表面粗糙 基础PPT课件

表面粗糙度表面粗糙度概念与基础基本概念表面形态的三个层次：第1页/共16页表面粗糙度表面粗糙度概念与基础表面粗糙度对零件功用的影响影响零件的耐磨性。影响配合性质的稳定性。对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。影响振动与噪音。影响零件的疲劳强度。零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变荷载时，对应力集中更敏感。使疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。影响零件的抗腐蚀性。表面越粗糙，越容易将腐蚀物质存于谷中，造成对工件表面的腐蚀。影响零件的密封性。粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。因此，提高表面粗糙度，可提高其密封性。其他影响：对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能、流体动力学性能和胶合强度等。第2页/共16页表面粗糙度表面粗糙度概念与基础表面粗糙度对零件功用的影响舰舶的船体由粗糙度引起的磨擦阻力占总的流体阻力的8090%。使用中的船舶因船体油漆裂纹、腐蚀及污秽（fouling）最多可能增加40%的动力消耗。测量表面粗糙度用于： 1 生产过程控制 2 预测工件的表现 3 监控零件的性能表面粗糙度是不是越小越好？不一定： 当润滑非常重要时，表面上需有足够多的谷用于存储油 表面上足够的的峰用于吸附油漆和粘结剂 表面分布充足的谷可提高工件的可锻(塑)性 外观要求 流体阻力 光的反射第3页/共16页表面粗糙度表面粗糙度历史沿革 表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1910s开始首先受到注意，在飞机和飞机发动机设计中，由于要求用最少材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强度的影响进行研究。但由于测量困难，当时没有定量数值上的评定要求，只是根据目测感觉来确定。 1920s30s，世界上很多工业国家广泛采用三角符号()的组合来表示不同精度的加工表面。 为定量研究表面粗糙度，1920s末到1930s，德、美、英等国专家设计制作了轮廓记录仪、轮廓仪。同时也产生出了光切式显微镜和干涉显微镜等用光学方法的测量仪器，给从数值上定量评定表面粗糙度创造了条件。 1930s起，已对表面粗糙度定量评定参数进行了研究，如美国的就提出了用距表面轮廓峰顶的深度和支承长度率曲线来表征表面粗糙度，于1936年研制成功了可供现场测量表面粗糙度的轮廓仪。 德国的G.Schmaltz从1929年开始对表面不平度的深度进行了定量测量，1936年出版了论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值的标准化提出了建议。 1940年英国的Tylor-Hobson公司研制成功了粗糙度仪。粗糙度研究的历史沿革第4页/共16页表面粗糙度表面粗糙度历史沿革标准制定方面 美国在1940年发布了ASA B46.1国家标准，之后又经过几次修订，成为现行标准ANSI/ASME B46.1-1988表面结构表面粗糙度、表面波纹度和加工纹理，该标准采用中线制，并将Ra作为主参数。 苏联在1945年发布了GOCT2789-1945表面光洁度、表面微观几何形状、分级和表示法国家标准，而后经过了3次修订成为GOCT2789-1973表面粗糙度参数和特征，该标准也采用中线制，并规定了包括轮廓均方根偏差(即现在的Rq)在内的6个评定参数及其相应的参数值。 其它工业国家的标准大多是在50年代制定的，如联邦德国在1952年2月发布了DIN4760和DIN4762有关表面粗糙度的评定参数和术语等方面的标准等。 我国的表面粗糙度标准的制订工作是从五十年代初开始的。1951年颁布的中华人民标准620.04013工程制图表面记号及处理说明。1981年到1982年期间对GB/T1311974进行了修订，经过修订后的标准改为三个标准，即GB/T10311983表面粗糙度 参数及其数值、GB/T35051983表面粗糙度 术语 表面及其参数和GB/T1311983表面粗糙度 代号及其注法。 随着我国加入WTO 和与国际标准接轨，1993年又对GB/T1311983进行了修订，主要对表面粗糙度参数Ra、Rz、Ry的上（下）限值和最大（小）值加以区分，指出了在什么情况下用最大值，什么情况下用最小值。GB/T1311993表面粗糙度符号、代号及其注法沿用至今 各国的国家标准中都采用了中线制作为表面粗糙度参数的计算制，尽管具体参数千差万别，但其定义的主要参数依然是Ra(或Rq)，这也是国际间交流使用最广泛的一个参数。第5页/共16页表面粗糙度表面粗糙度术语GB/T 3505表面粗糙度术语表面及其参数ISO 4287 Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Terms, definitions and surface texture parameters轮廓 Profile轮廓滤波器 profile filter 把轮廓分成长波和短波成分的滤波器 *在测量粗糙度波纹度和原始轮廓的仪器中使用三种滤波器,它们的传输特性相同截止波长不同。 s 滤波器 s 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。 c滤波器 c profile filter 确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。 f滤波器 f profile filter 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。