表面粗糙度培訓(xùn)

1、XCE-M32-3 粗糙度測量基礎(chǔ),XCE-M32-3 周淼 10/5/2020,表面（粗糙度）結(jié)構(gòu),一、表面粗糙度的基本概念二、表面粗糙度的評定三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度對零件的功能要求、使用壽命、美觀程度都有重大影響。 為了正確地測量和評定表面粗糙度以及在零件圖上正確地標(biāo)注其要求，以保證零件的互換性，我國發(fā)布了 GB/T3505-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范 表面結(jié)構(gòu) 輪廓法 術(shù)語、定義及表面結(jié)構(gòu)參數(shù),一、表面粗糙度的基本概念,表面粗糙度、表面波紋度和形狀誤差，三者通常按波距（間距）來劃分： 波距小于 1mm 的屬于表面粗糙度； 波距在 110mm 的屬于

2、表面波紋度； 波距大于 10mm 的屬于形狀誤差。,1.認(rèn)識加工表面：,機(jī)械加工過程中加工表面都會出現(xiàn)凹凸不平的細(xì)微差異，那么便于理解我們把凹凸的輪廓分別定義為波峰，波谷,2.產(chǎn)生的原因： 由于切削過程中的刀痕，切屑分離時的塑性變形，刀具與工件表面之間的摩擦以及工藝系統(tǒng)的高頻振動等原因所形成。,工件,刀具,v,切屑,3.對零件使用性能的影響： 耐磨性 相互運動的兩零件表面，只能在輪廓的峰頂間接觸，當(dāng)表面間產(chǎn)生相對運動時，峰頂?shù)慕佑|將對運動產(chǎn)生摩擦阻力，使零件磨損。 相互運動的表面越粗糙，實際有效接觸面積就越小，壓應(yīng)力就越大，磨損就越快。,3.對零件使用性能的影響： 耐磨性 表面粗糙度影響潤滑的

3、有效性，也影響潤滑破壞以后粗糙峰之間碰撞的概率和嚴(yán)酷程度（應(yīng)力水平和變形大?。?。,3.對零件使用性能的影響： 配合性質(zhì)的穩(wěn)定性(間隙配合） 相互配合的表面微小峰被去掉后，它們的配合性質(zhì)會發(fā)生變化。 對于有相對運動的間隙配合，工作過程中表面的微小峰被磨去，使間隙增大，影響原有的配合要求。,3.對零件使用性能的影響： 配合性質(zhì)的穩(wěn)定性（過盈配合） 相互配合的表面微小峰被去掉后，它們的配合性質(zhì)會發(fā)生變化。 對于過盈配合，由于壓入裝配時，零件表面的微小峰被擠平而使有效過盈減小，降低了聯(lián)結(jié)強(qiáng)度；,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應(yīng)力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀

4、輪廓的微小谷底處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使材料的疲勞強(qiáng)度降低，導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應(yīng)力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使材料的疲勞強(qiáng)度降低，導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應(yīng)力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使材料的疲勞強(qiáng)度降低，導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應(yīng)力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產(chǎn)生應(yīng)力集中，

5、使材料的疲勞強(qiáng)度降低，導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 耐疲勞性,受交變應(yīng)力作用的零件表面，疲勞裂紋易在微小谷的位置出現(xiàn)，這是因為在微觀輪廓的微小谷底處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使材料的疲勞強(qiáng)度降低，導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生裂紋而損壞。,3.對零件使用性能的影響： 抗腐蝕性,在零件表面的微小谷的位置容易殘留一些腐蝕性物質(zhì)，由于其與零件的材料不同，故而形成電位差，對零件產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。表面越粗糙，電化學(xué)腐蝕越嚴(yán)重。,3.對零件使用性能的影響： 抗腐蝕性,在零件表面的微小谷的位置容易殘留一些腐蝕性物質(zhì)，由于其與零件的材料不同，故而形成電位差，對零件產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。表面越粗糙，電化學(xué)腐蝕越嚴(yán)重。

