材料性能及其加工第14章 表面粗糙度

第14章表面粗糙度本章知識(shí)點(diǎn)先導(dǎo)案例第一節(jié)主要術(shù)語及評(píng)定參數(shù)第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇第三節(jié)表面粗糙度代號(hào)及其注法知識(shí)擴(kuò)展先導(dǎo)案例解決本章小結(jié)思考題腑澇坎玖領(lǐng)饞爪忌爛樊逛瑟淆袍痞代肄賢循果鯨夠腎鉻窄你薄趕每紋舒夏材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度本章知識(shí)點(diǎn)1．掌握表面粗糙度的術(shù)語及參數(shù)。2．掌握表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇。3．了解表面粗糙度的代號(hào)及其標(biāo)注法。返回霜繃火嗆炊偉寐麥誣松破鎮(zhèn)良孜攫架獲且域掃歐慶攻礙音桑繃屑繁札藥庸材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度先導(dǎo)案例試分析路面與桌面哪個(gè)更光滑，為什么？經(jīng)加工的零件表面，其實(shí)際輪廓總會(huì)存在誤差。如圖14-1（a）所示為一個(gè)加工表面經(jīng)過適當(dāng)放大后反映出的誤差情況。根據(jù)誤差的性質(zhì)和成因的不同，通?？煞纸鉃楸砻娲植诙龋úň?lt;1mm）、表面波度（1mm≤波距≤10mm）和形狀誤差（波距>10mm），如圖14-1（b）、（c）、（d）所示。表面粗糙度是指加工表面上具有較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。這種情況，是由于在加工過程中，刀具從零件表面上分離材料時(shí)的塑性變形、機(jī)械振動(dòng)及刀具與被加工表面的摩擦而產(chǎn)生的，因其起伏甚微，故可稱其為微觀不平度。這種微觀的不平對(duì)零件摩擦、磨損、抗疲勞、抗腐蝕，以及零件間的配合性能等有很大影響。不平的程度越下一頁返回原役囂尊擺泳鞋膳火氏富曲奔俱州桿嬌營放決渝叭灤氓乓撻燎避坯竅羌彰材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度先導(dǎo)案例大，則零件的表面性能越差，反之，則表面性能越高，但加工費(fèi)用也必將隨之增加。因此，國家標(biāo)準(zhǔn)擬定了零件表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)，以便在保證使用功能的前提下，選用較為經(jīng)濟(jì)的評(píng)定參數(shù)值。上一頁返回渴淄掛鉻面任罕糜薪渡沾傍環(huán)聘向假限雹琵孝柬尼姓久力思囪臉隸浮柞馳材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第一節(jié)主要術(shù)語及評(píng)定參數(shù)一、主要術(shù)語1．取樣長度e取樣長度是指用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線長度。它至少包含5個(gè)輪廓峰和谷，其方向與輪廓總的走向一致，如圖14-2所示。規(guī)定取樣長度的目的在于限制和減弱其他幾何形狀誤差，特別是表面波度對(duì)測(cè)量的影響。表面越粗糙，取樣長度就越大。2．評(píng)定長度en由于加工表面有著不同程度的不均勻性，為了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性，規(guī)定在評(píng)定時(shí)所必需的一段表面長度，它包括一個(gè)或數(shù)個(gè)取樣長度，稱為評(píng)定長度。下一頁返回饋速低邦茂船絲翠也墟罰沒癸峭戊泵條紅議果癟懸瀾莫招惦德療那窘右冊(cè)材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇一般取ln=5l，若被測(cè)表面比較均勻，可選ln<5l；若均勻性差，可選ln>5l。3．中線中線是指具有幾何輪廓形狀，并劃分輪廓的基準(zhǔn)線。二、評(píng)定參數(shù)反映表面粗糙度大小的特征參數(shù)有：最大輪廓峰高rp，輪廓最大高度rz，輪廓點(diǎn)高度rt，輪廓算術(shù)平均偏差ra等。以下介紹常用參數(shù)ra和rz。1．輪廓算術(shù)平均偏差ra在取樣長度l內(nèi)，縱坐標(biāo)值z(mì)（x）絕對(duì)值的算術(shù)平均值稱為輪廓算術(shù)平均偏差，如圖14-2所示上一頁下一頁返回沏詢崎廢篆厲瞬察熬緞倚屎猜假腮哆卯規(guī)曼名卻舊咯原析伍嗡濺滄吵秘鷹材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

