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表 面 粗 糙 度,第5章,中南林业科技大学精品课程,机械设计精度与检测课程组 制作,本章重点,表面粗糙度的术语、定义、标注及测量方法,本章内容,5.1 表面粗糙度概述,5.2表面粗糙度的评定,5.3 表面粗糙度的符号、代号及其标注,5.4 表面粗糙度的选用,5.5 表面粗糙度的测量及量具量仪,5.1 表面粗糙度概述,表面粗糙度：,切削加工时，由于振动，刀痕及刀具与零件之间的摩擦，在制造的,零件表面不可避免的产生一些微小的峰谷。零件表面上这些微小的峰谷,的高低程度就称为表面粗糙度。粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加,工后的表面用放大镜或显微镜仍能观察到。,从相反概念的角度表面粗糙度也可以称为表面光洁度。,5.1 表面粗糙度概述,实际上，一个完工零件的实际表面状态是极其复杂的，一般包括表面粗糙度、表面波度和几何形状误差等。,5.1 表面粗糙度概述,表面几何形状误差,(宏观几何形状误差),表面粗糙度,表面波度(中间,几何形状误差),按波距大小(相邻两波峰或相邻两波谷之间的距离)来划分,波距小于l mm的微观几何形状误差,波距在l10 mm的并呈周期性变化的几何形状误差,波距大于10 mm的并无明显周期性变化,5.1 表面粗糙度概述,表面粗糙度对零件的使用性能有着重要的影响，尤其对在高温、高速、高压条件下的机器(仪器)零件影响更大。它主要影响零件的摩擦磨损、配合性质、抗疲劳强度和密封性等。,5.1 表面粗糙度概述,因此，表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，作为,零件质量评定指标是十分重要的。,5.1 表面粗糙度概述,GB/T30532009,表面粗糙度国家标准构成：,产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术语、定义及参数,GB/T1031-2009,表面粗糙度参数及其数值,GB/T 131-2006,机械制图 表面粗糙度符号 代号及其标注,5.1 表面粗糙度概述,5.2 表面粗糙度的评定,5.2 表面粗糙度的评定,5.2.1 评定表面粗糙度的几个术语和定义,5.1.2 表面粗糙度的评定参数,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,介绍GB/T 3505-2000规定的与评定表面粗糙度有关的部分术语和定义。,部分术语,轮廓滤波器,坐标系,表面轮廓,原始轮廓,粗糙度轮廓,取样长度,评定长度,中线,粗糙度轮廓中线,轮廓峰,轮廓谷,高度和间距辨别力,轮廓单元,纵坐标值,实体材料长度,1.轮廓滤波器（profile filter）,s滤波器,（s profile filter）,c滤波器,（c profile filter）,f滤波器,（f profile filter）,确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限的滤波器。,确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相交界限的滤波器。,确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限的滤波器。,把轮廓分成长波和短波的滤波器。因为原始轮廓有粗糙度轮廓、波纹度轮廓和波长更长的表面形状误差轮廓,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,图5-1 粗糙度和波纹度轮廓的传输特性,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,4原始轮廓（primary profile）,在应用短波滤波器,s,之后的总的轮廓。它是评定原始轮廓参数,的基础。,5粗糙度轮廓（roughness profile）,对原始轮廓采用,c,滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。这是,故意修正的轮廓。它的频带宽是由,s,和,c,滤波器来限制的。它是,评定粗糙度轮廓参数的基础。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,是指用来判别被评定轮廓的不规则（粗糙）特征的,X,轴向上的,长度。在取样长度内一般应包含有五个以上的峰谷，取样长度,l,r,的,方向与轮廓走向一致。规定取样长度的目的主要是为了限制和减弱,表面波度对测量结果的影响。,6取样长度,l,r,(Sampling length),5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,表5-1 取样长度标准值,mm,25,8,2.5,0.8,0.25,0.08,l,r,表5-2,l,r,和,l,n,0.4,1.25,4.0,12.5,40.0,0.08,0.25,0.8,2.5,8.0,0.0250.10,0.100.50,0.5010.0,10.050.0,50.0320,0.0080.02,0.020.10,0.102.0,2.010.0,10.080,l,n,/m,l,r,/m,R,z,/m,R,a,/m,一般情况下，在测量不同的表面粗糙度参数时，推荐按,表5-2选取对应的取样长度值，此时取样长度值在标注中可,省略。