷底線平行于中線且分別通過輪廓最高點和最低點。Ry=ypmax+yvmax,5.2表面粗糙度的評定5.2.2評定參數(shù)與數(shù)值規(guī)定,2.間距特征、形狀特征參數(shù)附加參數(shù)輪廓微觀不平度的平均間距Sm在取樣長度l內(nèi)，輪廓微觀不平度的間距Smi的平均值。輪廓單峰平均間距S在取樣長度l內(nèi)，輪廓的單峰間距Si的平均值輪廓支撐長度率tp：輪廓支承長度p與取樣長度l的比值.,3.評定參數(shù)與數(shù)值規(guī)定表面粗糙度的參數(shù)值已標準化。滿足功能要求，并考慮經(jīng)濟性。按GB/T1031-95規(guī)定的參數(shù)值系列選取，查表5-2表5-5。表列系列值不能滿足要求時，可選取GB/T1031-95的附錄A補充系列值。,新國標,5.3表面粗糙度的選擇和標注5.3.1表面粗糙度參數(shù)及參數(shù)值的選擇,1.評定參數(shù)的選擇：如無特殊要求，一般僅選用高度參數(shù)。推薦優(yōu)先選用Ra參數(shù)。運動表面Ra、Rz（新國標）的值在0.8m以下；靜止表面Ra、Rz（新國標）的值為1.6m或3.2m；推薦優(yōu)先選用Ra值，因為Ra能充分反映零件表面輪廓的特征。以下情況例外：當表面過于粗糙（Ra6.3m）或過于光滑（Ra0.025m）時；當零件材料較軟時，因為Ra一般采用觸針測量。當測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的表面，可選用Rz值。,5.3表面粗糙度的選擇和標注5.3.1表面粗糙度參數(shù)及參數(shù)值的選擇,2.表面粗糙度參數(shù)值的選擇選擇原則：在滿足零件表面功能要求的前提下，盡量選取較大的參數(shù)值。(1)一般原則：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值??；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循環(huán)載荷的表面要?。慌浜弦蟾?、聯(lián)接要求可靠、受重載的表面粗糙度值應(yīng)小；同一精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度值要小。運動速度高、單位面積壓力大的表面，受交變應(yīng)力作用的重要零件的圓角溝槽表面粗糙度參數(shù)值都應(yīng)小。常用表面粗糙度值與所適應(yīng)的零件表面見P144表5-6。,5.3表面粗糙度的選擇和標注5.3.1表面粗糙度參數(shù)及參數(shù)值的選擇,(2)參數(shù)值的選用方法可用類比法來確定。一般尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度參數(shù)值也小，但也不存在確定的函數(shù)關(guān)系。如機床的手輪或手柄。一般情況下，它們之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，設(shè)形狀公差為t，尺寸公差為T，它們之間的關(guān)系可參照以下對應(yīng)關(guān)系：若t0.6T，則Ra0.05T；Rz0.2T普通精度t0.4T，則Ra0.025T；Rz0.1T較高精度t0.25T，則Ra0.012T；Rz0.05T中高精度t0.25T，則Ra0.15t；Rz0.6t高精度,注：此處Rz為舊國標,5.3表面粗糙度的選擇和標注5.3.2表面粗糙度的符、代號及其標注,齒輪泵泵蓋零件圖,5.3表面粗糙度的選擇和標注5.3.2表面粗糙度的符、代號及其標注,1.表面粗糙度的符號在圖樣上表示表面粗糙度的符號有三種：a為基本符號，表示表面可以用任何方法獲得；b表示表面是用去除材料的方法獲得的；c表示表面是用不去除材料的方法獲得的。上述符號均可加一小圓，表示所有表面具有相同的表面結(jié)構(gòu)要求。,表面粗糙度,5.3表面粗糙度的選擇和標注5.3.2表面粗糙度的符、代號及其標注,2.表面粗糙度的代號表面粗糙度符號中注寫了具體參數(shù)代號及數(shù)值等補充要求后即稱為表面粗糙度代號。,除了標注表面結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)值外，必要時應(yīng)標注補充要求，包括公差帶、取樣長度、加工工藝、表面紋理及方向、加工余量等。這些要求在圖形符號中的注寫位置：a-注寫表面結(jié)構(gòu)的單一要求a和b:a-注寫第一表面結(jié)構(gòu)要求b-注寫第二表面結(jié)構(gòu)要求c-注寫加工方法，如“車”、“磨”、“鍍”等d-注寫表面紋理方向，如“=”、“x”、“M”e-注寫加工余量,5.3表面粗糙度的選擇和標注5.3.2表面粗糙度的符、代號及其標注,標注時將其標注在可見輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長線上，符號的尖端必須從材料外指向被注表面。代號中數(shù)字及符號的注寫方向必須與尺寸數(shù)字方向一致。高度參數(shù)：當選用Ra或Rz時，參數(shù)和參數(shù)值都應(yīng)標出；當允許實測值中，超過規(guī)定值的個數(shù)少于總數(shù)的16%時，應(yīng)在圖中標注上限值和下限值，當所有實測值不允許超過規(guī)定值時，應(yīng)在圖樣上標注最大值或最小值。表面加工紋理方向：指表面微觀結(jié)構(gòu)的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要時才規(guī)定。常見加工紋理方向符號查有關(guān)表格。,標注舉例,標注舉例,標注舉例,如果在工件的多數(shù)(包括全部)表面有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時，則其表面結(jié)構(gòu)要求可統(tǒng)一標注在圖樣的標題欄附近。此時，表面結(jié)構(gòu)要求的符號后面應(yīng)有：在圓括號內(nèi)給出無任何其他標注的基本符號,5.3表面粗糙度的測量,1.比較法：將被測表面和表面粗糙度樣板直接進行比較，精度較差。多用于車間，評定表面粗糙度值較大的工件。2.光切法：利用光切原理，用雙管顯微鏡測量。適宜測量車、銑、刨或其他類方法加工的金屬零件。常用于測量Rz為0.560（80）m。3.干涉法：利用光波干涉原理，用干涉顯微鏡測量。適用于測量極光滑的表面，可測量Rz和Ry值。4.印模法：利用石臘、低熔點合金或其它印模材料，壓印在被測零件表面，放在顯微鏡下間接地測量被測表面的粗糙度。適用于笨重零件及內(nèi)表面。5.觸針法：用金剛石針尖感觸微觀不平度的截面輪廓的方法。測定Ra=0.025-5m的表面。易于實現(xiàn)自動測量和微機數(shù)據(jù)處理，但表面易被劃傷。,5.3表面粗糙度的測量1.比較法,5.3表面粗糙度的測量2.光切法：,光切法：是利用光切原理測量零件表面粗糙度的一種方法。,5.3表面粗糙度的測量2.光切法：,主要用來測定高參數(shù)Rz和Ry值，測量范圍為Rz=0.880m,5.3表面粗糙度的測量3.干涉法,干涉法是利用光波干涉原理測量表面粗