第一節(jié)主要術(shù)語及評(píng)定參數(shù)ra用公式表示為或近似為ra的數(shù)值越大，表面越粗糙。ra能客觀地反映表面微觀幾何形狀特征。上一頁下一頁返回存貍簿要竹絲剮峪枷毆爍孤買惶厲逞汐亦漁壁嗓鴉詩叮攀酌詛膀磨疾逼摔材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

第一節(jié)主要術(shù)語及評(píng)定參數(shù)2．輪廓最大高度rz在一個(gè)取樣長度內(nèi)最大輪廓峰高和最大輪廓谷深之和的高度稱為輪廓最大高度rz，如圖14-3所示。rz的數(shù)值越大，表面加工痕跡越深。國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1031—2006規(guī)定，高度特征參數(shù)是基本評(píng)定參數(shù)，而間距和形狀特征參數(shù)都是附加評(píng)定參數(shù)。表面粗糙度的ra、rz參數(shù)值見表14-1和表14-2所列。上一頁返回尾奴紗弊蠻容歷湯坦喳浙擰逮娥禮聘誡耐鉛靠狼榨訪略君藐駱處梢稗背頓材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇一、對(duì)零件功能的影響1．對(duì)摩擦和磨損的影響零件實(shí)際表面越粗糙，則摩擦系數(shù)越大，因摩擦而消耗的能量也越大。表面越粗糙，配合表面間的實(shí)際有效接觸面積越小，單位面積壓力增大，表面易磨損，從而影響機(jī)械傳動(dòng)效率和零件使用壽命。但過于光滑的表面卻不利于潤滑油的儲(chǔ)存，還會(huì)增加兩表面間的分子吸附作用，磨損也會(huì)加劇。2．對(duì)工作精度的影響表面粗糙不平，不僅會(huì)降低機(jī)器或儀器零件運(yùn)動(dòng)的靈敏性，而且由于粗糙表面的實(shí)際有效接觸面積小，表面層接觸剛度變差，還會(huì)影響機(jī)器工作精度的持久性。下一頁返回久價(jià)煉無迂埔撾宴炮蒙倦腺頌薛插壞估隧差船癸芋墳話坦慈嚏怪氫貯庫鉗材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇3．對(duì)配合性質(zhì)的影響表面粗糙度會(huì)影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性，對(duì)于間隙配合，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面因粗糙而迅速磨損，使間隙增大，特別對(duì)小尺寸的配合，影響更大。對(duì)于過盈配合，表面輪廓峰頂在裝配時(shí)易被擠平，實(shí)際有效過盈減小，降低連接強(qiáng)度。4．對(duì)零件強(qiáng)度的影響零件表面越粗糙，對(duì)應(yīng)力集中越敏感，特別是在交變載荷作用下，影響更為嚴(yán)重，使零件表面產(chǎn)生裂痕而導(dǎo)致?lián)p壞，故在零件的溝槽或圓角處的表面粗糙度應(yīng)小。5．對(duì)抗腐蝕性的影響表面越粗糙，凹谷越深，越易積聚含腐蝕性物質(zhì)，向零件表面層內(nèi)滲透，使腐蝕加劇。上一頁下一頁返回祭皇孝雖妹酚增擴(kuò)哆眷閏奈傳姑爺陀規(guī)起火踞瞧綻裴蔬厚襄誡派徐解暇蚜材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇表面粗糙度對(duì)零件其他使用性能，如對(duì)結(jié)合面的密封性，對(duì)流體流動(dòng)的阻力、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能以及對(duì)機(jī)器、儀器的外觀質(zhì)量等都有很大影響。二、表面粗糙度的選擇零件表面粗糙度的選擇，主要包括評(píng)定參數(shù)和參數(shù)值的大小選擇。選擇時(shí)，首先應(yīng)滿足零件表面的功能要求，同時(shí)還要考慮實(shí)際工藝的可能性和經(jīng)濟(jì)性。1．評(píng)定參數(shù)和參數(shù)值的選擇ra、rz都是用于評(píng)定表面粗糙垂直幅度的高度參數(shù)。ra的概念直觀，基本上表征了零件表面的輪廓特征，反映輪廓的信息多，在儀器上（如表面粗糙度檢查儀）能進(jìn)行自動(dòng)上一頁下一頁返回蛇及街峽殲復(fù)氈杖林嘗盡肥翻蔽霓怨譜挑啃解餐肋屏冪姻捍割蹤買殖啪線材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇測(cè)量，測(cè)量效率高，測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，并能描繪出表面粗糙度曲線。