第四章 表面粗糙度及檢測(cè)

1、 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 n4-1 4-1 表面粗糙度表面粗糙度 n4-2 4-2 零件表面粗糙度參數(shù)值的選擇零件表面粗糙度參數(shù)值的選擇 n4-3 4-3 表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的測(cè)量 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 加工零件實(shí)際加工零件實(shí)際 表面輪廓表面輪廓 圖圖1 表面輪廓表面輪廓 平面與表面相交所得的輪廓線平面與表面相交所得的輪廓線。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 表面粗糙度的界定表面粗糙度的界定 被加工零件表面的形狀是復(fù)雜的，可以按被加工零件表面的形狀是復(fù)雜的，可以按 波距（波形起伏間距）波距（波形起伏間距）來劃分：來劃分： 波距波距1mm 屬于屬于表面粗糙度表面粗糙度 波距波距在在

2、110mm 屬于屬于表面波紋度表面波紋度 波距波距10mm 屬于屬于形狀誤差形狀誤差 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 實(shí)際表面輪廓 表面粗糙度輪廓表面粗糙度輪廓 波紋度輪廓 宏觀形狀誤差 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 定義：加工表面所具有的較小間距和微小峰谷的定義：加工表面所具有的較小間距和微小峰谷的 一種微觀幾何形狀誤差。一種微觀幾何形狀誤差。 形成原因：切削刀痕、表面撕裂、振動(dòng)和摩擦等形成原因：切削刀痕、表面撕裂、振動(dòng)和摩擦等 影響：影響：耐磨性、抗腐蝕性、密封性等耐磨性、抗腐蝕性、密封性等 相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： 產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范 表面結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu) 輪廓法輪廓法 表面結(jié)構(gòu)

3、的術(shù)語、表面結(jié)構(gòu)的術(shù)語、 定義及參數(shù)定義及參數(shù)（GB/T3505-2009GB/T3505-2009） 表面粗糙度表面粗糙度 參數(shù)及其數(shù)值參數(shù)及其數(shù)值 （GB/T1031-2009GB/T1031-2009） 技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法（GB/T131-2006GB/T131-2006） 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 c c 。 2、：對(duì)原始輪廓采用抑制長(zhǎng)波成分以后 形成的輪廓。是評(píng)定粗糙度參數(shù)粗糙度參數(shù)的基礎(chǔ)。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 3、表面粗糙度輪廓的中線、表面粗糙度輪廓的中線 為了定量地評(píng)定表面粗糙度輪廓，首先應(yīng)確定一條中線。為了定量地評(píng)定表面粗糙度

4、輪廓，首先應(yīng)確定一條中線。 以中線為基礎(chǔ)來計(jì)算各種評(píng)定參數(shù)的數(shù)值。以中線為基礎(chǔ)來計(jì)算各種評(píng)定參數(shù)的數(shù)值。 1） 輪廓的最小二乘中線輪廓的最小二乘中線 在一個(gè)取樣長(zhǎng)度在一個(gè)取樣長(zhǎng)度lr范圍內(nèi)，輪廓的最小二乘中線使輪廓范圍內(nèi)，輪廓的最小二乘中線使輪廓 上各點(diǎn)至該線的距離的平方之和為最小。上各點(diǎn)至該線的距離的平方之和為最小。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 2）輪廓的算術(shù)平均中線）輪廓的算術(shù)平均中線 在一個(gè)取樣長(zhǎng)度在一個(gè)取樣長(zhǎng)度lr范圍內(nèi)，輪廓的算術(shù)平均中線將實(shí)際范圍內(nèi)，輪廓的算術(shù)平均中線將實(shí)際 輪廓?jiǎng)澐譃樯?、下兩部分，使上部分各個(gè)峰面積之和等輪廓?jiǎng)澐譃樯稀⑾聝刹糠?，使上部分各個(gè)峰面積之和等 于下部分各

