第五章表面粗糙度輪廓及檢測

1、 第五章 表面粗糙度輪廓及其檢測1 表面粗糙度輪廓的基本概念表面粗糙度輪廓的基本概念2 表面粗糙度輪廓的評定表面粗糙度輪廓的評定3 表面粗糙度輪廓的技術要求表面粗糙度輪廓的技術要求4 表面粗糙度輪廓技術要求在零件圖上表面粗糙度輪廓技術要求在零件圖上 的標注的標注5 表面粗糙度輪廓的檢測表面粗糙度輪廓的檢測 1 表面粗糙度輪廓的表面粗糙度輪廓的 基本概念基本概念一、表面粗糙度輪廓的界定一、表面粗糙度輪廓的界定 圖圖5-1 被加工零件表面的形狀是復雜的，一般包括表面被加工零件表面的形狀是復雜的，一般包括表面粗糙度、表面波紋度和形狀誤差，可以按波距粗糙度、表面波紋度和形狀誤差，可以按波距（波形起伏間

2、距）（波形起伏間距）來劃分：來劃分： n波距波距1mm 屬于屬于表面粗糙度表面粗糙度n波距波距在在110mm 屬于屬于表面波紋度表面波紋度n波距波距10mm 屬于屬于形狀誤差形狀誤差 圖圖5-2二、表面粗糙度輪廓對零件工作性能的影響二、表面粗糙度輪廓對零件工作性能的影響1、對耐磨性的影響對耐磨性的影響：相互運動的兩個零件表面越粗糙，則它們的磨損就越快。2、對配合性質穩(wěn)定性的影響對配合性質穩(wěn)定性的影響：相互配合的孔、軸表面上的微小峰被去掉后，它們的配合性質會發(fā)生變化。3、對耐疲勞性的影響對耐疲勞性的影響4、對抗腐蝕性的影響對抗腐蝕性的影響此外，表面粗糙度輪廓對機械聯(lián)接的密封性和零件的美觀等也有很

3、大的影響。 2 表面粗糙度輪廓的評定表面粗糙度輪廓的評定一、取樣長度、評定長度及傳輸帶一、取樣長度、評定長度及傳輸帶 1. 取樣長度取樣長度lr 規(guī)定取樣長度，是為了規(guī)定取樣長度，是為了抑制或減弱波紋度、排除宏觀形狀誤差對表抑制或減弱波紋度、排除宏觀形狀誤差對表 面粗糙度輪廓測量的影響，面粗糙度輪廓測量的影響，取樣長度取樣長度是用于判別被評定輪廓的不規(guī)是用于判別被評定輪廓的不規(guī) 則特征的則特征的X X軸方向上的長度。軸方向上的長度。（標準取樣長度的數(shù)值見附表（標準取樣長度的數(shù)值見附表5-15-1）。）。 2. 2. 評定長度評定長度 lnln 由于零件表面的微小峰、谷的不均勻性，在表面輪廓不同

4、位由于零件表面的微小峰、谷的不均勻性，在表面輪廓不同位 置的取樣長度上的表面粗糙度輪廓測量值不盡相同置的取樣長度上的表面粗糙度輪廓測量值不盡相同。因此，為了。因此，為了 更可靠地反映表面粗糙度輪廓的特性，應測量連續(xù)的幾個取樣長更可靠地反映表面粗糙度輪廓的特性，應測量連續(xù)的幾個取樣長 度上的表面粗糙度輪廓。這些連續(xù)的幾個取樣長度稱為評定長度上的表面粗糙度輪廓。這些連續(xù)的幾個取樣長度稱為評定長 度，它是用于判別被評定輪廓特征的度，它是用于判別被評定輪廓特征的X X軸方向上的長度。軸方向上的長度。標準的標準的 lnln =5 =5 lrlr 。 圖圖5-33. 傳輸帶傳輸帶 長波輪廓濾波器的截止波長

5、長波輪廓濾波器的截止波長c = lr 短波輪廓濾波器的截止波長短波輪廓濾波器的截止波長s （ 截止波長截止波長s和和c的標準化值由附表的標準化值由附表5-1查取查?。└奖砀奖?1 輪廓算術平均偏差輪廓算術平均偏差Ra、輪廓最大高度、輪廓最大高度Rz和輪廓單元的平和輪廓單元的平均寬度均寬度Rsm，標準取樣長度和標準評定長度（摘自標準取樣長度和標準評定長度（摘自GB/T 13012009、 GB/T 106102009）、）、 表示濾波器傳輸帶表示濾波器傳輸帶s c 這兩個極限值這兩個極限值的標準化值取自的標準化值取自GB/T 60622002。 二、表面粗糙度輪廓的中線二、表面粗糙度輪廓的中線