由于受儀器結(jié)構(gòu)和測(cè)針的曲率半徑的限制，目前只能測(cè)量ra的0.02～8μm的值，故標(biāo)準(zhǔn)推薦在常用數(shù)值范圍內(nèi)（ra為0.025～6.3μm，rz為0.1～25μm）優(yōu)先選用評(píng)定參數(shù)ra，超出此范圍就需選用評(píng)定參數(shù)rz。rz在取樣長度內(nèi)只考慮一個(gè)最高峰和最低谷，反映輪廓的信息不如ra全面。但rz的測(cè)量與計(jì)算比較簡(jiǎn)單可靠，它在評(píng)定某些不允許出現(xiàn)較大的加工痕跡的零件表面和小零件表面時(shí)，有突出的實(shí)用意義。對(duì)疲勞強(qiáng)度來說，零件表面只要有深的痕紋，就易于產(chǎn)生疲勞裂紋而導(dǎo)致?lián)p壞，對(duì)此情況應(yīng)選用評(píng)定參數(shù)rz與ra并列使用。因?yàn)楦叨葏?shù)是基本評(píng)定參數(shù)，所以零件表面都應(yīng)選擇高度參數(shù)。只有少數(shù)特殊零件的重要表面有特殊使用要求時(shí)，才附加選擇間距參數(shù)和（或）形狀特性參數(shù)。上一頁下一頁返回嘻陜忙冰蠱陣且茵膳熔棱卞千酪怒剁綏在誰俄揖諸蠅柄賺瓢瞬害增吻裳闊材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇表面粗糙度數(shù)值愈小即評(píng)定參數(shù)值愈小，零件的工作性能愈好，使用壽命也愈長。但不可認(rèn)為表面粗糙度數(shù)值愈小愈好，為了獲得粗糙度值小的表面，則零件需要經(jīng)過復(fù)雜的工藝過程，加工成本隨之急劇增高。因此，在滿足使用性能要求的前提下，應(yīng)盡可能選用較大的粗糙度數(shù)值。高度參數(shù)值應(yīng)優(yōu)先選用表14-1和表14-2所列基本系列。2．表面粗糙度的選擇方法表面粗糙度的選擇方法也分為計(jì)算法、實(shí)驗(yàn)法和類比法三種。常用的是類比法。類比法是參考實(shí)踐證明為合理的類似零件作依據(jù)，經(jīng)分析比較具體使用要求及工作條件后，確定設(shè)計(jì)零件表面粗糙度的有關(guān)評(píng)定參數(shù)的允許值。表14-3可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。上一頁下一頁返回鉤鳳雀敵鴿桐偷彝疤徘掐蠶民歲劇堵則輕源界抓掙漣解布勘住鷗碘借坡堤材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第二節(jié)表面粗糙度對(duì)零件功能的影響及其選擇3．表面粗糙度的選擇原則（1）同一零件上，工作表面的粗糙度應(yīng)比非工作表面要求嚴(yán)。（2）對(duì)于摩擦面，速度愈高，單位面積壓力愈大，則表面粗糙度值應(yīng)愈小，尤其是對(duì)滾動(dòng)摩擦表面，要求更嚴(yán)。（3）受交變載荷時(shí)，特別是在零件圓角、溝槽處表面粗糙度要求應(yīng)嚴(yán)。（4）同一公差等級(jí)時(shí)，軸比孔的表面粗糙度應(yīng)嚴(yán)。（5）要求配合性質(zhì)穩(wěn)定可靠時(shí)，表面粗糙度要求應(yīng)嚴(yán)。（6）在確定零件配合表面的粗糙度時(shí)，應(yīng)與尺寸公差、形位公差相協(xié)調(diào)，一般是尺寸公差＞形位公差＞表面粗糙度值rz。上一頁返回?cái)_夫砂彭店烈悲部摹通峻曠嬌貧抑粉暈互資瀕妥泊恰更散乖搔竄凹趴瓤照材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第三節(jié)表面粗糙度代號(hào)及其注法gb/t131—1993對(duì)表面粗糙度的符號(hào)、代號(hào)及其標(biāo)注作了規(guī)定，現(xiàn)就其基本內(nèi)容作簡(jiǎn)要介紹。一、表面粗糙度符號(hào)圖樣上所標(biāo)注的表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)是該表面完工后的要求。有關(guān)表面粗糙度的各項(xiàng)規(guī)定應(yīng)按功能要求給定。若僅需要加工（采用去除材料的方法或不去材料的方法）但對(duì)表面粗糙度的其他規(guī)定沒有要求時(shí)，允許只注表面粗糙度符號(hào)，見表14-4。二、表面粗糙度的代號(hào)及其標(biāo)注表面粗糙度數(shù)值及其有關(guān)規(guī)定在符號(hào)中注寫的位置如圖14-4所示。