第章表面粗糙度及其检测NEW.doc

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第5章 表面粗糙度及其检测
内 容 提 要：
1.表面粗糙度的含义及其对机械零件使用性能的影响；
2.表面粗糙度的评定基准及其评定参数；
3。表面粗糙度的选用；
4.表面粗糙度在图样上的标注方法；
5。表面粗糙度的测量.
一 基本术语及定义
1 轮廓滤波器(Profile Filter）
轮廓滤波器是指把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。

2 坐标系（Coordinate System）
确定表面结构参数的坐标体系。其轴线形成一右手笛卡儿坐标系。
3 实际表面（Real Surface）
物体与周围介质分离的表面称为实际表面。

4 表面轮廓（Surface Profile）
平面与实际表面相交所得的轮廓，称为表面轮廓。

5.1 概 述
5.1。1 表面粗糙度的定义
表面实际轮廓
表面实际轮廓经轮廓滤波器滤波后分为：

表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷（Z）高低程度和间距（S）状况。
一般按S分：
S＜1mm 为表面粗糙度；
1≤S≤10mm为 波纹度；
S＞10mm为 f形状。。
表面粗糙度的产生：
（1) 切削后遗留 的刀痕；
（2) 切削过程中切屑分离时的塑性变形;
(3) 以及机床等工装系统的振动等。

5.1.2 表面粗糙度对零件使用性能的影响
1. 对摩擦和磨损的影响
表面不是越光越好
2. 对配合性质的影响
3. 对抗疲劳强度的影响
4. 对抗腐蚀性的影响
另外，对密封性、接触刚度和零件的外观等都有很大影响.

图5.2 图5。3

5.2 表面粗糙度的评定
5.2.1 基本术语
7 取样长度（Sampling Length)L[新国标：lr]
用于判别被评定轮廓的不规则特征X轴向上的长度 。

8 评定长度(Ln）
用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度.评定长度包括一个或几个取样长度。
Ln=n lr

二 表面粗糙度评定参数
1．高度特性参数[新国标:幅度参数］
(1) 轮廓算术平均偏差Ra［新国标：评定轮廓的算术平均偏差Ra］
在取样长度内，轮廓的纵坐标值y(x)绝对值的
算术平均值。

1. 取样长度 lr -
测取样长度是指测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段基准线长度。
为什么要规定测取样长度lr ？
（1）为了限制或减弱波纹度
（2)排除形状误差
对表面粗糙度轮廓测量的影响。
2. 评定长度 ln—
评定长度是指测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段最小的测量长度。
为什么要规定一段最小的测量长度ln ？
因为表面的峰谷和间距的不均匀性，为了可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性。
一般 ln＝ 5 lr （连续的） ;
若被测表面比较均匀时，ln 〈 5 lr ;
若被测表面不均匀时,ln 〉 5 lr 。
3. 中线-
中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线（图5.4所示）。

图5.4 取样长度和评定长度

(1）轮廓最小二乘中线（m）—
在lr内，使轮廓上各点至该线的距离Zi平方和为最小。

（2）轮廓算术平均中线—
在 lr 内,

5。2.2 评定参数
1.幅度参数（高度参数)
（1）轮廓的算术平均偏差
在lr内，纵坐标值Z（x）的绝对值的算术平均值（见下图）。

(2)轮廓的最大高度 Rz
在lr内

最大高度Rz

2. 间距参数
轮廓单元:
一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合(图5.7）.
轮廓单元宽度： 中线与一个轮廓单元相交线段的长度。
轮廓单元的平均宽度 RSm:
在 lr 内，轮廓单元宽度Xsi的平均值。

图5.7 轮廓宽度

3。 混合参数(形状参数）
轮廓的支承长度率Rmr(C) —
在给定的水平位置 C上,轮廓的实体材料长度Ml(C)与ln的比率（图5.8）。

水平截距C: C = Rz ％ ？

图5。8 轮廓的支承长度率

表面粗糙度评定参数共 4个:
基本参数2 个
Rz —轮廓最大高度

Ra —轮廓算术平均偏差

附加参数（辅助参数） 2 个

RSm — 轮廓单元平均宽度
Rmr(c) —轮廓支承长度率

5。3 表面粗糙度的参数数值及其选用
5。3。1 表面粗糙度的参数数值
表5。1～5。5
表5。1 Ra 的数值
0。12
0。20
3。2
50
0.025
0.40
6.3
 䦋㌌㏒㧀좈。琰茞ᓀ㵂Ü
0。050
0。80
12.5
 䦋㌌㏒㧀좈。琰茞ᓀ㵂Ü
0.100
1.60
25
 䦋㌌㏒㧀좈.琰茞ᓀ㵂Ü
表5。2 Rz 的数值
0。025
0.40
6。3
100
1000
0。050
0。80
12。5
200
 䦋㌌㏒㧀좈.琰茞ᓀ㵂Ü
0。100
1.60
25
400
 䦋㌌㏒㧀좈.琰茞ᓀ㵂Ü
0。20
3。2
50
800
 䦋㌌㏒㧀좈。琰茞ᓀ㵂Ü