6、,3.對零件使用性能的影響： 抗腐蝕性,在零件表面的微小谷的位置容易殘留一些腐蝕性物質(zhì)，由于其與零件的材料不同，故而形成電位差，對零件產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。表面越粗糙，電化學(xué)腐蝕越嚴(yán)重。,3.對零件使用性能的影響： 耐密封性（含油）,密封件表面存在微小的峰谷時，密封性變差。對于靜態(tài)密封表面，密封面上的凸凹不平在密封面間留下微隙，會引起滲漏；對于動態(tài)密封表面，由于有相對運動，表面間應(yīng)含有潤滑油層，表面不能太光滑，以便儲存潤滑油。,3.對零件使用性能的影響： 表面接觸剛度（曲軸軸頸）,由于表面的凸凹不平，實際表面間的接觸面積有的只有公稱面積的百分之幾。接觸面積愈小，單位面積受力就愈大，粗糙峰頂處的局部變

7、形也愈大，接觸剛度便會降低，影響機(jī)件的工作精度和抗振性。,3.對零件使用性能的影響： 表面接觸剛度（曲軸軸頸）,由于表面的凸凹不平，實際表面間的接觸面積有的只有公稱面積的百分之幾。接觸面積愈小，單位面積受力就愈大，粗糙峰頂處的局部變形也愈大，接觸剛度便會降低，影響機(jī)件的工作精度和抗振性。,3.對零件使用性能的影響： 導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性,一方面由于表面的凸凹不平，實際表面間的接觸面積減少，降低導(dǎo)電、導(dǎo)熱效率；另一方面，由于界面間滲入氧氣使導(dǎo)電導(dǎo)熱性變壞，表面最好有突出的尖峰均布，以保障能劃透阻礙導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能的氧化膜。,3.對零件使用性能的影響： 表面反射能力（鏡子）,3.對零件使用性能的影響： 流

8、體流動阻力,流體在管道內(nèi)發(fā)生紊流時，摩擦阻力就增大。管壁的相對粗糙度Rz/r的數(shù)值可作為是否發(fā)生紊流的一個指標(biāo)。管徑愈小，流速愈大，則管壁粗糙度對摩擦損失的影響就愈大。（控制粗糙度及紋理方向）,3.對零件使用性能的影響： 流體流動阻力,流體在管道內(nèi)發(fā)生紊流時，摩擦阻力就增大。管壁的相對粗糙度Rz/r的數(shù)值可作為是否發(fā)生紊流的一個指標(biāo)。管徑愈小，流速愈大，則管壁粗糙度對摩擦損失的影響就愈大。（控制粗糙度及紋理方向）,3.對零件使用性能的影響： 流體流動阻力,流體在管道內(nèi)發(fā)生紊流時，摩擦阻力就增大。管壁的相對粗糙度Rz/r的數(shù)值可作為是否發(fā)生紊流的一個指標(biāo)。管徑愈小，流速愈大，則管壁粗糙度對摩擦損

9、失的影響就愈大。（控制粗糙度及紋理方向）,3.對零件使用性能的影響： 影響表面涂層質(zhì)量（太光鍍不上）,表面粗糙度會影響金屬板的噴涂特性和噴涂表面的美觀程度。 對于電鍍的機(jī)體表面，建議采用車削或端銑，而不用磨削，并控制紋路間距和溝槽截面形狀，以使鍍層牢固。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,零件表面的粗糙度是否滿足設(shè)計要求，需要進(jìn)行測量和評定。 為了使測量和評定結(jié)果統(tǒng)一，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)規(guī)定取樣長度、評定長度、基準(zhǔn)線和評定參數(shù)，且測量方向應(yīng)垂直于表面的加工紋理方向。,1.取樣長度 是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準(zhǔn)長度，用符號 lr 表示。 目的是限制、減弱波紋度、形狀誤差對測量結(jié)果的

10、影響。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,1.取樣長度 是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準(zhǔn)長度，用符號 lr 表示。 取樣長度應(yīng)適當(dāng)： 過短則不能反映表面的微觀起伏程度； 過長則可能使測量結(jié)果受到波紋度甚至形狀誤差的影響。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,1.取樣長度(lr) 從以下的系列中選?。?0.08，0.25，0.8，2.5，8.0 （mm）,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,2.評定長度（ln 總長） 是指為了合理且較全面地反映整個表面的粗糙度特征，而在測量和評定表面粗糙度時所必需的一段最小長度，用符號 ln 表示。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,2.評定長度 目的是限制、減弱表面加工

