第五章-表面粗糙度课件

互换性第五章表面粗糙度第五章第五章 表面表面结构结构 表表面面结结构构是是表表面面粗粗糙糙度度、表表面面波波纹纹度度、表表面面缺缺陷陷、表表面面纹纹理理和和表表面面几几何何形形状状的的总总称。称。本章主要介绍本章主要介绍表面粗糙度的表面粗糙度的表示表示方法方法 互换性第五章表面粗糙度5-1表面粗糙度的概述表面粗糙度的概述5-2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定5-3表面粗糙度的标注方法表面粗糙度的标注方法5-4表面粗糙度的选择表面粗糙度的选择互换性 5-1 表面粗糙度概述一、表面粗糙度轮廓的界定一、表面粗糙度轮廓的界定5-15-1 概述概述互换性 5-1 表面粗糙度概述 零零件件表表面面的的实实际际轮轮廓廓按按表表面面轮轮廓廓上上相相邻邻峰峰、谷谷间间距的大小划分为三部分：距的大小划分为三部分：放大的实际表面轮廓放大的实际表面轮廓 表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓波纹度轮廓波纹度轮廓宏观形状轮廓宏观形状轮廓互换性 5-1 表面粗糙度概述一、表面粗糙度轮廓的界定一、表面粗糙度轮廓的界定(1)(1)表面粗糙度表面粗糙度轮廓轮廓零零件件加加工工表表面面上上具具有有较较小小间间距距与与峰峰谷谷所所组组成成的的微微观观几几何何形形状状特特性性即即为为表表面面粗粗糙糙度度。其其表表面面轮轮廓廓上上相相邻邻峰峰、谷间距谷间距小于小于1mm1mm。(2)(2)波纹度波纹度轮廓轮廓零件表面零件表面轮廓上相邻峰、谷轮廓上相邻峰、谷间距小于间距小于1 1-10-10mmmm。(3)(3)宏观形状轮廓宏观形状轮廓零件表面轮廓上相邻峰、谷零件表面轮廓上相邻峰、谷间距间距大大于于1010mmmm。互换性 5-1 表面粗糙度概述二、表面粗糙度对零件工作性能的影响二、表面粗糙度对零件工作性能的影响1 1、对耐磨性的影响、对耐磨性的影响 相互运动的两个零件的表面越粗糙，则它们的磨损相互运动的两个零件的表面越粗糙，则它们的磨损就越快。就越快。因为当两个零件表面间产生相对运动时，峰顶的接触将对运动产生摩因为当两个零件表面间产生相对运动时，峰顶的接触将对运动产生摩擦阻力，使零件表面磨损。擦阻力，使零件表面磨损。2 2、对配合性质稳定性的影响、对配合性质稳定性的影响 对于过盈配合，由于压入装配时孔、轴表面上的微对于过盈配合，由于压入装配时孔、轴表面上的微小峰被挤平而使有效过盈减小；小峰被挤平而使有效过盈减小；对于间隙配合，在零件工作过程中孔、轴表面上的对于间隙配合，在零件工作过程中孔、轴表面上的微小峰被磨去，使间隙增大，因而影响或改变原设计的微小峰被磨去，使间隙增大，因而影响或改变原设计的配合性质。配合性质。互换性 5-1 表面粗糙度概述3 3、对耐疲劳性的影响、对耐疲劳性的影响 对于承受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹容易对于承受交变应力作用的零件表面，疲劳裂纹容易在其微小谷底出现，这是因为在表面轮廓的微小谷底处在其微小谷底出现，这是因为在表面轮廓的微小谷底处产生应力集中，使材料的疲劳强度降低，导致零件表面产生应力集中，使材料的疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。产生裂纹而损坏。4 4、对抗腐蚀性的影响、对抗腐蚀性的影响 在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物在零件表面的微小谷的位置容易残留一些腐蚀性物质。由于腐蚀性物质与零件的材料不同，因而形成电位质。由于腐蚀性物质与零件的材料不同，因而形成电位差，对零件表面产生电化学腐蚀。差，对零件表面产生电化学腐蚀。表面越粗糙，则电化表面越粗糙，则电化学腐蚀就越严重。学腐蚀就越严重。互换性 5-2 表面粗糙度的评定5-2 5-2 表面粗糙度轮廓的评定表面粗糙度轮廓的评定 检验评定表面结构的参数值必须在特定的条件下进行，国标规定图样中注写参数代号及其数值要求的同时，还要明确其检验规范。有关检验规范的基本术语有取样长度、评定长度、滤波器和传输带以及极限值判断规则。一、基本术语一、基本术语1.1.取样长度取样长度评定表面粗糙度时所取的一段基评定表面粗糙度时所取的一段基准线长度。准线长度。测量表面粗糙度轮廓时，应把测量限制在一段足够短的长度测量表面粗糙度轮廓时，应把测量限制在一段足够短的长度上，以限制或减弱波纹度、排除形状误差对表面粗糙度轮廓测量的上，以限制或减弱波纹度、排除形状误差对表面粗糙度轮廓测量的影响。这段长度称为取样长度。它是一段与轮廓走向一致的长度。影响。这段长度称为取样长度。它是一段与轮廓走向一致的长度。表面越粗糙，则取样长度就应越大。表面越粗糙，则取样长度就应越大。互换性 5-2 表面粗糙度的评定2.2.评定长度评定长度LnLn评定表面轮廓所必需的一段长度评定表面轮廓所必需的一段长度由由于于零零件件表表面面各各部部分分的的表表面面粗粗糙糙度度不不一一定定很很均均匀匀，在在一一个个取取样样长长度度上上往往往往不不能能合合理理地地反反映映某某一一表表面面粗粗糙糙度度特特征征，因因此此为为了了更更可可靠靠地地反反映映表表面面粗粗糙糙度轮廓的特性，应测量连续的几个取样长度上的表面粗糙度轮廓。