63表面粗糙解析.pptx

机械制造基础机械制造基础第第6 6章章 几何量公差几何量公差6.3表面粗糙度表面粗糙度6.3.1 6.3.1 基本概念基本概念1 1、基本概念、基本概念 几何特性包括尺寸误差、形状误差、粗糙度和波纹度等；粗糙几何特性包括尺寸误差、形状误差、粗糙度和波纹度等；粗糙度和波纹度都属于微观几何形状误差，波纹度是间距大于粗糙度但度和波纹度都属于微观几何形状误差，波纹度是间距大于粗糙度但小于形状误差的表面几何不平度。它们严重影响产品的质量和使用小于形状误差的表面几何不平度。它们严重影响产品的质量和使用寿命，因此，在技术产品文件中必须对表面特征提出要求。寿命，因此，在技术产品文件中必须对表面特征提出要求。图图6.3.1 6.3.1 表面几何形状误差表面几何形状误差2.2.表面结构术语及定义表面结构术语及定义(1)(1)一般术语及定义一般术语及定义 粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓构成零件的表面特征，粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓构成零件的表面特征，称为表面结构。国家标准以这三种轮廓为基础建立了一系列参称为表面结构。国家标准以这三种轮廓为基础建立了一系列参数，定量地描述对表面结构的要求，并能用仪器检测有关参数值，数，定量地描述对表面结构的要求，并能用仪器检测有关参数值，以评定实际表面是否合格以评定实际表面是否合格三种轮廓和传输带三种轮廓和传输带 划分三种轮廓的基础是波长，每种轮廓都定义于一定的波长划分三种轮廓的基础是波长，每种轮廓都定义于一定的波长范围内，这个波长范围称为该轮廓的传输带；传输带用截止短波范围内，这个波长范围称为该轮廓的传输带；传输带用截止短波波长值和截止长波波长值表示，例如波长值和截止长波波长值表示，例如0.0025-0.8(0.0025-0.8(单位为单位为mm)mm)。实际表面轮廓经实际表面轮廓经轮廓滤波器滤波后分为轮廓滤波器滤波后分为：粗糙度轮廓是对原始轮廓应用粗糙度轮廓是对原始轮廓应用cc滤波器抑制长波成分以滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。后形成的轮廓。波纹度轮廓是对原始轮廓连续应用波纹度轮廓是对原始轮廓连续应用ff和和cc以后形成的轮廓，以后形成的轮廓，原始轮廓是对实际轮廓应用短波滤波器原始轮廓是对实际轮廓应用短波滤波器ss之后的总的轮廓之后的总的轮廓请点击鼠标左键显示后面内容请点击鼠标左键显示后面内容请点击鼠标左键显示后面内容请点击鼠标左键显示后面内容指零件表面的微观几何形状指零件表面的微观几何形状表面粗糙度一般按一般按S S分：分：S S1mm 1mm 为表面粗糙度轮廓为表面粗糙度轮廓；11S S10mm10mm为表面为表面 波纹度轮廓；波纹度轮廓；S S10mm10mm为为 f f形状形状.。表面粗糙度轮廓的产生：表面粗糙度轮廓的产生：(3)以及机床等工装系统的振动等。以及机床等工装系统的振动等。(2)(2)切削过程中切屑分离时的塑性变形；切削过程中切屑分离时的塑性变形；(1)(1)切削后遗留切削后遗留 的刀痕；的刀痕；表表面面粗粗糙糙度度是是指指加加工工后后零零件件表表面面的的微微小小峰峰谷谷（Z Z）高高低低程度和程度和间距（间距（S S）状况。状况。间距间距S S高低高低Z Z（1）对摩擦和磨损的影响对摩擦和磨损的影响（2 2）对配合性质的影响）对配合性质的影响 （3）对抗疲劳强度的影响）对抗疲劳强度的影响（4 4）对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响 图6.3.2 另外，对密封性、接另外，对密封性、接触刚度和零件的外观等都触刚度和零件的外观等都有很大影响。有很大影响。3.表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响 图6.3.3表面不是越光越好。表面不是越光越好。1 1.评定基准评定基准（1）取样长度取样长度 lr 取样长度取样长度是指测量或评定表面粗糙度轮廓是指测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段时规定的一段基准线长度。基准线长度。为什么要规定为什么要规定取样长度取样长度lrlr？1 1）为了）为了限制或减弱表面限制或减弱表面波纹度轮廓，波纹度轮廓，对表面粗糙度轮廓测量的影响。对表面粗糙度轮廓测量的影响。2 2）排除排除形状误差等形状误差等，6.3.2 6.3.