互換性與測量第四章

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1 1、表面粗糙度的概念；、表面粗糙度的概念； 2 2、表面粗糙度的評定參數(shù)；、表面粗糙度的評定參數(shù)； 3 3、表面粗糙度的代號；、表面粗糙度的代號； 4 4、表面粗糙度的選擇及標(biāo)注；、表面粗糙度的選擇及標(biāo)注；第四章 表面粗糙度 表面粗糙度是指加工表面所具有的較小間距和表面粗糙度是指加工表面所具有的較小間距和微小峰谷的一種微觀幾何形狀誤差，又叫表面精度。微小峰谷的一種微觀幾何形狀誤差，又叫表面精度。 無論采用哪種加工方法所獲得的零件表面，都無論采用哪種加工方法所獲得的零件表面，都不是絕對理想的表面。在機(jī)械加工過程中，由于刀不是絕對理想的表面。在機(jī)械加工過程中，由于刀具與零

2、件間的運(yùn)動、摩擦，機(jī)床的振動及零件的塑具與零件間的運(yùn)動、摩擦，機(jī)床的振動及零件的塑形變形等各種因素的影響，會在被加工表面上形成形變形等各種因素的影響，會在被加工表面上形成微小的凹凸不平的痕跡。微小的凹凸不平的痕跡。 實際上，已加工完的截面輪廓誤差是復(fù)雜的，實際上，已加工完的截面輪廓誤差是復(fù)雜的，一般包括一般包括表面粗糙度表面粗糙度、表面波紋度表面波紋度和和形位誤差形位誤差。三。三者通常按波距來劃分，波距小于者通常按波距來劃分，波距小于1mm1mm的屬于表面的屬于表面粗糙度；波距在粗糙度；波距在110mm110mm的屬于表面波紋度；波的屬于表面波紋度；波距大于距大于10mm10mm的屬于形位誤差

3、。的屬于形位誤差。 參照國際標(biāo)準(zhǔn)（參照國際標(biāo)準(zhǔn)（ISOISO），），對原有表面粗糙度對原有表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)（GB103183GB103183、GB13183GB13183）作了作了修訂和增訂，新國標(biāo)為修訂和增訂，新國標(biāo)為GB/T10311995GB/T10311995、GB/T13193GB/T13193。第四章 表面粗糙度零件表面的形貌可分為三種情況：零件表面的形貌可分為三種情況：(1)(1)表面粗糙度：表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，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其波長和波高之比一般小于 50 50。屬于微觀幾何形狀誤。屬于微觀幾何

4、形狀誤差。差。(2)(2)表面波紋度：表面波紋度：零件表面中峰谷的波長和波高之比等于零件表面中峰谷的波長和波高之比等于505010001000的不平程度稱為波紋度。會引起零件運(yùn)轉(zhuǎn)的不平程度稱為波紋度。會引起零件運(yùn)轉(zhuǎn)時的振動、噪聲，特別是對旋轉(zhuǎn)零件（如軸承）的影時的振動、噪聲，特別是對旋轉(zhuǎn)零件（如軸承）的影響是相當(dāng)大的目前表面波紋度還沒有制定國家標(biāo)準(zhǔn)。響是相當(dāng)大的目前表面波紋度還沒有制定國家標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織第國際標(biāo)準(zhǔn)化組織第5757技術(shù)委員會正在制定表面波紋度技術(shù)委員會正在制定表面波紋度有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。(3)(3)形狀誤差形狀誤差 ：零件表面中峰谷的波長和波高之比大于零件表面中峰

5、谷的波長和波高之比大于10001000的不平程度屬于形狀誤差。的不平程度屬于形狀誤差。 第四章 表面粗糙度 1 1、影響零件的耐磨性。、影響零件的耐磨性。 2 2、影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。、影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。 3 3、影響零件的疲勞強(qiáng)度。、影響零件的疲勞強(qiáng)度。 4 4、影響零件的抗腐蝕性。、影響零件的抗腐蝕性。 5 5、影響零件的密封性。、影響零件的密封性。 對零件的外觀、測量精度、表面光學(xué)性能、對零件的外觀、測量精度、表面光學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和膠合強(qiáng)度等也有著不同程度的影導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和膠合強(qiáng)度等也有著不同程度的影響。響。 第四章 表面粗糙度 （1 1）、）、取樣長度取樣長度l l：評定表

