（第5章表面粗糙度及其檢測）機(jī)械精度設(shè)計與檢測課件

第五章表面粗糙度及其檢測一、表面結(jié)構(gòu)的基本概念

本章主要內(nèi)容二、表面粗糙度的評定參數(shù)三、輪廓粗糙度的應(yīng)用及圖樣標(biāo)注重點要求評定參數(shù)的含義，圖樣標(biāo)注方法。難點：取樣長度、評定長度和輪廓中線的概念及粗糙度參數(shù)數(shù)值的選擇。1第五章表面粗糙度及其檢測一、表面結(jié)構(gòu)的基本概念本章主要5.1概述一、表面結(jié)構(gòu)的特點表面結(jié)構(gòu)偶然性表面結(jié)構(gòu)——重復(fù)性表面結(jié)構(gòu)表面缺陷表面形狀誤差表面波紋度表面粗糙度25.1概述一、表面結(jié)構(gòu)的特點表面結(jié)構(gòu)偶然性表面結(jié)構(gòu)——重復(fù)５.1概述二、表面粗糙度的概念

表面粗糙度：指機(jī)械加工（或鑄造、鍛打）的零件表面上，總會存在著具有的較小間距和峰谷的微觀幾何形狀誤差。也稱為微觀不平度。

表面粗糙度的產(chǎn)生：(3)以及機(jī)床等工裝系統(tǒng)的振動等。(2)切削過程中切屑分離時的塑性變形；(1)切削后遺留的刀痕；3５.1概述二、表面粗糙度的概念表面粗糙度的產(chǎn)生：(

表面粗糙度：零件表面所具有的微觀幾何形狀誤差。λ>10mmλ=1～10λ<1mmλ>10mm屬于形狀誤差λ=1～10

屬于表面波度λ<1mm屬于表面粗糙度5.1概述

表面形狀誤差、表面粗糙度、表面波紋度的區(qū)分4表面粗糙度：零件表面所具有的微觀幾何形狀誤差。λ>10mm三、表面結(jié)構(gòu)對零件工作性能的影響

影響零件的耐磨性。影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強(qiáng)度。影響零件的抗腐蝕性。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、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。5.1概述5三、表面結(jié)構(gòu)對零件工作性能的影響影響零件的耐磨性。5.15.1概述四、常見的表面缺陷

1．凹缺陷

破裂毛孔

裂縫擦痕窩陷砂眼65.1概述四、常見的表面缺陷1．凹缺陷破裂毛孔5.1概述2．凸缺陷

樹瘤

皰疤

飛邊

縫脊夾雜物

氧化皮75.1概述2．凸缺陷樹瘤皰疤飛邊縫脊夾雜物氧5.1概述環(huán)形坑

劃痕

切削殘余

腐蝕

裂紋

斑點3．混合表面缺陷

4．區(qū)域和外觀缺陷

85.1概述環(huán)形坑劃痕切削殘余腐蝕裂紋斑點3．混5.1概述五、表面缺陷的參數(shù)

表面缺陷可以用缺陷的表面缺陷長度（SIMe）、寬度（SIMW）、深度（SIMsd）、高度（SIMsh）、面積（SIMa）、缺陷總面積（SIMt）、單位面積缺陷數(shù)（SIMn/A）等參數(shù)進(jìn)行評定，并用允許最大極限值在圖樣上表達(dá)設(shè)計要求。表面缺陷的參數(shù)值尚無國家標(biāo)準(zhǔn)。本節(jié)結(jié)束95.1概述五、表面缺陷的參數(shù)表面缺陷的參數(shù)值尚無國家標(biāo)5.2表面粗糙度評定一、表面粗糙度評定的術(shù)語與定義1．實際表面

實際表面是物體與周圍介質(zhì)分離的表面。2．實際表面輪廓

由理想平面與實際表面相交所得的輪廓。

原始輪廓波紋度輪廓粗糙度輪廓105.2表面粗糙度評定一、表面粗糙度評定的術(shù)語與定義3．取樣長度

（lr、lw、lp）取樣長度——測量表面粗糙度時，規(guī)定的一段足夠短的長度上，以限制或減弱波紋度對測量的影響。

至少包含5個微峰和5個微谷取值系列：0.08、0.25、0.8、2.5、8mm5.2表面粗糙度評定113．取樣長度（lr、lw、lp）取樣長度——測量表面粗4．評定長度

（ln）評定長度——最小的測量長度。連續(xù)的幾個取樣長度。目的是為了更可靠地反映表面粗糙度輪廓的特性。取值系列：0.4、1.25、4、12.5、40mm5.2表面粗糙度評定124．評定長度（ln）評定長度——最小的測量長度。連續(xù)的5．評定粗糙度的基準(zhǔn)線（中線）