度轮廓的特性，应测量连续的几个取样长度上的表面粗糙度轮廓。评定长度可以只包含一个取样长度或包含连续的几评定长度可以只包含一个取样长度或包含连续的几个取样长度。个取样长度。在参数代号后未注明时，评定长度默认为在参数代号后未注明时，评定长度默认为5 5个取样长度，否则个取样长度，否则 应注明个数。应注明个数。如如Ra0.4,Ra0.4,Ra30.4,Rz1 3.2Rz1 3.2互换性 5-2 表面粗糙度的评定3 3、轮廓、轮廓滤波器和传输带滤波器和传输带 表面结构的三类轮廓各有不同的波长范围，它们又同时叠加在同一表面轮廓上因此在测量评定三类轮廓上的参数时，必须先将表面轮廓在特定一起上进行滤波，以便分离获得所需波长范围的轮廓。这种可将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮这种可将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓廓滤波器滤波器。由两个不同截止波长的滤波器分离获得。由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为的轮廓波长范围则称为传输带传输带。按按滤波器的不同截止波长值，由小到大顺次分滤波器的不同截止波长值，由小到大顺次分为为s,c,f三种三种。互换性 5-2 表面粗糙度的评定 按按滤波器的不同截止波长值，由小到大顺次滤波器的不同截止波长值，由小到大顺次分为分为s,c,f三种三种。应用应用s滤波器修正后的轮廓称为原始轮廓（滤波器修正后的轮廓称为原始轮廓（P轮轮廓），在廓），在P轮廓上再应用轮廓上再应用c滤波器修正后的轮廓即滤波器修正后的轮廓即为粗糙度轮廓（为粗糙度轮廓（R轮廓），对轮廓），对P轮廓连续应用轮廓连续应用f和和c滤波器修正后的轮廓称为波纹度轮廓（滤波器修正后的轮廓称为波纹度轮廓（W轮廓）。轮廓）。互换性 5-2 表面粗糙度的评定4 4、极限值判断规则、极限值判断规则 16%16%规则规则 当标注上限值或上限值与下限当标注上限值或上限值与下限值时，允许实测值中有值时，允许实测值中有16%16%的实测值超的实测值超过极限过极限值值。这是默认规则这是默认规则 如如 Ra 3.2 Ra 3.2 最大规则最大规则 不允许任何实测值超不允许任何实测值超过极限值。过极限值。这时这时应在参数值的右侧加注应在参数值的右侧加注maxmax或同时标注或同时标注maxmax和和minmin。如如 Ramax 0.8 Ramax 0.8互换性 5-2 表面粗糙度的评定1 1、轮轮廓廓最最小小二二乘乘中中线线m m：是是在在取取样样长长度度范范围围内内，实实际际被被测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小。测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小。二、表面粗糙度轮廓的中线（基准线）二、表面粗糙度轮廓的中线（基准线）评评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线定表面粗糙度参数值大小的一条参考线互换性 5-2 表面粗糙度的评定2 2、轮廓算术平均中线、轮廓算术平均中线 是在取样长度范围内，将实际轮廓划分上下两部分，是在取样长度范围内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线，即且使上下面积相等的直线，即F F1 1F F2 2+F+Fn n=G=G1 1+G+G2 2+G+Gm m lr轮廓算术平均中线往往不是唯一的，在一簇算术平均中线中只有一条与最小轮廓算术平均中线往往不是唯一的，在一簇算术平均中线中只有一条与最小二乘中线重合。在实际评定和测量表面粗糙度时，使用图解法时可用算术平二乘中线重合。在实际评定和测量表面粗糙度时，使用图解法时可用算术平均中线代替最小二乘中线。均中线代替最小二乘中线。互换性 5-2 表面粗糙度的评定 1 1、轮廓算术平均偏差、轮廓算术平均偏差R Ra a：在一个取样长度内，被：在一个取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即三、表面粗糙度轮廓的评定参数三、表面粗糙度轮廓的评定参数P122互换性 5-2 表面粗糙度的评定 、轮轮廓廓最最大大高高度度R R在在取取样样长长度度内内，轮轮廓廓的的峰峰顶顶线和谷底线之间的距离。线和谷底线之间的距离。R R=+注意：注意：R Ra a和和R RZ Z对同一表面只能标注一个。对同一表面只能标注一个。参数值见参数值见表表5-65-6互换性 5-2 表面粗糙度的评定3 3、轮廓单元的平均宽度、轮廓单元的平均宽度(RSm)(RSm)一个轮廓单元的宽度一个轮廓单元的宽度(含有一个与中线有交点的峰和相邻含有一个与中线有交点的峰和相邻的一个与中线有交点的谷的一段中线长度）的一个与中线有交点的谷的一段中线长度）用符号用符号XsiXsi表示。表示。在一个取样长度范围内所有轮廓单元宽度的平均值在一个取样长度范围内所有轮廓单元宽度的平均值称为轮廓单元的平均宽度称为轮廓单元的平均宽度(Rsm)(Rsm)。