5。3。2 表面粗糙度参数的选用
1.评定参数的选用
（1)幅度参数（高度参数)的选用 —
即基本参数的选用
一般情况下从 Ra 和 Rz 中任选一个。
但普遍采用Ra，因为它反映表面粗糙度特性的信息量大和用轮廓仪测量容易。
Rz 用于极光滑表面和粗糙表面，一般用双管显微镜测量.
（2）间距参数和混合参数的选用—
即附加参数的选用
有特殊使用要求时，才附加选用 RSm和 Rmr(c).
RSm -
用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时；
Rmr(c）—
用于对耐磨性和接触刚度等有要求时,
但同时要给出C值。
2. 参数值的选用
参数值的选用主要根据功能要求，其次考虑经济性和工艺的可能性。
选用时应注意符合以下原则：
(1）同一零件上，工作表面的Ra（或Rz)值小于非工作表面；
(2)摩擦表面的Ra（或Rz)值小于非摩擦表面；
(3）过盈配合表面的Ra（或Rz）值小于间隙配合的表面；
（4)配合性质要求高的配合表面、受重载荷作用的过盈配合表面Ra（或Rz）值要小；
（5） 在确定Ra（或Rz）值时,应注意与尺寸公差（T)和几何公差（t）的协调:
t ≈ 0。6T 时， Ra≤ 0。05T , Rz ≤0.3T
t ≈ 0.4T 时， Ra≤ 0.025T ， Rz≤0。15T
t ≈ 0.25T 时， Ra≤ 0。012T ， Rz≤0。07T
(6）对于配合的孔轴为同一公差等级时，轴的Ra （或Rz） 值要小于孔;
（7）对于同一公差等级的不同尺寸,小尺寸的Ra(或Rz）值要小于大尺寸。
选用方法一般采用类比法, 参考表5。6～5。8。

5。4 表面粗糙度符号、代号及其注法
图样上所标注符号、代号,是该表面完工后的要求。
表面粗糙度的标注按GB/T131—2006的规定。
5.4。1 表面粗糙度的符号 见表5.9所示

5。4.2 表面粗糙度要求标注的内容及其注法
1。 表面粗糙度要求标注的内容
表面粗糙度
要求标注的内容：
表面粗糙度单一要求

传输带
取样长度
补充要求 加工工艺
加工余量等。

表面粗糙度要求标注的内容在图中注写的位置，见图5。10所示。

图5.10 粗糙度要求的注写位置

a —第一个表面粗糙度（单一)要求（μm）；
b — 第二个表面粗糙度要求（μm）；
c - 加工方法；
d — 表面纹理和纹理方向；
e — 加工余量(mm）。
2。 表面粗糙度要求在图中注法，见图5。11 和表5。10所示。

图5。11 表面粗糙度的单一要求标注示例

(1） 位置a处—注写表面粗糙度的单一要求，该要求不能省略.
① 上限或下限的标注：表示双向极限时应标注上限符号“U”和下限符号“ L"。 如果同一参数具有双向极限要求,在不引起歧义时，可省略“U”和“ L” 的标注。若为单向下限值，则必需加注“ L” 。
② 传输带和取样长度的标注：传输带是指两个滤波器的截止波长值之 间的波长范围。长波滤波器的截止波长值就是取样长度ln。
传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“—"隔开。
在某些情况下,传输带的标注中，只标一个滤波器,也应保留连字号“—” ，来区别是短波还是长波.
③ 参数代号的标注:参数代号标注在传输带或取样长度后，它们之间用“/”隔开
④ 评定长度的标注：如果默认的评定长度时,可省略标注。如果不等于5lr时,则应注出取样长度的个数。
⑤ 极限值判断规则和极限值的标注:极限值判断规则的标注如图5。11中所示上限为“16％规则”,下限为“最大规则” 。为了避免误解，在参数代号和极限值之间插入一个空格.

5.4。3 表面粗糙度要求在图样上的标注方法
表面粗糙度要求对零件的每一个表面一般只标注一次，并尽可能标注在相应的尺寸及其公差的同一视图上.
表面粗糙度要求在图样上的标注方法见表5.12所示。

续表5。12

形位公差及粗糙度标注实例（新标准）：顶尖套筒、齿轮(张版图1—2、图3—1）及输出轴

形位公差及粗糙度标注实例(老标准）：阀芯及输出轴（北航版)

课堂练习
1。 为什么要规定取样长度 lr？
评定长度 ln 和中线？
2. 表面粗糙度的评定参数有几个？
其名称和代号是什么？
3.表面粗糙度标注的图形符号有几种及其含义
是什么？

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