6、面粗糙度所規(guī)定的一段基評定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長度。應(yīng)與表面粗糙度的大小相適應(yīng)。規(guī)定取樣長度準(zhǔn)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，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。一般在一個取樣長度內(nèi)應(yīng)包含個以上的波峰和波谷。（見表（見表4 4 1 1。 ） （2 2）、）、評定長度評定長度 l ln n：為了全面、充分地反映被測表為了全面、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。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

7、多個取樣長度。表面不均勻的表面，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。評定長度一般按宜選用較長的評定長度。評定長度一般按5 5個取樣長度來個取樣長度來確定。確定。 （見表（見表4 4 1 1。 ） 第四章 表面粗糙度基準(zhǔn)線LnLLLL第四章 表面粗糙度表4-1第四章 表面粗糙度 評定表面粗糙度的基準(zhǔn)線：評定表面粗糙度的基準(zhǔn)線：評定表面粗糙度的評定表面粗糙度的一段參考線。有以下兩種：一段參考線。有以下兩種： 輪廓的最小二乘中線輪廓的最小二乘中線mm：在取樣長度內(nèi)，使在取樣長度內(nèi)，使輪廓上各點至一條該線的距離平方和為最小。即：輪廓上各點至一條該線的距離平方和為最

8、小。即： 輪廓算術(shù)平均中線輪廓算術(shù)平均中線mm ：在取樣長度內(nèi)，將實在取樣長度內(nèi)，將實際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線線 。即：。即：F F1 1+F+F2 2+ +F+Fn n= G= G1 1+G+G2 2+ +G+Gn nmin12niiy第四章 表面粗糙度LF1F2y = f ( x )FnG1G2Gmx0最小二乘中線輪廓算術(shù)平均中線min12niiyF1+F2+Fn= G1+G2+Gn第四章 表面粗糙度 國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3505-83GB3505-83和和GB/T1031-95GB/T1031-95中規(guī)定了中規(guī)定了6 6個個評

9、定參數(shù)，其中有關(guān)高度特性的參數(shù)評定參數(shù)，其中有關(guān)高度特性的參數(shù)3 3個，間距特性的參個，間距特性的參數(shù)有數(shù)有2 2個，形狀特性參數(shù)有個，形狀特性參數(shù)有1 1個，其中高度參數(shù)是主要的。個，其中高度參數(shù)是主要的。 （1 1）輪廓算術(shù)平均偏差）輪廓算術(shù)平均偏差a a 在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離絕對值的平均值，即絕對值的平均值，即 dxxylRla0)(1niiaynR11第四章 表面粗糙度dxxylRla0)(1niiaynR11第四章 表面粗糙度 在取樣長度內(nèi)個最大的輪廓峰高在取樣長度內(nèi)個最大的輪廓峰高y ypipi平均平均值與值與

10、5 5個最大輪廓谷深個最大輪廓谷深y yvivi平均值之和。平均值之和。RzRz 只能只能反映輪廓的峰高，不能反映峰頂?shù)募怃J或平鈍反映輪廓的峰高，不能反映峰頂?shù)募怃J或平鈍的幾何特性。的幾何特性。 55151iviipizyyR第四章 表面粗糙度55151iviipizyyR第四章 表面粗糙度 在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰頂線和谷底線之間的在取樣長度內(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最高點和最低點。 Ry =ypmax+yvmax第四章 表面粗糙度 Ry =ypmax+yvmax第四章 表面粗糙度 兩相鄰

11、輪廓單峰的最高點在中線上的投影長兩相鄰輪廓單峰的最高點在中線上的投影長度度Si(Si(圖圖4 44)4)稱為輪廓單峰間距。在取樣長度內(nèi)，稱為輪廓單峰間距。在取樣長度內(nèi)，輪廓單峰間距的平均值，稱之為輪廓單峰間距的平均值，稱之為輪廓單峰平均間輪廓單峰平均間距距 S S。第四章 表面粗糙度 含有一個輪廓峰（與中線有交點的峰）和相含有一個輪廓峰（與中線有交點的峰）和相鄰輪廓谷（與中線有交點的谷）的一段中線長度鄰輪廓谷（與中線有交點的谷）的一段中線長度S Smm, ,在取樣長度內(nèi)，輪廓微觀不平度間距的平均值，在取樣長度內(nèi)，輪廓微觀不平度間距的平均值，稱之為稱之為輪廓微觀不平度間距的平均間距輪廓微觀不平度