6、為了定量地評定表面粗糙度輪廓，首先應確定一條中為了定量地評定表面粗糙度輪廓，首先應確定一條中線。以中線為基礎來計算各種評定參數(shù)的數(shù)值。線。以中線為基礎來計算各種評定參數(shù)的數(shù)值。 1. 輪廓的最小二乘中線輪廓的最小二乘中線（圖（圖5-4） 在一個取樣長度在一個取樣長度lr范圍內，輪廓的最小二乘中線使輪廓范圍內，輪廓的最小二乘中線使輪廓上各點至該線的距離的平方之和為最小，即：上各點至該線的距離的平方之和為最小，即： 圖圖5-4 2. 輪廓的算術平均中線輪廓的算術平均中線（圖（圖5-5） 在一個取樣長度在一個取樣長度lr范圍內，輪廓的算術平均中線將實際范圍內，輪廓的算術平均中線將實際輪廓劃分為上、下

7、兩部分，使上部分各個峰面積之和等輪廓劃分為上、下兩部分，使上部分各個峰面積之和等于下部分各個谷面積之和，即于下部分各個谷面積之和，即 圖圖5-5 三、表面粗糙度的評定參數(shù)三、表面粗糙度的評定參數(shù) 1. 輪廓算術平均偏差輪廓算術平均偏差a 在一個取樣長度在一個取樣長度lr范圍內，被評定輪廓上各點至輪廓中范圍內，被評定輪廓上各點至輪廓中線的縱坐標值的絕對值的算術平均值，即線的縱坐標值的絕對值的算術平均值，即 Ra Ra能充分反映表面微觀幾何形狀高度方面的特性，但能充分反映表面微觀幾何形狀高度方面的特性，但因受計量器具功能的限制，不用作過于粗糙或太光滑的因受計量器具功能的限制，不用作過于粗糙或太光滑

8、的表面的評定參數(shù)。表面的評定參數(shù)。niiznRa112.2.輪廓最大高度輪廓最大高度RzRz 在一個取樣長度在一個取樣長度lr范圍范圍內，被評定輪內，被評定輪廓上各個極點至中線的距離中，最大輪廓上各個極點至中線的距離中，最大輪廓峰高廓峰高RpRp與與最大輪廓谷深最大輪廓谷深RvRv之和的高度，之和的高度，即：即： RzRzRp+RVRp+RV 圖圖5-6 5-6 表面粗糙度輪廓的最大高度表面粗糙度輪廓的最大高度 RzRz對某些表面上不允許出現(xiàn)較深的加工痕跡和小零件的表面對某些表面上不允許出現(xiàn)較深的加工痕跡和小零件的表面質量有實用意義。質量有實用意義。 3. 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度

9、（間距參數(shù)，圖（間距參數(shù)，圖5-7） 一個輪廓峰與相鄰的輪廓谷的組合叫做輪廓單元，在一一個輪廓峰與相鄰的輪廓谷的組合叫做輪廓單元，在一個取樣長度個取樣長度lr范圍內，中線與各個輪廓單元相交線段的寬度范圍內，中線與各個輪廓單元相交線段的寬度（輪廓的寬度（輪廓的寬度Xsi）的平均值）的平均值RSm，即即misiXmRSm11圖圖5-7 在零件圖上，對零件某一表面的表面粗糙度在零件圖上，對零件某一表面的表面粗糙度輪廓要求，按需要選擇輪廓要求，按需要選擇Ra或或Rz標注。標注。 RSm 屬于附加評定參數(shù)，只能與屬于附加評定參數(shù)，只能與Ra或或Rz同同時選用，不能獨立采用。時選用，不能獨立采用。3 表面