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,7,. 评定长度,l,n,(Evaluation length),是指用于判别被评定轮廓的,x,方向上的长度。它可包括几个取样长度，一般为,5,个，即,l,n,5l,r,；对均匀件好的表面，可少于,5,个，反之可多于,5,个。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,8,中线（,mean lines,）,具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,9粗糙度轮廓中线,（mean lines for the roughness profile）,用轮廓滤波器,c,抑制了长波轮廓成分相对应的中线。根据建立,中线的方法不同，中线有以下两种：,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,（1）轮廓最小二乘中线（,least squarea mean line of the profile,）：,在取样长度内，使轮廓线上各点到该线的纵坐标值,Z(x),的平方,和最小。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,（2）轮廓算术平均中线（,arithmetical mean line of the profile,）：,在取样长度内，与轮廓走向一致，并将轮廓划分为上、下两部分,面积相等的基准线，即,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,显然，对于一个实际轮廓，其最小二乘中线是唯一的，,而一般情况下，算术平均中线不是唯一的。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,10轮廓峰（,profile peak,）,连接（轮廓和,X,轴）两相邻交点向外（从材料到周围介质）,的轮廓部分。,11轮廓谷（,profile valley,）,连接（轮廓和,X,轴）两相邻交点向内（从周围介质到材料）,的轮廓部分。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,12高度和间距辨别力（,height and/or spacing discrimimation,）,应计入被评定轮廓的轮廓峰和轮廓谷的最小高度和最小间距。,在这里，最小高度通常用,R,z,或任一振幅参数的百分率表示，最小,间距则以,l,r,的百分率表示。,13轮廓单元（,profile element,）,轮廓峰和轮廓谷的组合。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,14纵坐标值,Z(x),(ordinate value Z(x),被评定轮廓在任一位置距,X,轴的高度。若,Z(x),是在,X,轴的下,方视为负值，反之视为正值。,15在水平位置C上轮廓的实体材料长度,Ml(c)(material length of,profile at the level C Ml(c) ),在水平给定位置,C,上用一条平行于,X,轴的线与轮廓单元相截,所得到的各段截线长度之和。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,GB/T 3505-2009,中规定的有关评定表面粗糙度的参数有,幅度参数（,Z,轴方向）,9,项、间距参数（,X,轴方向）,1,项、混合,参数1项以及曲线和相关参数,5,项，共,4,大类,16,项。,这里选择,介绍下面几种，这几种评定参数有的已在,GB/T3505-1983,中,出现过。,5.2.1 评定表面粗糙度的术语和定义,（1）评定轮廓的算术平均偏差,Ra （arithmetical mean deviation,of the assessed Ra）,在一个取样长度内，纵坐标,Z(x),绝对值的算术平均值。,5.2.2 表面粗糙度的评定参数(幅度参数,),（2）轮廓的最大高度,R,z,（maximum height of profile Rz）,在一个取样长度内，最大轮廓峰高,Zp与最大谷深Zv,之和的高度。,5.2.2 表面粗糙度的评定参数(幅度参数,),（3）轮廓单元的平均线高度,R,C,（mean height of profile elements RC）,在一个取样长度内轮廓单元高度,Z,t,的平均值。,5.2.2 表面粗糙度的评定参数(幅度参数,),选择此参数需要注意“高度和间距辨别力”。除非另有规定，,省略标注的高度分辨力应为,R,Z,的,10%,，间距分辨力为,lr,的,1%,，,此两条件需同时满足。,5.2.2 表面粗糙度的评定参数(幅度参数,),轮廓单元的平均宽度,RS,m,（mean width of the profile elements RS,m,）,在一个取样长度内轮廓单元宽度,X,s,的平均值。