11、不均勻性對測量結(jié)果的影響。評定長度可以包含一個或幾個取樣長度。一般取5個取樣長度。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,3.基準(zhǔn)線 通過測量手段獲得表面輪廓曲線以后，需要提供一條定量評定表面粗糙度量值的基準(zhǔn)線，作為計算各種參數(shù)的基礎(chǔ)。 輪廓算術(shù)平均中線,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,3.基準(zhǔn)線 輪廓算術(shù)平均中線: 是指具有理想的直線形狀并在取樣長度lr 內(nèi)與輪廓走向一致的基準(zhǔn)線，該基準(zhǔn)線將實際輪廓分成上、下兩個部分，且使上部分面積之和等于下部分面積之和。 F 1+ F 3 + = F 2 + F 4 +,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,3.基準(zhǔn)線 輪廓算術(shù)平均中線: F 1 + F 3 + = F 2

12、 + F 4 +,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,4.評定參數(shù) 為了定量評定表面粗糙度輪廓，必須用參數(shù)及其數(shù)值來表示表面粗糙度輪廓的特征。包括： 微小峰、谷的幅度； 間距的大小； 通常采用下列幅度參數(shù)和間距參數(shù)。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,輪廓算術(shù)平均偏差Ra 在取樣長度 lr 內(nèi)，被測輪廓上各點到基準(zhǔn)線的距離 Zi 的絕對值的算術(shù)平均值。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,輪廓算術(shù)平均偏差Ra 在取樣長度 lr 內(nèi)，被測輪廓上各點到基準(zhǔn)線的距離 Zi 的絕對值的算術(shù)平均值。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,輪廓最大高度Rz 最大波峰與波谷之和 在取樣長度 lr 內(nèi)，最大輪廓峰高Zp與最大輪廓谷深

13、Zv之和的高度。Rz=Zp+ Zv,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,輪廓最大高度Rz 最大波峰與波谷之和 在評定長度 ln 內(nèi)，每個lr最大輪廓峰高Zp與最大輪廓谷深Zv之和的高度的平均值。Rz=（Zp1+ Zv1 ）+ （Zpn+ Zvn ） /5 （5倍取樣長度）,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定, Rmax 評價長度內(nèi)輪廓最高點和最低點之間的距離注意Ra Rz是取樣長度內(nèi),Rmax是評價長度內(nèi),取樣長度是評價長度的一部分（1/5）,所以Rmax大于等于Ra Rz,輪廓支承長度率Rmr(c) 在評定長度ln內(nèi)，一條平行于中線的直線從峰頂線向下移動到某一水平位置（移動

14、距離c）時，輪廓的實體材料長度Ml(c)與評定長度ln之比（用百分率表示）。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,輪廓支承長度率Rmr(c) 輪廓支承長度率 Rmr(c) 與零件的實際輪廓形狀有關(guān)，是反映零件表面耐磨性的指標(biāo)。其他條件相同時，Rmr(c) 越大，支承面積越大，接觸剛度越高，耐磨性能越好。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,輪廓支承長度率Rmr(c),二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定, RPK 超過中心區(qū)峰谷高度波峰平均高度，又成為初期磨損高度 Rk 為中心區(qū)峰谷高度，又稱為有效負(fù)荷粗糙度 Rvk 從中心區(qū)下限到有效實體材料輪廓波谷的平均深度，反應(yīng)了儲存油量的深度

15、 以上由軟件測量后直接計算得出 可以看出Rpk Rk 都根據(jù)波峰有關(guān)系，如果不合格那么可以推斷出是高點太多，或者高點太高。,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,可以看出Rpk Rk 都根據(jù)波峰有關(guān)系，如果不合格那么可以推斷出是高點太多，或者高點太高。 波峰很規(guī)則但是有特別峰高 那么RK合格 RPK不合格 波峰不規(guī)則沒有特別峰高 那么RK不合格 RPK合格,二、表面（粗糙度）結(jié)構(gòu)的評定,表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值選用的合理與否，直接影響到機(jī)器的使用性能和壽命，特別是對裝配精度要求高、運動速度要求高、密封性能要求高的產(chǎn)品，更具有重要的意義。,三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,設(shè)計者在選用表面粗糙度的參數(shù)和數(shù)值時，應(yīng)該從使用功能出發(fā)，并考慮包括載荷、潤滑、材料、運動方向、速度、溫度、成本等因素，經(jīng)調(diào)查研究后予以確定。,三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,在缺少充分資料的條件下，類似的設(shè)計和加工方法的經(jīng)驗，常能提供有用的參考和選擇。以免采用不合理的技術(shù)要求和加工過程。,三、粗糙度參數(shù)及數(shù)值的選擇,參數(shù)的選擇： 與高度特性有關(guān)的評定參數(shù)是