5、個(gè)谷面積之和。于下部分各個(gè)谷面積之和。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 4. 取樣長(zhǎng)度取樣長(zhǎng)度lr 規(guī)定取樣長(zhǎng)度，是為了抑制和減弱表面波紋度對(duì)表面粗糙規(guī)定取樣長(zhǎng)度，是為了抑制和減弱表面波紋度對(duì)表面粗糙 測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量結(jié)果的影響，5個(gè)以上完整輪廓的峰和谷個(gè)以上完整輪廓的峰和谷。標(biāo)準(zhǔn)取樣長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)取樣長(zhǎng) 度的數(shù)值見附表度的數(shù)值見附表4-5。 5.評(píng)定長(zhǎng)度評(píng)定長(zhǎng)度 ln 評(píng)定長(zhǎng)度可包括一個(gè)或連續(xù)的幾個(gè)取樣長(zhǎng)度。標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定長(zhǎng)度可包括一個(gè)或連續(xù)的幾個(gè)取樣長(zhǎng)度。標(biāo)準(zhǔn)的ln =5 lr 。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 表面粗糙度表面粗糙度 評(píng)定參數(shù)共評(píng)定參數(shù)共4個(gè)。個(gè)。 輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差Ra

6、Ra 輪廓最大高度輪廓最大高度RzRz 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度RsmRsm 輪廓的支承長(zhǎng)度率輪廓的支承長(zhǎng)度率Rmr(c)Rmr(c) 幅度參數(shù)（高度參數(shù)）幅度參數(shù)（高度參數(shù)） 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 1. 輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差a（幅度參數(shù)）（幅度參數(shù)） 在一個(gè)取樣長(zhǎng)度在一個(gè)取樣長(zhǎng)度lr范圍內(nèi)，被評(píng)定輪廓上各點(diǎn)至輪廓中范圍內(nèi)，被評(píng)定輪廓上各點(diǎn)至輪廓中 線的縱坐標(biāo)值的絕對(duì)值的算術(shù)平均值，即線的縱坐標(biāo)值的絕對(duì)值的算術(shù)平均值，即 n i i z n Ra 1 1 Ra x zn zi z1z2 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 2. 輪廓最大高度輪廓最大高度Rz （幅度參數(shù)）（

7、幅度參數(shù)） 在一個(gè)取樣長(zhǎng)度在一個(gè)取樣長(zhǎng)度lr范圍內(nèi)，被評(píng)定輪廓上各個(gè)極點(diǎn)至中線范圍內(nèi)，被評(píng)定輪廓上各個(gè)極點(diǎn)至中線 的距離中，最大輪廓峰高的距離中，最大輪廓峰高Rp與最大輪廓谷深與最大輪廓谷深Rv之和的高度，之和的高度， 即即 Rz = Rp + Rv 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 3. 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度（間距參數(shù)）（間距參數(shù)） 一個(gè)輪廓峰與相鄰的輪廓谷的組合叫做一個(gè)輪廓峰與相鄰的輪廓谷的組合叫做輪廓單元輪廓單元，在一個(gè)取樣長(zhǎng)，在一個(gè)取樣長(zhǎng) 度度lr范圍內(nèi)，中線與各個(gè)輪廓單元相交線段的寬度（輪廓的寬度范圍內(nèi)，中線與各個(gè)輪廓單元相交線段的寬度（輪廓的寬度 Xsi）的平均值）的平均

8、值RSm，即即 m i si SmX m R 1 1 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 4 輪廓的支承長(zhǎng)度率輪廓的支承長(zhǎng)度率Rmr(c) %100 ln %100 ln )( )( 21 MlMlcMl cRmr 在給定水平位置在給定水平位置c（輪廓截面高度）（輪廓截面高度）上，輪廓的上，輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度實(shí)體材料長(zhǎng)度與與 評(píng)定長(zhǎng)度的比率。評(píng)定長(zhǎng)度的比率。 實(shí)體材料長(zhǎng)度實(shí)體材料長(zhǎng)度：在一個(gè)給定水平位置：在一個(gè)給定水平位置c上用一條平行于上用一條平行于X軸的線軸的線 與輪廓單元相截所獲得的各段截線長(zhǎng)度之和。與輪廓單元相截所獲得的各段截線長(zhǎng)度之和。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，表面粗糙度的