在處理粗糙度結(jié)果時，必須建立一個新的坐標(biāo)，該坐標(biāo)就是基準(zhǔn)線。xzlrlr基準(zhǔn)線應(yīng)穿過輪廓，且與輪廓走向一致，因此也稱為中線。5.2表面粗糙度評定135．評定粗糙度的基準(zhǔn)線（中線）在處理粗糙度結(jié)果時，必須建立確定輪廓中線的方法有兩種：（1）輪廓的算術(shù)平均中線

若中線與輪廓所包圍的面積上下相等，則稱為算術(shù)平均中線，它是唯一的。5.2表面粗糙度評定14確定輪廓中線的方法有兩種：（1）輪廓的算術(shù)平均中線（2）輪廓最小二乘中線

滿足，是唯一的一條線。

x

yiyi5.2表面粗糙度評定

在取樣長度lr內(nèi)，使輪廓線上各點的輪廓偏距yi的平方和為最小的基準(zhǔn)線，它是唯一的。

15（2）輪廓最小二乘中線滿足，是唯一1．輪廓的算術(shù)平均偏差

Ra二、表面粗糙度的評定參數(shù)Ra——在取樣長度lr范圍內(nèi)，輪廓上各點至中線的縱坐標(biāo)值Z(x

)的絕對值的算術(shù)平均值。x

zilrZ(x)5.2表面粗糙度評定161．輪廓的算術(shù)平均偏差Ra二、表面粗糙度的評定參數(shù)RaRz——在一個取樣長度lr范圍內(nèi)，被評定輪廓的最大輪廓峰高Rp與最大輪廓谷深Rv之和的高度。

2．輪廓的最大高度

RzlrRzRpRvzxRz=Rp＋Rv

在零件有疲勞要求時最好使用該參數(shù)5.2表面粗糙度評定17Rz——在一個取樣長度lr范圍內(nèi)，被評定輪廓的最大輪廓峰高3．輪廓單元的平均寬度Rsm

5.2表面粗糙度評定4．輪廓支承長度率Rmr(c)183．輪廓單元的平均寬度Rsm5.2表面粗糙度評定4．輪

設(shè)計中，最常用的參數(shù)是幅度參數(shù)Ra或Rz，其他參數(shù)根據(jù)需要選擇，使用較少。

5.2表面粗糙度評定本節(jié)結(jié)束表面粗糙度評定參數(shù)共4個：基本參數(shù)

2個

附加參數(shù)(輔助參數(shù))

2個Ra—輪廓算術(shù)平均偏差Rz—輪廓最大高度Rsm—輪廓單元平均寬度

Rmr(c)—輪廓支承長度率19設(shè)計中，最常用的參數(shù)是幅度參數(shù)Ra或Rz，其5.3表面粗糙度及其應(yīng)用

本章介紹的表面輪廓國家標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T3505-2009，術(shù)語、定義及結(jié)構(gòu)參數(shù)GB/T1031-2009，參數(shù)及數(shù)值規(guī)定GB/T131-2006，符號、代號及標(biāo)注法在此之前采用的為粗糙度舊國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T3505-2000 GB/T1031-1995 GB/T131-1993205.3表面粗糙度及其應(yīng)用本章介紹的表面輪廓國一、新舊標(biāo)準(zhǔn)的主要差別1．內(nèi)容上的差別

新標(biāo)準(zhǔn)包括對粗糙度輪廓（R）、波紋度輪廓（W）、原始輪廓（P），舊標(biāo)準(zhǔn)僅為表面粗糙度的評定。2．主要評定參數(shù)的符號、定義的差別（1）輪廓算術(shù)平均偏差Ra：新老標(biāo)準(zhǔn)符號、定義相同；（2）輪廓最大高度Rz

：定義相同；（3）輪廓單元的平均寬度Rsm（4）輪廓支承長度率Rmr定義相同。

5.3表面粗糙度及其應(yīng)用21一、新舊標(biāo)準(zhǔn)的主要差別1．內(nèi)容上的差別新標(biāo)準(zhǔn)包括二、表面粗糙度的圖樣標(biāo)注1．表面粗糙度的符號和代號

基本符號：用任意方法獲得的表面用去除材料的方法獲得的表面不去除材料的方法獲得的表面5.3表面粗糙度及其應(yīng)用22二、表面粗糙度的圖樣標(biāo)注1．表面粗糙度的符號和代號基本符5.3表面粗糙度及其應(yīng)用GB/T131-2006取代GB/T131-1993235.3表面粗糙度及其應(yīng)用GB/T131-2006242425252．粗糙度代號及數(shù)值的標(biāo)注

這里僅舉例說明最常用的幅度參數(shù)標(biāo)注（

1）標(biāo)注極限值中的一個數(shù)值且默認(rèn)為上限值（2）同時標(biāo)注上、下限值5.3表面粗糙度及其應(yīng)用262．粗糙度代號及數(shù)值的標(biāo)注這里僅舉例說明最常用的幅度參數(shù)標(biāo)0.1＝精磨0.25/