12、間距的平均間距 。第四章 表面粗糙度 一根平行于中線且與輪廓峰頂線相距為一根平行于中線且與輪廓峰頂線相距為C C的的線與輪廓峰相截所得到的各段截線圖線與輪廓峰相截所得到的各段截線圖b bi i( (如圖如圖4 44)4)之和，稱之為之和，稱之為輪廓支承長度輪廓支承長度n np p 。 輪廓支承長度輪廓支承長度n np p 與取樣長度與取樣長度 l l 之比之比, ,稱之為稱之為輪廓支承長度率輪廓支承長度率 t tp p。 niippbllnt1%1001%100第四章 表面粗糙度 1 1、表面粗糙度的基本符（代）號、表面粗糙度的基本符（代）號 表面粗糙度的基本符（代）號有三種表面粗糙度的基本符

13、（代）號有三種 ，其基本，其基本符（代）號是由兩條不等長度的直線交于符（代）號是由兩條不等長度的直線交于60600 0，且與，且與工件表面成工件表面成60600 0。見表。見表4 47 7中的第一、二、四個代中的第一、二、四個代（符）號。（符）號。 在圖樣上表示表面粗糙度的符號有三種：在圖樣上表示表面粗糙度的符號有三種： a a為基本符號，表示表面可以用任何方法獲得；為基本符號，表示表面可以用任何方法獲得； b b表示表面是用去除材料的方法獲得的；表示表面是用去除材料的方法獲得的； c c表示表面是用不去除材料的方法獲得的。表示表面是用不去除材料的方法獲得的。 a b c第四章 表面粗糙度第四

14、章 表面粗糙度a a1 1、a a2 2 處為粗糙度高度參處為粗糙度高度參數(shù)的允許值（數(shù)的允許值（mm）；）；b b處標(biāo)注加工方法、鍍涂或處標(biāo)注加工方法、鍍涂或其它表面處理；其它表面處理；c c處標(biāo)出取樣長度（處標(biāo)出取樣長度（mmmm）；）；d d標(biāo)出加工紋理方向符號；標(biāo)出加工紋理方向符號；e e處標(biāo)出加工余量（處標(biāo)出加工余量（mmmm）；）；f f處標(biāo)出間距參數(shù)值（處標(biāo)出間距參數(shù)值（mmmm）或輪廓支承長度率?；蜉喞С虚L度率。 第四章 表面粗糙度 高度參數(shù)：當(dāng)選用高度參數(shù)：當(dāng)選用R Ra a時，只需在代號中標(biāo)出其參數(shù)時，只需在代號中標(biāo)出其參數(shù)值，值，“R Ra a”本身可以省略；本身可以省

15、略； 當(dāng)選用當(dāng)選用R Rz z或或R Ry y時，參數(shù)和參數(shù)值都應(yīng)標(biāo)出；時，參數(shù)和參數(shù)值都應(yīng)標(biāo)出； 當(dāng)允許實測值中，超過規(guī)定值的個數(shù)少于總數(shù)的當(dāng)允許實測值中，超過規(guī)定值的個數(shù)少于總數(shù)的16%16%時，應(yīng)在圖中標(biāo)注上限值和下限值。時，應(yīng)在圖中標(biāo)注上限值和下限值。 當(dāng)所有實測值不允許超過規(guī)定值時，應(yīng)在圖樣上當(dāng)所有實測值不允許超過規(guī)定值時，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注最大值或最小值。標(biāo)注最大值或最小值。 標(biāo)注時將其標(biāo)注在可見輪廓線、尺寸界線、引出標(biāo)注時將其標(biāo)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。被注表面。 取樣長度：如按

16、國標(biāo)選用，則可省略標(biāo)注；取樣長度：如按國標(biāo)選用，則可省略標(biāo)注； 表面加工紋理方向：指表面微觀結(jié)構(gòu)的主要方向，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。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見常見加工紋理方向符號見P P115115有關(guān)規(guī)定。有關(guān)規(guī)定。第四章 表面粗糙度第四章 表面粗糙度 評定參數(shù)的選擇：如無特殊要求，一般僅選評定參數(shù)的選擇：如無特殊要求，一般僅選用高度參數(shù)。推薦優(yōu)先選用用高度參數(shù)。推薦優(yōu)先選用R Ra a值，因為值，因為R Ra a能充分能充分反映零件表面輪廓的特征。以下情況下例外：反映零件表面輪廓