,同理，选择此参数也需要注意“高度和间距分辨力”。条件与,Rc,相同。,5.2.2 表面粗糙度的评定参数(间距参数,),轮廓的支撑长度率,Rmr(c) (material ratio of the profile Rmr(c),在给定水平位置,C,上轮廓的实体材料长度,Ml(c),与评定长度之比。即：,这里应指出的是，此参数是在评定长度而不是在取样长度上定义的，因为这样提供的曲线和相关参数更稳定。,5.2.2 表面粗糙度的评定参数(,曲线和相关参数,),GB/T3505-2009,所规定的所有表面粗糙度评定参数，在实际中,根据需要选用，但幅度参数,Ra,或（和）,Rz,是必须标注的。从,Ra,和,Rz,的定义可以看出,，,Ra,所反映的轮廓信息量比R,z,要多，所以,R,a,参,数是首选。如果零件表面有密封性和耐磨性要求，则还要考虑间距,参数或曲线和相关参数。,5.2.2 表面粗糙度的评定参数(,曲线和相关参数,),5.3 表面粗糙度符号、,代号及其标注,5.3 表面粗糙度的符号、代号及其标注,5.3.1 表面粗糙度的符号,5.3.2 表面粗糙度的代号,5.3.3 表面粗糙度的符号、代号在图样上的标注示例,5.3.1 表面粗糙度的符号,按GB/T131-2006，标注的基本原则：,在图样上表示表面粗糙度的符号时，需在图样上用细实线画出。,在同一个图上，每个表面一般只标注一次表面粗糙度代号。用不去除材料的方法获得的或是保持原供应状况的表面，一般只标注相应的表面粗糙符号。表面粗糙代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上。符号尖端从材料外指向表面。,5.3.1 表面粗糙度的符号,基本图形符号,表面粗糙度基本图形符号如图所示,（a） (b) (c) (d) (e) (f),5.3.1 表面粗糙度的符号,表面粗糙度基本图形符号的含义如下：,(a) 用任何方法获得的表面；,(b) 用去除材料的方法获得的表面，如车、铣、刨、磨、电火花等加工方法；,(c) 用不去除材料的方法获得的表面，如铸、锻、轧等加工方法；,(d) 表示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，用任何方法获得的表面；,(e) 表示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，用去除材料的方法获得的表面；,(f) 表示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，用不去除材料的方法获得的表面。,5.3.2 表面粗糙度的标注,表面粗糙度代号是以表面粗糙度符号、参数、参数值及其它有关要求的标注组合形成的。其表面特征各项规定的注写位置如图,所,示。,a,传输带、取样长度、表面结构参数代号、极限值。（,m,）；,a,和,b,a处写第一个表面结构要求，b处写第二个表面结构要求；,c,加工方法、表面处理、涂层或其它加工工艺要求；,d,加工纹理方向及符号；,e,加工余量(,mm,)；,符号,说 明,示 意 图,符号,说 明,示 意 图,=,纹理平行于标注代号的视图的投影面,C,纹理呈近似同心圆,纹理垂直于标注代号的视图的投影面,R,纹理呈近似放射形,纹理呈两相交的方向,P,纹理无方向或呈凸起的细粒状,M,纹理呈多方向,加工纹理方向符号,若表中所列符号不能清楚地表明所要求的纹理方向，应在图样上用文字说明,5.3.2 表面粗糙度的标注,5.3.3 图样标注示例（1）,5.3.3 图样标注示例（1）,5.3.3 图样标注示例（2）,在形位公差框格的上方,5.4 表面粗糙度的选用,零件表面粗糙度参数的选用，应在满足零件表面的功能要求，,同时考虑工艺的可行性和经济性。表面粗糙度参数值选择的合理,与否，不仅对产品的使用性能有很大的影响，而且直接影响到产,品的质量和制造成本。,表面粗糙度的选择包括参数项目和参数数值。,5.4 表面粗糙度的选用,5.4 表面粗糙度的选用,5.4.1 评定参数的选择,5.4.2 评定参数值的选用,5.4.1评定参数的选择,1.选择要求,表面粗糙度是一项重要的技术经济指标，它的合理选用不仅影响,产品的使用性能和寿命，而且直接关系到产品的质量和经济效益等，,所以在选择表面粗糙度时，既要满足零件表面的使用要求，也要考虑,其经济合理性。,2.考虑因素,评定参数的选取，首先应考虑对零件使用功能的要求，其次应考,虑检测的方便性及仪器设备条件等因素。,在高度评定参数中，,Ra,参数最常用，因为它反映轮廓信息,最多，能较完整、全面地表达零件表面微观几何特征。国家标,准推荐：在常用数值（,Ra0.0256.3m，Rz0.125m,）内，,应优先选用,Ra,参数。,Ra,参数通常采用电动轮廓仪用针描法测量。,5.4.1评定参数的选择,Rz,也是一个常用的基本评定参数。该参数直观易测，用一般,光学仪器，如双管显微镜、干涉显微镜等，即可测得。但该参数,通常反映轮廓的表面信息有限，不如,Ra,参数全面。,5.4.1评定参数的选择,此外，对于仪表、轴承行业中的小零件，往往测量能够长度不是一个取样长度，也选用,Rz,参数。,5.4.1评定参数的选择,一般情况下，选用基本评定参数,Ra,或,Rz,控制表面粗糙程度即可,满足要求。