第6页/共16页表面粗糙度表面粗糙度术语第7页/共16页表面粗糙度表面粗糙度术语轮廓 profile表面轮廓 Surface profile 平面与实际表面相交所得的轮廓， * 实际上通常采用一条名义上与实际表面平行和在一个适当方向的法线来选择一个平面原始轮廓 Primary profile 在应用短波长滤波器s之后的总的轮廓 * 原始轮廓是评定原始轮廓参数的基础粗糙度轮廓 Roughness profile 粗糙度轮廓是对原始轮廓采用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 * 粗糙度轮廓的传输频带是由s和c轮廓滤波器来限定的 * 粗糙度轮廓是评定粗糙度轮廓参数的基础波纹度轮廓 Waveness profile 波纹度轮廓是对原始轮廓连续应用f和c两个滤波器以后形成的轮廓。 * 在运用分离波纹度轮廓的f滤波器以前应首选通过最小二乘法的最佳拟合从总轮廓中提取标称的形状. * 波纹度轮廓的传输频带是由f和c轮廓滤波器来限定的。 *波纹度轮廓是评定波纹度轮廓参数的基础。第8页/共16页表面粗糙度表面粗糙度术语线 中线 Mean lines 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。粗糙度轮廓中线 Mean line 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波纹度轮廓中线 Mean line for the waveness profile 用轮廓滤波器 f抑制了长波轮廓成分相对应的中线原始轮廓中线 Mean line for the pimary profile 用标称形式的线穿过原始轮廓按最小二乘法拟合所确定的中线长度取样长度 Sample Length lp、lr、lw 用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴向上的长度 *评定粗糙度和波纹度轮廓的取样长度lr和lw在数值上分别与轮廓滤波器和的标志波长相等。 评定原始轮廓的取样长度则与评定长度相等。波纹度轮廓中线 Mean line for the waveness profile评定长度 Evaluation length 用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度 *评定长度包含一个或和几个取样长度第9页/共16页表面粗糙度表面粗糙度术语参数类 ParameterP-参数 P-parameter从原始轮廓上计算所得的参数R-参数 R-parameter从粗糙度轮廓上计算所得的参数W-参数 W-parameter从波纹度轮廓上计算所得的参数第10页/共16页表面粗糙度表面粗糙度参数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影响。这段长度称为取样长度(Lr).为了更可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性，应测量连续的几个取样长度上的表面粗糙度轮廓。这些连续的几个取样长度称为评定长度(Ln).取样长度评定长度测量的长度指标测量的长度指标在使用粗糙度仪进行测量时，总的测量行程构成：traverse lengthThe traverse length (lt) ： the total length of the probe movement during the scanning process.cut-off c.第11页/共16页表面粗糙度表面粗糙度参数取样长度与评定长度取样长度与评定长度轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度Rz和轮廓单元的平均宽度Rz，标准取样长度和标准评定长度（摘自GB/T 13012009、 GB/T 106102009）、 表示滤波器传输带s c 这两个极限值的标准化值取自GB/T 60622002）。第12页/共16页表面粗糙度表面粗糙度参数参数粗糙度参数最小二乘基准线算术平均基准线mindxZlr02n1iin1iiFF【距离】【面积】常用测量基线（中线）测量基线（中线）第13页/共16页表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度的数值描述符号名称名称（英文）Ra算术平均粗糙度 (Ra)Roughness Average (Ra)Rq轮廓均方根偏差Root Mean Square (RMS) RoughnessRt轮廓最大高度Maximum Height of the ProfileRv, Rm轮廓最大波谷深度DepthRp轮廓最大波峰高度HeightRpm轮廓平均波峰高度HeightRz轮廓平均高度Average Maximum Height of the ProfileRmax最大粗糙度深度Maximum Roughness DepthRc轮廓不规则性的平均高度Mean Height of Profile IrregularitiesRz(iso)粗糙度高度Roughness HeightRy轮廓最大高度Maximum Height of the ProfileWt, W波纹度高度Waviness HeightS轮廓局部波峰平均距离Mean Spacing of of the Profile粗糙度 - R前缀波纹度 - W前缀未滤波 - P前缀参数参数参数类 ParameterP-参数 P-parameter:从原始轮廓上计算所得的参数.R-参数 R-parameter:从粗糙度轮廓上计算所得的参数W-参数 W-parameter:从波纹度轮廓上计算所得的参数第14页/共16页表面粗糙度表面粗糙度符号名称名称（英文）Sm, RSm轮廓不规则性的平均距离Mean Spacing of Profile IrregularitiesD轮廓波峰密度DensityPc波峰密度Peak Count (Peak Density)HSC高点计数Hight Spot Countla轮廓平均波长Average Wavelength of the Profilelq轮廓均方根波长Root Mean Square (RMS) Wavelength of the ProfileDa平均绝对倾斜Average Absolute SlopeDq倾斜均方根Root Mean Square (RMS) SlopeLo发展概况长度Developed Profile Lengthlr轮廓长度比率Profile Length Ratio失真度Skewness参数参数第15页/共16页感谢您的观看。第16页/共16页