互换性 5-2 表面粗糙度的评定5-5-3 3 表面粗糙度参数值及其选择表面粗糙度参数值及其选择一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容 规定零件表面粗糙度时，必须给出表面粗糙度轮廓幅度规定零件表面粗糙度时，必须给出表面粗糙度轮廓幅度参数及允许值和测量时的取样长度值这两项基本要求，必参数及允许值和测量时的取样长度值这两项基本要求，必要时刻规定轮廓其它的评定参数要时刻规定轮廓其它的评定参数如如表面加工纹理方向、加表面加工纹理方向、加工方法或（和）加工余量等附加要求。工方法或（和）加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度。长度。二、表面粗糙度轮廓评定参数值及其选择二、表面粗糙度轮廓评定参数值及其选择 确确定定零零件件表表面面粗粗糙糙度度时时，既既要要满满足足零零件件表表面面的的功功能能要要求求，又又要要考考虑虑经经济性。表面粗糙度选择包括参数选择和参数值的选择。济性。表面粗糙度选择包括参数选择和参数值的选择。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择5-5-3 3 表面粗糙度参数值及其选择表面粗糙度参数值及其选择1 1）表面粗糙度参数选取的原则）表面粗糙度参数选取的原则 确确定定表表面面粗粗糙糙度度时时，可可在在两两项项幅幅度度特特性性方方面面的的参参数数（RaRa、RzRz）中中选选取取，优优先先选选择择基基本本系系列列。在在Ra=0.0256.3m和和Rz=0.125m中，中，普遍采用普遍采用RaRa作为评定参数。作为评定参数。一、表面粗糙度参数值一、表面粗糙度参数值 见表见表5-6 5-6 Ra Ra能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，但因受计量能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，但因受计量器具功能的限制，不用作过于粗糙或太光滑的表面的评定参数。器具功能的限制，不用作过于粗糙或太光滑的表面的评定参数。二、表面粗糙度的选择二、表面粗糙度的选择互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 总之在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用总之在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的参数值。具体选择参数值时应注意：大的参数值。具体选择参数值时应注意：P P123123 （1 1）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面。面。（2 2）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面。）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面。（3 3）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的钢质零件圆角、沟槽处、应有较小的粗糙度。力作用的钢质零件圆角、沟槽处、应有较小的粗糙度。（4 4）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表表面，受重载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度。面粗糙度。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择（5 5）尺寸精度要求高时，参数值应相应地取得小。）尺寸精度要求高时，参数值应相应地取得小。同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。度参数值要小。（6 6）密封性、防腐性要求高的表面或外形美观的表）密封性、防腐性要求高的表面或外形美观的表面，其表面粗糙度参数值要小。面，其表面粗糙度参数值要小。（7 7）对于标准件，其表面粗糙度应按标准规定选取。）对于标准件，其表面粗糙度应按标准规定选取。3 3）参数值的选用方法）参数值的选用方法通常采用类比法。通常采用类比法。互换性 5-4 表面粗糙度的标注5-5-4 4 表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注表面粗糙度代号表面粗糙度代号表面粗糙度符号表面粗糙度符号表面粗糙度参数表面粗糙度参数其它有关规定其它有关规定互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 一、表面粗糙度的符号及代号一、表面粗糙度的符号及代号用用任何方法任何方法获得的表面获得的表面（单独使用无意义）（单独使用无意义）用用去除材料去除材料的方法获得的表面的方法获得的表面用用不去除材料不去除材料的方法获得的表面的方法获得的表面横线上用于标注有关参数和说明横线上用于标注有关参数和说明符符 号号 意意 义义 及及 说说 明明表示表示所有表面所有表面具有相同的表面粗具有相同的表面粗糙度要求糙度要求互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择表面粗糙度轮廓参数的单位是表面粗糙度轮廓参数的单位是 m m。