9、要求可從上述四個(gè)參國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，表面粗糙度的要求可從上述四個(gè)參 數(shù)中選取。其中數(shù)中選取。其中幅度參數(shù)幅度參數(shù)是基本參數(shù)。如無特殊要是基本參數(shù)。如無特殊要 求，一般僅選用求，一般僅選用幅度參數(shù)幅度參數(shù)； 在幅度參數(shù)的選取中推薦優(yōu)先選用參數(shù)在幅度參數(shù)的選取中推薦優(yōu)先選用參數(shù)Ra； 表面粗糙度評(píng)定參數(shù)表面粗糙度評(píng)定參數(shù)RsmRsm、Rmr(c)Rmr(c) ，不能單獨(dú)使，不能單獨(dú)使 用。用。反映零件表面加工痕跡的細(xì)密程度，有密封功反映零件表面加工痕跡的細(xì)密程度，有密封功 能要求的表面要使用這兩個(gè)參數(shù)。能要求的表面要使用這兩個(gè)參數(shù)。 四、表面粗糙度（評(píng)定參數(shù)）的選擇：四、表面粗糙度（評(píng)定參數(shù)）的選擇：

10、 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各參數(shù)數(shù)值的規(guī)定：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各參數(shù)數(shù)值的規(guī)定： RaRa、 、Rz Rz 的數(shù)值由數(shù)系的數(shù)值由數(shù)系R10/3R10/3組成，微米；組成，微米； （表（表4.14.1、 4.24.2） RsmRsm的數(shù)值由數(shù)系的數(shù)值由數(shù)系R10/3R10/3組成，毫米；（表組成，毫米；（表4.34.3） Rmr(c)Rmr(c)由百分?jǐn)?shù)表示；由百分?jǐn)?shù)表示； （表（表4.44.4） lrlr、lnln的數(shù)值由數(shù)系的數(shù)值由數(shù)系R10/5R10/5組成組成, ,毫米。毫米。 （表（表4.54.5） 五、表面粗糙度參數(shù)的數(shù)值：五、表面粗糙度參數(shù)的數(shù)值： 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程

11、學(xué)院 六、六、 表面粗糙度輪廓技術(shù)要求在零件圖上的標(biāo)注表面粗糙度輪廓技術(shù)要求在零件圖上的標(biāo)注 1、表面粗糙度輪廓的基本圖形符號(hào)和完整圖形符號(hào)表面粗糙度輪廓的基本圖形符號(hào)和完整圖形符號(hào) （a）基本圖形符號(hào)。）基本圖形符號(hào)。 （b）用于任何）用于任何工藝工藝的完整圖形符號(hào)。的完整圖形符號(hào)。 （c）用于去除材料的完整圖形符號(hào)。）用于去除材料的完整圖形符號(hào)。 （d）用于不去除材料的完整圖形符號(hào)。）用于不去除材料的完整圖形符號(hào)。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 位置位置a：下列符號(hào)和數(shù)值排成一行下列符號(hào)和數(shù)值排成一行 上、下限值符號(hào)上、下限值符號(hào) 傳輸帶數(shù)值傳輸帶數(shù)值/幅度參數(shù)符號(hào)幅度參數(shù)符號(hào) 評(píng)定長(zhǎng)度值評(píng)

12、定長(zhǎng)度值 極限值判斷規(guī)則極限值判斷規(guī)則(空格空格) 幅幅 度參數(shù)極限值度參數(shù)極限值(m) 位置位置b：附加評(píng)定參數(shù)：附加評(píng)定參數(shù)（如（如RSm，mm） 位置位置c：加工方法：加工方法 位置位置d：表面紋理：表面紋理 位置位置e：加工余量（：加工余量（mm） 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 2. 表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)極限值的標(biāo)注表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)極限值的標(biāo)注 （1）標(biāo)注極限值中的一個(gè)數(shù)值且默認(rèn)為上限值）標(biāo)注極限值中的一個(gè)數(shù)值且默認(rèn)為上限值 （2）同時(shí)標(biāo)注上、下限值）同時(shí)標(biāo)注上、下限值 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 3. 極限值判斷規(guī)則的標(biāo)注極限值判斷規(guī)則的標(biāo)注 （1）16%規(guī)則規(guī)則 16%規(guī)則是