RSm0.050.85.3表面粗糙度及其應(yīng)用270.1＝精磨0.25/RSm0.050.85.3表面粗

（1）應(yīng)將代號標(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被注表面。3．注意事項5.3表面粗糙度及其應(yīng)用28（1）應(yīng)將代號標(biāo)注在可見輪廓線、

（2）當(dāng)選用Ra，“Ra”本身可以省略；其余參數(shù)都應(yīng)標(biāo)出；3.2

（3）上限值和最大值區(qū)別：上限值：允許有不超過16%的實測值大于規(guī)定的上限值最大值：所有的實測值皆不能超過允許值3.2maxRz3.20.1＝精磨0.25

/RSm0.050.83.25.3表面粗糙度及其應(yīng)用29（2）當(dāng)選用Ra，“Ra”本身可以（4）

其余標(biāo)注與全周標(biāo)注圖上所有未標(biāo)注的表面粗糙度Ra的允許值皆為25μm圖上所有表面粗糙度Ra的允許值皆為6.3μm5.3表面粗糙度及其應(yīng)用30（4）其余標(biāo)注與全周標(biāo)注圖上所有未標(biāo)注的表面粗糙度Ra的允表面粗糙度的圖樣標(biāo)注實例

31表面粗糙度的圖樣標(biāo)注實例31表面粗糙度的圖樣標(biāo)注實例2006標(biāo)準(zhǔn)32表面粗糙度的圖樣標(biāo)注實例2006標(biāo)準(zhǔn)32三、表面粗糙度精度設(shè)計

零件圖樣上的每一個表面都必須規(guī)定表面粗糙度輪廓的技術(shù)要求，其主要內(nèi)容有兩項：

（1）選擇哪些評定參數(shù)；（2）評定參數(shù)的允許值選多大。表面粗糙度輪廓的評定參數(shù)及允許值的大小應(yīng)根據(jù)零件的功能要求和經(jīng)濟(jì)性來選擇。5.3表面粗糙度及其應(yīng)用33三、表面粗糙度精度設(shè)計零件圖樣上的每一個表設(shè)計中，最常用Ra或Rz，根據(jù)需要選擇其它。

5.3表面粗糙度及其應(yīng)用1．評定參數(shù)的選擇

評定參數(shù)選用幅度參數(shù)Ra、Rz附加參數(shù)---有特殊要求選用Rsm，Rmr(c)優(yōu)先選Ra：粗糙度參數(shù)值在（0.0256.3）

m；選Rz：粗糙度參數(shù)值在(6.3100)m，(0.0080.020)

m；Rsm—用于對涂漆性能、抗裂紋和抗腐蝕等有要求時；Rmr(c)—用于對耐磨性和接觸剛度等有要求時，但同時要給出C值。

34設(shè)計中，最常用Ra或Rz，根據(jù)需要選擇其它。2．粗糙度參數(shù)允許值的選擇

5.3表面粗糙度及其應(yīng)用

國標(biāo)GB/T1031-2009《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》

滿足功能要求的前提下－－值盡量大（標(biāo)準(zhǔn)化）參數(shù)值的選用考慮（類比法）工作面比非工作面值小（同一個零件）；摩擦面比非摩擦面值??；配合穩(wěn)定、尺寸（幾何）公差值小、密封性好等值?。蛔⒁馀c尺寸公差和幾何公差的協(xié)調(diào)特殊應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定確定粗糙度值352．粗糙度參數(shù)允許值的選擇5.3表面粗糙度及其應(yīng)用選擇粗糙度參數(shù)允許值時應(yīng)注意以下幾點：

（１）粗糙度參數(shù)允許值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)選擇規(guī)定的參數(shù)值；

5.3表面粗糙度及其應(yīng)用

（2）重要工作面的允許值應(yīng)該小。

如摩擦表面，運動速度高、單位面積壓力大，要求配合性質(zhì)穩(wěn)定的表面等。

（3）粗糙度參數(shù)的允許值應(yīng)與尺寸公差、形狀公差協(xié)調(diào)。同時可參考應(yīng)用實例。

（4）某些零件的粗糙度已有專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定，應(yīng)按該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來確定其表面粗糙度輪廓參數(shù)允許值。

36選擇粗糙度參數(shù)允許值時應(yīng)注意以下幾點：（１）粗5.3表面粗糙度及其應(yīng)用Ra的數(shù)值0.120.203.2500.0250.406.30.0500.8012.50.1001.6025Rz的數(shù)值0.0250.406.310010000.0500.8012.52000.1001.60254000.203.250800375.3表面粗糙度及其應(yīng)用Ra的數(shù)值0.120.203.四、表面粗糙度檢測

1．比較法將被測表面與粗糙度樣塊比較，判斷其合格性。5.3表面粗糙度及其應(yīng)用38四、表面粗糙度檢測5.3表面粗糙度及其應(yīng)用38

2．針描法

用觸針劃過工件表面