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定（2.）评定长度评定长度 ln一般一般 ln 5 lr(连续的连续的);评定长度是指测量或评定表面粗糙度轮廓评定长度是指测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段时规定的一段最小的测量长度最小的测量长度。若被测表面比较均匀时，若被测表面比较均匀时，ln 5 lr 。为什么要规定为什么要规定一段最小的测量长度一段最小的测量长度 ln？因为表面的峰谷和间距的因为表面的峰谷和间距的不均匀性不均匀性，为了，为了可靠地可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性。反映表面粗糙度轮廓的特性。（3 3）基准线）基准线 中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基基准线准线（图（图6.3.46.3.4所示）。所示）。图6.3.4 在在lr内，使轮廓上各点至该线的距离内，使轮廓上各点至该线的距离Zi平平方和为最小方和为最小。1 1）轮廓最小二乘中线）轮廓最小二乘中线(m)m)图图6.3.5 6.3.5 最小二乘中最小二乘中线线ziXZ(x)xlr最小二最小二乘中线乘中线2）轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线在在 lr r 内内，XZ(x)lrF1FiF2S1S2Sj算术平均算术平均中线中线 2.评定参数评定参数 幅度参数（高度参数）幅度参数（高度参数）（1）轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差 在在lr内，纵坐标值内，纵坐标值Z Z(x x)的绝对值的算术的绝对值的算术平均值平均值(见下图）。见下图）。ZiZ(x)XlrRa算术平均算术平均偏差偏差Ra图图6.3.66.3.6（2）轮廓的最大高度轮廓的最大高度 Rz在在lr内内Z(x)XlrRz最大高度最大高度Rz中线中线峰顶线峰顶线谷底线谷底线图图6.3.66.3.6 （3）间距参数间距参数-轮廓单元的平均宽度 Rsm:轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度 Rsm:在在 lr 内内，轮廓单元宽度轮廓单元宽度XsXsi i的平均值。的平均值。轮廓单元轮廓单元:一一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合(图图6.3.7)6.3.7)。轮廓单元宽度轮廓单元宽度:中线与一个轮廓单元中线与一个轮廓单元相交线段的长度相交线段的长度。中线中线图5.7 轮廓宽度lr图图6.3.7a)6.3.7a)混合参数（形状参数）混合参数（形状参数）在在给给定定的的轮轮廓廓截截面面高高度度 C上上，轮轮廓廓的的实实体体材材料料长度长度Ml(C)与与ln的比率的比率（图（图6.3.7b)6.3.7b)）。）。(4)轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(C)轮廓截面轮廓截面高度高度C:C:C=Rz%图6.3.7b)轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓评定评定参数共参数共 4 4个个：基本参数基本参数 2 个个 附加参数附加参数(辅辅助参数助参数)2 2 个个Ra 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Rz 轮廓最大高度轮廓最大高度Rsm 轮廓单元平均宽度轮廓单元平均宽度 Rmr(c)轮廓支承长度率轮廓支承长度率Rmr(c)Rmr(c)是与轮廓曲线形状相关的评定参数，当是与轮廓曲线形状相关的评定参数，当c c值一定时，值一定时，Rmr(c)Rmr(c)值愈大，则支承能力和耐磨性越好，如图值愈大，则支承能力和耐磨性越好，如图6.3.86.3.8所示。所示。