二、表面二、表面结构结构的代号及其标注方法的代号及其标注方法c ca ae ed d b ba表面结构的单一要求表面结构的单一要求 a a注写第一表面结构要求注写第一表面结构要求 b b注写第二表面结构要求注写第二表面结构要求 c c注写加工方法注写加工方法 d d注写注写加工纹理方向符号加工纹理方向符号 ee注写注写加工余量（加工余量（mmmm）应同时注出应同时注出Ra或或RzRz和数值。和数值。1 1、表面表面结构结构的代号的代号互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择例如：例如：用去除材料的方法获得的表用去除材料的方法获得的表面面粗糙度粗糙度,默认传输带，默认传输带，单向单向上上限限值，值，RaRa值为值为0 0.8 8 m m，默认评定，默认评定长度为长度为5 5个取样长度和个取样长度和“16%“16%规则规则”。Ra 0.8Ra 0.8 用去除材料的方法获得的表用去除材料的方法获得的表面面粗糙度粗糙度,单向单向上限上限值值，默认传默认传输带，输带，R Rz z最大值为最大值为0 0.2 2 m m，默认，默认评定长度为评定长度为5 5个取样长度，个取样长度，“最最大规则大规则”。加工方法为铣削加工方法为铣削。Rzmax 0.2Rzmax 0.2铣铣Ra 1Ra 12.52.5 用用不不去除材料的方法获得的表去除材料的方法获得的表面面粗糙度粗糙度,默认传输带，默认传输带，单向单向上限上限值，值，RaRa值为值为1212.5 5 m m，默认评定长度，默认评定长度为为5 5个取样长度和个取样长度和“16%“16%规则规则”。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择例如：例如：表示表示去除材料去除材料,双双向极向极限限值，值，默认传输带，默认传输带，R轮廓，轮廓，上限上限值：值：算算术平均偏差术平均偏差6 6.3 3 m m，下限值：，下限值：算术算术平均偏差平均偏差0.8 m，默认评定长度为默认评定长度为5 5个取样长度和个取样长度和“16%“16%规则规则”。URa 6.3URa 6.3L LRa 0.8Ra 0.82 2、表面粗糙度代表面粗糙度代(符号符号)在图样上的标注方法在图样上的标注方法 1 1）表面结构要求对表面结构要求对每一表面每一表面一般一般只注一次，只注一次，并尽可能并尽可能注在相应尺寸及其公差的同一视图上。除非另有说明，所注在相应尺寸及其公差的同一视图上。除非另有说明，所标注的表面结构要求是对完工零件的要求标注的表面结构要求是对完工零件的要求 互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 2 2）表面结构的注写和读取方向与表面结构的注写和读取方向与尺寸数字尺寸数字的的注写和读注写和读取取方向一致。方向一致。符号的尖端必须从材料外指向符号的尖端必须从材料外指向并接触并接触表面表面。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 3 3）表面结构要求可注在表面结构要求可注在轮廓线轮廓线上上、尺寸线、引出、尺寸线、引出线或它们的延长线上，线或它们的延长线上，还可标还可标注在形位公差框格的上方注在形位公差框格的上方。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 4 4）圆柱和棱柱的）圆柱和棱柱的表面结构要求只标表面结构要求只标注一次注一次。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 5 5）如果每个棱柱如果每个棱柱表面有不同的表面要求，则应表面有不同的表面要求，则应分别单独标注。分别单独标注。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 1 1）有相同表面结构要求的简化注法）有相同表面结构要求的简化注法 当零件的大部分当零件的大部分（包括全部）包括全部）表面有相同的表面有相同的表面表面结构结构要求时，要求时，则则其其表面结构要求表面结构要求可可统一注在图统一注在图样的标样的标题栏附近题栏附近。3 3、表面结构要求在图样中的简化标注表面结构要求在图样中的简化标注互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择 2 2）多个表面有共同要求的简化注法）多个表面有共同要求的简化注法 用带字母的完整符号，以等式的形式用带字母的完整符号，以等式的形式在图在图形或形或标标题栏附近，对有相同表面结构题栏附近，对有相同表面结构要求的表面进行简化标。要求的表面进行简化标。互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择互换性 5-3 表面粗糙度参数值及其选择作作 业业教材教材P266：5-1补充：在圆柱度公差分别为补充：在圆柱度公差分别为0.01mm和和0.02mm的两个的两个 40H740H7孔中，哪个孔的表面孔中，哪个孔的表面粗糙度要求更高？粗糙度要求更高？