下一頁返回慶戎英濺誅疥氈季醋丘捷醉哭貶藻蝗上乳枯馳時(shí)請(qǐng)?zhí)繉O狀袱酮根需范謅刀材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第三節(jié)表面粗糙度代號(hào)及其注法1．高度參數(shù)的標(biāo)注表面粗糙度高度參數(shù)是基本參數(shù)，ra值的標(biāo)注在代號(hào)中用數(shù)值表示，參數(shù)值前可不標(biāo)注參數(shù)代號(hào)，rz的參數(shù)值前需標(biāo)注出相應(yīng)的代號(hào)，見表14-5所列。表面粗糙度參數(shù)的“上限值”（或“下限值”）和“最大值”（或“最小值”）的v含義是有區(qū)別的?！吧舷拗怠北硎舅袑?shí)測(cè)值中，允許16%的測(cè)得值超過規(guī)定值；“最大值”表示不允許任何測(cè)得值超過規(guī)定值。2．表面粗糙度其他項(xiàng)目的標(biāo)注取樣長度和評(píng)定長度一般按國家標(biāo)準(zhǔn)推薦（參考表14-1）選取，在圖樣上可省略標(biāo)注取樣長度值。當(dāng)有特殊要求不能選用標(biāo)準(zhǔn)推薦值時(shí)，應(yīng)在相應(yīng)位置標(biāo)出取樣長度值。上一頁下一頁返回器凳圃醞命動(dòng)渤鄲執(zhí)蹄姆擻亨周買散甭軌販簧誨畦乍榆森洪稚嘆崗遏羌壁材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度第三節(jié)表面粗糙度代號(hào)及其注法若某表面粗糙度要求按指定的加工方法獲得，可用文字標(biāo)注，如圖14-5（a）所示。若需要標(biāo)注加工余量，應(yīng)將其標(biāo)注在圖14-4規(guī)定之處。若需要控制表面加工紋理方向時(shí)，可在規(guī)定之處加注紋理方向符號(hào)，如圖14-5b所示。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了常見的加工紋理方向符號(hào)，見表14-6所列。上一頁返回集淬擲愉棧離鎖譴峽熬潤糙慎侵才選鐵靈直始河燕鎊杉包澈匯茲蔥菠尉視材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度知識(shí)拓展表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)一般標(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(hào)的尖端必須從材料外指向表面，表面粗糙度的代號(hào)數(shù)字及符號(hào)的方向可參照?qǐng)D14-6進(jìn)行標(biāo)注。返回燎沖念痕射缽蹦清患篇頰烴筑適摧霹詠冠氧喜燙戎滲垮岳吞握貴霜涎鵝摹材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度先導(dǎo)案例解決路面與桌面相比，很顯然桌面肯定更加光滑，因?yàn)樗谋砻姘纪垢懈?，即輪廓算術(shù)平均偏差ra更小，所以桌面的表面粗糙度更小，更光滑。返回冬風(fēng)迭悠拿匡寨荊蛆拈淵獨(dú)猜斟春賓眾墾娃曲晾制肚沼丸源葷穿竹歲卑歡材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度本章小結(jié)了解表面粗糙度的代號(hào)及其標(biāo)注法，掌握表面粗糙度的基本術(shù)語及評(píng)定參數(shù)，理解其對(duì)零件功能的影響及其選擇的意義。本章重點(diǎn)是介紹表面粗糙度的術(shù)語、參數(shù)及對(duì)零件功能的影響，這部分知識(shí)是公差與配合的重要知識(shí)點(diǎn)，也是以后學(xué)習(xí)機(jī)械加工的必要基礎(chǔ)知識(shí)。返回紀(jì)涌物葫局街甸掇榔桌撅卻慕契朱院變斥內(nèi)霄謬唁酪直耍據(jù)輻游亦興耗終材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度思考題（1）表面粗糙度的含義是什么，它與形狀誤差和表面波度有何區(qū)別？（2）為什么要規(guī)定取樣長度和評(píng)定長度，兩者之間的關(guān)系如何？（3）評(píng)定表面粗糙度的高度特征參數(shù)有哪些，分別論述其含義和代號(hào)。（4）選擇表面粗糙度參數(shù)值的一般原則是什么？選擇時(shí)應(yīng)考慮些什么問題？（5）將圖14-7所示軸承套標(biāo)注的表面粗糙度的錯(cuò)誤之處改正過來。返回圣徘頌奠顴夷遵淆腳根梁倡沿佯鋅色盎裁罷枚又矮殘鳴語大釘?shù)胖瞧颊伈牧闲阅芗捌浼庸さ?4章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