10、粗糙度輪廓的技術要求表面粗糙度輪廓的技術要求 一、表面粗糙度輪廓技術要求的內容一、表面粗糙度輪廓技術要求的內容 在零件圖上規(guī)定表面粗糙度輪廓的技術要求時，必須在零件圖上規(guī)定表面粗糙度輪廓的技術要求時，必須標注標注幅度幅度參數(shù)符號及允許值，同時還應標注傳輸帶、取參數(shù)符號及允許值，同時還應標注傳輸帶、取樣長度、評定長度的數(shù)值（若默認采用標準化值，則不樣長度、評定長度的數(shù)值（若默認采用標準化值，則不標注）、極限值判斷規(guī)則（若默認采用標注）、極限值判斷規(guī)則（若默認采用16%規(guī)則，則不規(guī)則，則不標注）。標注）。 必要時可以標注補充要求，如表面加工紋理及方向、必要時可以標注補充要求，如表面加工紋理及方向、

11、加工余量、附加的加工余量、附加的RSm等。等。二、表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)的選擇二、表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)的選擇 在機械零件精度設計中，對于表面粗糙度輪廓在機械零件精度設計中，對于表面粗糙度輪廓的技術要求，通常的技術要求，通常只給出幅度參數(shù)符號（只給出幅度參數(shù)符號（RaRa或或RzRz）及極限值）及極限值，而其他要求則采用默認的標準，而其他要求則采用默認的標準化值?；?。 一般采用一般采用Ra Ra 作為評定參數(shù)。作為評定參數(shù)。 對于極光滑和對于極光滑和粗糙的表面，不能用粗糙的表面，不能用RaRa儀器測量，而采用儀器測量，而采用RzRz作作為評定參數(shù)。為評定參數(shù)。 一般來說一般來說 ，零件表面粗

12、糙度輪廓參數(shù)值越小，它的工，零件表面粗糙度輪廓參數(shù)值越小，它的工作性能就越好，使用壽命也越長，但不能不顧及加工成作性能就越好，使用壽命也越長，但不能不顧及加工成本來追求過小的參數(shù)值。因此，滿足功能要求的前提下本來追求過小的參數(shù)值。因此，滿足功能要求的前提下，參數(shù)的允許值盡量大，以減小加工難度，降低生產成，參數(shù)的允許值盡量大，以減小加工難度，降低生產成本。本。 表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)允許值的選用原則如下：表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)允許值的選用原則如下：（1）同一零件上，工作表面的粗糙度輪廓參數(shù)值通常比）同一零件上，工作表面的粗糙度輪廓參數(shù)值通常比 非工作表面小。非工作表面小。（2）摩擦表面的粗糙度輪

13、廓參數(shù)值應比非摩擦表面小。）摩擦表面的粗糙度輪廓參數(shù)值應比非摩擦表面小。（3）相對運動速度高、單位面積壓力大、承受交變應力）相對運動速度高、單位面積壓力大、承受交變應力 作用的表面的粗糙度輪廓參數(shù)允許值都應小。作用的表面的粗糙度輪廓參數(shù)允許值都應小。（4）對于要求配合性質穩(wěn)定的小間隙配合和承受重載荷）對于要求配合性質穩(wěn)定的小間隙配合和承受重載荷的過盈配合，它們的孔、軸的表面粗糙度輪廓參數(shù)允的過盈配合，它們的孔、軸的表面粗糙度輪廓參數(shù)允許值應小。許值應小。（5）在確定表面粗糙度輪廓參數(shù)允許值時，應注意它與）在確定表面粗糙度輪廓參數(shù)允許值時，應注意它與尺寸公差、形狀公差協(xié)調。尺寸公差、形狀公差協(xié)調

14、。（6）凡有關標準業(yè)已對表面粗糙輪廓技術要求作出具體）凡有關標準業(yè)已對表面粗糙輪廓技術要求作出具體規(guī)定的特定表面，應按該標準的規(guī)定來確定其表面粗規(guī)定的特定表面，應按該標準的規(guī)定來確定其表面粗糙度輪廓參數(shù)允許值。糙度輪廓參數(shù)允許值。（7）對于防腐蝕、密封性要求高的表面以及要求外表美）對于防腐蝕、密封性要求高的表面以及要求外表美觀的表面，其粗糙度輪廓參數(shù)允許值應小。觀的表面，其粗糙度輪廓參數(shù)允許值應小。表面粗糙度輪廓參數(shù)常用類比法，見表面粗糙度輪廓參數(shù)常用類比法，見P123表表5-2選用實例選用實例4 表面粗糙度輪廓技術要求在零件表面粗糙度輪廓技術要求在零件 圖上的標注圖上的標注一、表面粗糙度輪廓