17、的特征。以下情況下例外： 當(dāng)表面過于粗糙（當(dāng)表面過于粗糙（R Ra a6.36.3mm）或過于光滑或過于光滑（ R Ra a 0.025 0.025 mm ）時，可選用）時，可選用R Rz z，因為此范因為此范圍便于選擇用于測量圍便于選擇用于測量R Rz z的儀器測量。的儀器測量。 當(dāng)零件材料較軟時，因為當(dāng)零件材料較軟時，因為R Ra a一般采用觸針測一般采用觸針測量。量。 當(dāng)測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、當(dāng)測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的表面，可選用儀表的小元件的表面，可選用R Ry y值。值。第四章 表面粗糙度 表面粗糙度參數(shù)值的總的選擇原則是：表面粗糙度參數(shù)值的總

18、的選擇原則是：在滿足零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)值件表面功能要求的前提下，盡量選取較大的參數(shù)值。 一般原則是：一般原則是： 同一零件上，工作表面比非工作表面的表面粗糙同一零件上，工作表面比非工作表面的表面粗糙度參數(shù)值要小些。度參數(shù)值要小些。 摩擦表面比非摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要小摩擦表面比非摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要小些；滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)些；滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要小些；運(yùn)動速度高、單位壓力大的摩擦表面，應(yīng)值要小些；運(yùn)動速度高、單位壓力大的摩擦表面，應(yīng)比運(yùn)動速度低、單位壓力小的摩擦表面的表面粗糙度比運(yùn)動速度低、單位壓

19、力小的摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要小些。參數(shù)值要小些。第四章 表面粗糙度 受循環(huán)載荷的表面以及易引起應(yīng)力集中受循環(huán)載荷的表面以及易引起應(yīng)力集中的部分（如圓角、溝槽），表面粗糙度參數(shù)值的部分（如圓角、溝槽），表面粗糙度參數(shù)值要小。要小。 配合性質(zhì)要求高的結(jié)合表面，配合間隙配合性質(zhì)要求高的結(jié)合表面，配合間隙小的配合表面以及要求連接可靠，受重載的過小的配合表面以及要求連接可靠，受重載的過盈配合表面等，都應(yīng)該取較小的表面粗糙度參盈配合表面等，都應(yīng)該取較小的表面粗糙度參數(shù)值。數(shù)值。 配合性質(zhì)相同，零件尺寸愈小則表面粗配合性質(zhì)相同，零件尺寸愈小則表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)愈?。煌痪鹊燃?，小尺寸比糙度參數(shù)值應(yīng)愈

20、??；同一精度等級，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度參數(shù)值要小些。大尺寸、軸比孔的表面粗糙度參數(shù)值要小些。第四章 表面粗糙度 可用類比法來確定。一般尺寸公差、表面形可用類比法來確定。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(jī)床的手輪或手柄。在確定的函數(shù)關(guān)系。如機(jī)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，一般情況下，它們之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，設(shè)形狀公差為設(shè)形狀公差為T T，尺寸公差為尺寸公差為ITIT，它們之間的關(guān)它們之間的關(guān)系可參照以下對應(yīng)關(guān)系：系可參照以下對應(yīng)關(guān)系： 若若T0.6 ITT0.6

21、IT， 則則R Ra a0.05 IT0.05 IT； R Rz z 0.2 IT 0.2 IT T0.4 IT T0.4 IT， 則則R Ra a0.025 IT0.025 IT； R Rz z 0.1 IT 0.1 IT T0.25 IT T0.25 IT，則則R Ra a0.012 IT0.012 IT； R Rz z 0.05 IT 0.05 IT T T0.25 IT0.25 IT，則則R Ra a0.15 T0.15 T； R Rz z 0.6 0.6 第四章 表面粗糙度 比較法：比較法：將被測表面和表面粗糙度樣板直接將被測表面和表面粗糙度樣板直接進(jìn)行比較，多用于車間，評定表面粗糙度值較大