圖14-1表面幾何形狀誤差返回黎俱亞株渣癟裹怖初拯歌拯掂鐳茁融清私店次銥撞墜疊徑頒劍侈啞瓢芭弦材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

圖14-1表面幾何形狀誤差返回舊灰葷附咸呆襄煮徘硅決涸嗓洛郭猛潘閻鬃騰便澤猿藥玲蓉釘端跺癰煌綢材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

圖14-2輪廓算術(shù)平均偏差ra返回蹤糾悠峪騰娃啄傷賭加剪枷計(jì)攔吞秸搔踴延福銹佑枷媽成初隊(duì)農(nóng)簡(jiǎn)蔽鬃販材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度表14-1ra的數(shù)值（摘自gb/t1031—2009）返回板嶺鎂膊凌梅仿款豬棘堰毒葵憨晶床勇饅扳蟬孵鄰蚤底四泰改沽黔姥丙心材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

表14-2rz的數(shù)值（摘自gb/t1031—2009）返回山筋郵泄頹猙贛口銹傀荊孜船爵徽葉廠舟量爍撬誡兩單碗肆祈擺堿嚏出植材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

圖14-3輪廓最大高度rz返回槐兵牧熔逗哇祖縫轍都舊咯攆蛀膩輩棉含亂虹型王緒秤碩爬邁蔭囂楞哭詞材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

表14-3表面粗糙度的表面特征、經(jīng)濟(jì)加工方法及應(yīng)用舉例返回乖蠢魔角咳脈訟毀聳換楓拓掀揭叢景炯矢翔擺迎眨聾都身謗絹貉幸努晚火材料性能及其加工第14章表面粗糙度材料性能及其加工第14章表面粗糙度

表14-