15、的基本圖形符號和完整一、表面粗糙度輪廓的基本圖形符號和完整圖形符號圖形符號 繪制機械零件圖時，需要使用繪制機械零件圖時，需要使用1個基本圖形符個基本圖形符號和號和3個完整圖形符號，來標注表面粗糙度輪廓各個完整圖形符號，來標注表面粗糙度輪廓各種不同的技術要求。種不同的技術要求。 （a）圖為基本圖形符號。）圖為基本圖形符號。 （b）圖為用于任何工藝的完整圖形符號。）圖為用于任何工藝的完整圖形符號。 （c）圖為用于去除材料的完整圖形符號。）圖為用于去除材料的完整圖形符號。 （d）圖為用于不去除材料的完整圖形符號。）圖為用于不去除材料的完整圖形符號。 （a） （b） （c） （d） 圖圖5-8 二、表

16、面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形二、表面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形 符號上的標注符號上的標注 1. 表面粗糙度輪廓各項技術要求在完整圖形符表面粗糙度輪廓各項技術要求在完整圖形符 號上的標注位置號上的標注位置 在完整圖形符號的周圍標注評定參數(shù)的符號及極限值在完整圖形符號的周圍標注評定參數(shù)的符號及極限值和其他技術要求。各項技術要求應分別標注在該符號周和其他技術要求。各項技術要求應分別標注在該符號周圍的指定位置上。圍的指定位置上。 在周圍在周圍標注了技術要求的完整圖形符號稱為表面粗糙標注了技術要求的完整圖形符號稱為表面粗糙度輪廓代號，簡稱粗糙度代號。度輪廓代號，簡稱粗糙度代號。 位置位置a：下列符號

17、和數(shù)值排成一行下列符號和數(shù)值排成一行 位置位置b：附加評定參數(shù)：附加評定參數(shù)（如（如RSm，mm）位置位置c：加工方法：加工方法位置位置d：表面紋理：表面紋理位置位置e：加工余量（：加工余量（mm） 圖圖5-9上、下限值符號上、下限值符號 傳輸帶數(shù)值傳輸帶數(shù)值/幅度參數(shù)符號幅度參數(shù)符號 評定長度值評定長度值 極限值判斷規(guī)則極限值判斷規(guī)則(空格空格) 幅度參數(shù)極限值幅度參數(shù)極限值(m) 2. 表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)極限值的標注表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)極限值的標注 （1）標注極限值中的一個數(shù)值且默認為上限值（圖）標注極限值中的一個數(shù)值且默認為上限值（圖5-10） 圖圖5-10 （2）同時標注上、下限

18、值（圖）同時標注上、下限值（圖5-11） 圖圖5-11 3. 極限值判斷規(guī)則的標注極限值判斷規(guī)則的標注 （1）16%規(guī)則（圖規(guī)則（圖5-10、圖、圖5-11） 16%規(guī)則是表面粗糙度輪廓技術要求中的默認規(guī)則。含義為同一規(guī)則是表面粗糙度輪廓技術要求中的默認規(guī)則。含義為同一評定長度范圍內幅度參數(shù)所有的實測值中評定長度范圍內幅度參數(shù)所有的實測值中,大于上限值人個數(shù)少于總數(shù)大于上限值人個數(shù)少于總數(shù)的的16%,且小于下限值的個數(shù)少于總數(shù)的且小于下限值的個數(shù)少于總數(shù)的16%.則認為合格則認為合格.若采用，則若采用，則圖樣上不需注出。圖樣上不需注出。 （2）最大規(guī)則（圖）最大規(guī)則（圖5-12、圖、圖5-13

19、） 在幅度參數(shù)符號在幅度參數(shù)符號Ra或或Rz的后面標注一個的后面標注一個“max”的標記。的標記。 圖圖5-12 圖圖5-13 4. 傳輸帶和取樣長度、評定長度的標注傳輸帶和取樣長度、評定長度的標注 需要指定傳輸帶時，傳輸帶需要指定傳輸帶時，傳輸帶（mm）標注在幅度參數(shù)符號的前面，標注在幅度參數(shù)符號的前面，并用斜線并用斜線“/”隔開（圖隔開（圖5-14a、b、c）。）。c =lr。 圖圖5-14 需要指定評定長度時，則應在幅度參數(shù)符號的后面注寫取樣長度的需要指定評定長度時，則應在幅度參數(shù)符號的后面注寫取樣長度的個數(shù)（圖個數(shù)（圖5-15a、b）。）。 圖圖5-15 5. 表面紋理的標注表面紋理的