但当某些关键的主要表面有更多的功能要求时，如涂镀性、,抗腐蚀性、减小流体流动摩擦阻力（如车身迎风面）等，就需要加选,RSm,来控制间距的细密度。对表面耐磨性有较高要求时（如轴瓦、轴,承、量具等）需要加选,Rmr(c),来进一步控制加工表面的特征质量。,5.4.1评定参数的选择,5.4.2 评定参数值的选用,在满足功能性能要求的前提下，尽可能选用较大的粗,糙度参数值,。,在工程实际中，由于表面粗糙度和功能的关,系十分复杂，因而很难准确地确定参数的允许值，在具体,设计时，除有特殊要求的表面外，一般多采用经验统计资,料用类比法选取。,根据,类比法,初步确定表面粗糙度后，再对比工作条件做适当,调整。这时应注意下述一些原则：,1同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面,的粗糙度参数值。,5.4.2 评定参数值的选用,5.4.2评定参数值的选用,2.摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小，滚动摩擦表面,滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；运动速度高、单位压力大的摩,擦表面，应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值,要小。,3受循环载荷的表面及易引起应力集中的部分(如圆角、沟槽)，表面粗糙度参数值要小。,5.4.2评定参数值的选用,4配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以及,要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应选取较小的粗糙,度参数值。,5.4.2评定参数值的选用,5配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度参数值应愈,小；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。,5.4.2评定参数值的选用,6要求防腐蚀、密封性能好，或者要求外表美观的表面粗,糙度数值应较小。,5.4.2评定参数值的选用,数控铣床,7凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定（如与滚动轴承,配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度），则应按该标准确定表面粗糙,度参数值。,5.4.2评定参数值的选用,8在确定表面粗糙度参数值时，应注意它与尺寸公差和形位,公差相协调，一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数,值也小，但它们之间不存在确定的函数关系。,5.4.2评定参数值的选用,形状公差t与尺寸公差IT的关系,Ra与IT的关系,T60IT,Ra0.05IT,T40IT,Ra0.025IT,T25IT,Ra0.12IT,T25IT,Ra0.15IT,尺寸公差，形状公差和表面粗糙度参数值的关系,5.4.2评定参数值的选用,5.4.3 表面粗糙度评定参数的数值规定,1与幅度特性有关参数的允许值。,2与间距特性有关的参数允许值。,3与形状特性有关的参数允许值。,见表5-85-11,5.5 表面粗糙度的测量,5.5 表面粗糙度的测量,表面粗糙度样块 933 934,1.与表面粗糙度样板比较测量,表面粗糙度比较样块,是用比较法检查零件表面粗糙度的一种量具，在机械工业生产中得到广泛的应用。用比较法评定表面粗糙度虽然不能精确地得出被测表面的粗糙度值，但由于器具简单，使用方便，能满足一般的生产需要，适宜在生产车间中使用，用于粗糙度值,Ra,、,Ry,或,Rz,较大的场合。但其评定的准确性在很大程度上取决于检验人员的经验。,2.在选定截面内，测量表面粗糙度,主要仪器,这类方法能够直接测出表面粗糙度参数的数值，应用较广泛。,5.5 表面粗糙度的测量,3.间接评定法,这类方法是利用被测表面的某种物理特性，来间接评定其,表面粗糙度。如气动法、反射法、电容法。这些方法的优点是,测量速度快，但不能直接测出表面粗糙度参数数值，且要求测,量头与被测表面形状、大小相似，这就需配备大量的测量头，,因此只适用于大批大量的生产中，应用不广泛。,5.5 表面粗糙度的测量,4.用印模法测量,这种方法主要用于大型零件和某些内表面的表面粗糙度测量。,5.5 表面粗糙度的测量,5、针描法,针描法又称感触法，是一种接触式测量表面粗糙度的方法，它,是利用仪器的很尖的金刚石测针与被测表面相接触，当测针以一定,速度沿着被测表面移动时，被测表面的微观不平将使测针在垂直于,表面轮廓方向上作上下移动，若将测针的位移参数转换为电量并加,以放大和处理，就可对记录装置记录得到的实际轮廓图进行分析计,算，或直接从仪器的指示表中获得被测表面粗糙度的有关数据。,目前普遍采用的电动轮廓仪，就属于这类的仪器。它可以直接,读出,Ra,值，也可以经放大器记录图形，作为,Ry,、,Rz,等多种参数的,评定依据，并能在车间现场使用。因此，针描法得到了广泛的应用。,5.5 表面粗糙度的测量,
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