在评定零件的表面粗糙度时，轮廓间距小于在评定零件的表面粗糙度时，轮廓间距小于0.01l0.01l的轮廓单峰的轮廓单峰间距值不计入间距值不计入o o图图6.3.8 6.3.8 不同形状轮廓的支承长度率不同形状轮廓的支承长度率轮廓算术平均轮廓算术平均偏差偏差R Ra am m 轮廓最大高度轮廓最大高度 R Rz zm m轮廓单元的平轮廓单元的平均均 宽度宽度RSmRSmmm支承长度率支承长度率R Rmr(c)mr(c)()0.0250.0500.1000.2000.4000.8001.6003.2006.312.525.050.0100.00.0250.0500.1000.2000.4000.8001.6003.2006.30012.525.050.0100.0200.0400.0800.01 600.00.006 00.012 50.025 00.050 00.100 00.200 00.400 00.800 01.600 03.26.312.510152025304050607080906.3.3 表面粗糙度轮廓的参数数值及其选用表面粗糙度轮廓的参数数值及其选用 表面粗糙度轮廓的参数数值表面粗糙度轮廓的参数数值摘自摘自GB/T1031-2009GB/T1031-2009表表6.3.16.3.1表面粗糙度评定参数值系列表面粗糙度评定参数值系列 2.2.表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用(1)(1)表面粗糙度评定参数的选择表面粗糙度评定参数的选择一般情况下图样上只注出一般情况下图样上只注出l l2 2个幅度参数，优先选用个幅度参数，优先选用RaRa。对于要。对于要求有较高耐腐性，在交变应力条件下工作的零件表面、窄小的表面求有较高耐腐性，在交变应力条件下工作的零件表面、窄小的表面及刃口等表面，控制轮廓最大高度时可用及刃口等表面，控制轮廓最大高度时可用Rz.Rz.间距参数间距参数RSmRSm和支承参数和支承参数Rmr(c)Rmr(c)一般不单独使用，而与高度参数联一般不单独使用，而与高度参数联合使用。当表面的耐磨性、接触刚度和密封性要求较高时，选择支合使用。当表面的耐磨性、接触刚度和密封性要求较高时，选择支承参数承参数Rmr(c)Rmr(c)；为了保证涂漆性能、提高抗腐蚀性及减少流动摩擦；为了保证涂漆性能、提高抗腐蚀性及减少流动摩擦阻力时选用间距参数阻力时选用间距参数RSmRSm。(2)(2)表面粗糙度参数值的选择原则及典型参数值的应用示例表面粗糙度参数值的选择原则及典型参数值的应用示例表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足功能要求的前提下，尽表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足功能要求的前提下，尽量选择较大的表面粗糙度参数量选择较大的表面粗糙度参数Rmr(c)Rmr(c)除外除外 值，以减小加工困难，值，以减小加工困难，降低生产成本。降低生产成本。表表6.3.26.3.2列出了表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例，列出了表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例，供参考。供参考。表面粗糙度参数值选用一般遵循以下原则：表面粗糙度参数值选用一般遵循以下原则：同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度参数值小。摩擦表面比非摩擦表面，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值小。承受交变载荷的表面及易引起应力集中的部分(如圆角、沟槽等)，粗糙度参数值小些。要求配合稳定可靠时，粗糙度参数值应小些。尤其小间隙配合表面、受重载作用的过盈配合表面，其粗糙度参数值要小。表面粗糙度与尺寸公差及形状公差应协调。通常，尺寸及形状公差小，表面粗糙度参数值也要小，同一尺寸公差的轴比孔的粗糙度参数值要小。必须说明，表面粗糙度的参数值和尺寸公差、形状公差之间并不存在确定的函数关系，如机器、仪器上的手轮、手柄及外壳等部位，其尺寸和形状精度要求并不高，但表面粗糙度参数值要求却较小。密封性、防腐性要求高的表面或外形美观的表面其表面粗糙度参数值都应小些。凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定者(如轴承、量规和齿轮等)，应按标准规定选取表面粗糙度参数值。图图6.3.96.3.9粗糙度要求的注写位置粗糙度要求的注写位置a a 第一个表面粗糙度轮廓第一个表面粗糙度轮廓（单一）要求（单一）要求（mm）；）；b b 第二个表面粗糙度轮廓要求第二个表面粗糙度轮廓要求 ；c c 加工方法；加工方法；d d 表面纹理和纹理方向；表面纹理和纹理方向；e e 加工余量（加工余量（mmmm）。）。3 3基本符号周围的有关标注基本符号周围的有关标注 4.4.标注示例见图标注示例见图6.3.106.3.10及图及图6.3.116.3.11图图6.3.11 6.3.11 粗糙度标注示例粗糙度标注示例