20、標注 需要標注表面紋理及其方向時，則應采用規(guī)定的符號需要標注表面紋理及其方向時，則應采用規(guī)定的符號（圖（圖5-16）進行標注。）進行標注。圖圖5-16 6. 附加評定參數(shù)和加工方法的標注附加評定參數(shù)和加工方法的標注 需要標注附加評定參數(shù)或（和）加工方法時的標注示需要標注附加評定參數(shù)或（和）加工方法時的標注示例見圖例見圖5-17。該圖亦為表面粗糙度輪廓各項技術要求在完。該圖亦為表面粗糙度輪廓各項技術要求在完整圖形符號上標注的示例。整圖形符號上標注的示例。 圖圖5-17 7. 加工余量的標注加工余量的標注 圖圖5-18 三、表面粗糙度輪廓代號在零件圖標注三、表面粗糙度輪廓代號在零件圖標注 的規(guī)定和

21、方法的規(guī)定和方法 1. 一般規(guī)定一般規(guī)定 粗糙度代號盡可能標注在注了相應的尺寸及其極限偏差的同一粗糙度代號盡可能標注在注了相應的尺寸及其極限偏差的同一視圖上。視圖上。 粗糙度代號上的各種符號和數(shù)字的注寫和讀取方向應與尺寸的粗糙度代號上的各種符號和數(shù)字的注寫和讀取方向應與尺寸的注寫和讀取方向一致。注寫和讀取方向一致。 粗糙度代號的尖端必須從材料外指向并接觸零件表面粗糙度代號的尖端必須從材料外指向并接觸零件表面。 2. 常規(guī)標注方法常規(guī)標注方法 （1 1）標注在可見輪廓線上或其延長線、尺寸界線上，必要時，）標注在可見輪廓線上或其延長線、尺寸界線上，必要時，表面結構符號也可用帶箭頭或黑點的指引線引出

22、標注示例見圖表面結構符號也可用帶箭頭或黑點的指引線引出標注示例見圖5-19a5-19a、b b，圖，圖5-205-20，圖，圖5-215-21，圖，圖5-22a5-22a、b b，圖，圖5-23a5-23a、b b。 圖圖5-195-19 圖圖5-205-20 圖圖5-215-21 圖圖5-225-22（2 2）標注在特征尺寸的尺寸線上）標注在特征尺寸的尺寸線上 在不致引起誤解時，表面結構要求可以標注在給定的尺寸線上在不致引起誤解時，表面結構要求可以標注在給定的尺寸線上 （3 3）標注在形位公差的框格上）標注在形位公差的框格上 表面結構要求可標注在形位公差框格的上方表面結構要求可標注在形位公差

23、框格的上方 圖圖5-235-23 3. 簡化標注的規(guī)定方法簡化標注的規(guī)定方法 當零件的某些表面當零件的某些表面（或多數(shù)表面）（或多數(shù)表面）具有相同的技術要求時，具有相同的技術要求時，對這些表面的技術要求可以用特定符號（圖對這些表面的技術要求可以用特定符號（圖5-245-24），統(tǒng)一標注在），統(tǒng)一標注在零件圖的標題欄附近，省略對這些表面分別標注。零件圖的標題欄附近，省略對這些表面分別標注。大多數(shù)表面有相同表面結構要求的簡化注法（一）大多數(shù)表面有相同表面結構要求的簡化注法（一） 圖圖5-245-24 大多數(shù)表面有相同表面結構要求的簡化注法（二）大多數(shù)表面有相同表面結構要求的簡化注法（二） (2)(2)多個表面有共同要求的注法多個表面有共同要求的注法 當多個表面具有相同的表面結構要求或圖紙空間有當多個表面具有相同的表面結構要求或圖紙空間有限時，可以采用簡化注法。限時，可以采用簡化注法。用帶字母的完整符號的簡化注法用帶字母的完整符號的簡化注法只用表面結構符號的簡化注法只用表面結構符號的簡化注法 （3 3）工件輪廓各表面的圖形符號）工件輪廓各表面的圖形符號 當在圖樣某個視圖上構成封閉輪廓的各表面有相同的表面結構當在圖樣某個視圖上構成封閉輪廓的各表面有相同的表面結構要求時，應在完整圖形符號上加一圓圈，標注在圖樣中工件的封閉要求時，應在完整圖形符號上加一圓圈，標注在