13、表面粗糙度輪廓技術(shù)要求中的默認(rèn)規(guī)則。規(guī)則是表面粗糙度輪廓技術(shù)要求中的默認(rèn)規(guī)則。 若采用，則圖樣上不需注出。若采用，則圖樣上不需注出。 （2）最大規(guī)則）最大規(guī)則 在幅度參數(shù)符號(hào)在幅度參數(shù)符號(hào)Ra或或Rz的后面標(biāo)注一個(gè)的后面標(biāo)注一個(gè)“max”的標(biāo)記。的標(biāo)記。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 4. 傳輸帶和取樣長(zhǎng)度、評(píng)定長(zhǎng)度的標(biāo)注傳輸帶和取樣長(zhǎng)度、評(píng)定長(zhǎng)度的標(biāo)注 需要指定傳輸帶時(shí)，傳輸帶需要指定傳輸帶時(shí)，傳輸帶（mm）標(biāo)注在幅度參數(shù)符標(biāo)注在幅度參數(shù)符 號(hào)的前面，并用斜線號(hào)的前面，并用斜線“/”隔開（隔開（a、b、c）。）。c =lr。 需要指定評(píng)定長(zhǎng)度時(shí)，則應(yīng)在幅度參數(shù)符號(hào)的后面注寫取需要指定評(píng)定長(zhǎng)度時(shí)

14、，則應(yīng)在幅度參數(shù)符號(hào)的后面注寫取 樣長(zhǎng)度的個(gè)數(shù)（樣長(zhǎng)度的個(gè)數(shù)（a、b）。）。 圖圖5-15 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 5. 表面紋理的標(biāo)注表面紋理的標(biāo)注 需要標(biāo)注表面紋理及其方向時(shí)，則應(yīng)采用規(guī)定的符號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。需要標(biāo)注表面紋理及其方向時(shí)，則應(yīng)采用規(guī)定的符號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 6. 附加評(píng)定參數(shù)和加工方法的標(biāo)注附加評(píng)定參數(shù)和加工方法的標(biāo)注 7. 加工余量的標(biāo)注加工余量的標(biāo)注 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 表面粗糙度輪廓代號(hào)在表面粗糙度輪廓代號(hào)在零件圖零件圖標(biāo)注的規(guī)定和方法標(biāo)注的規(guī)定和方法 1. 一般規(guī)定一般規(guī)定 粗糙度代號(hào)盡可能標(biāo)注在注了相應(yīng)的尺寸及其極限偏差粗糙度代號(hào)盡可能

15、標(biāo)注在注了相應(yīng)的尺寸及其極限偏差 的的同一同一視圖上。視圖上。 粗糙度代號(hào)上的各種符號(hào)和數(shù)字的注寫和讀取方向應(yīng)與粗糙度代號(hào)上的各種符號(hào)和數(shù)字的注寫和讀取方向應(yīng)與 尺寸尺寸的注寫和讀取的注寫和讀取方向一致。方向一致。 粗糙度代號(hào)的尖端必須從材料粗糙度代號(hào)的尖端必須從材料外外指向并接觸零件表面指向并接觸零件表面。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 2. 常規(guī)標(biāo)注方法常規(guī)標(biāo)注方法 圓柱表面結(jié)構(gòu)要求只標(biāo)注圓柱表面結(jié)構(gòu)要求只標(biāo)注一次一次。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 可以直接標(biāo)注在輪廓線上或延長(zhǎng)線上，或用可以直接標(biāo)注在輪廓線上或延長(zhǎng)線上，或用帶箭頭或黑點(diǎn)帶箭頭或黑點(diǎn) 的指引線引出標(biāo)注。的指引線引出標(biāo)注。 聊城

16、大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 可以直接標(biāo)注在給定的尺寸線上可以直接標(biāo)注在給定的尺寸線上 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 可以直接標(biāo)注在形位公差的上方可以直接標(biāo)注在形位公差的上方 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 3. 簡(jiǎn)化標(biāo)注的規(guī)定方法簡(jiǎn)化標(biāo)注的規(guī)定方法 當(dāng)零件的某些表面當(dāng)零件的某些表面（或多數(shù)表面）（或多數(shù)表面）具有相同的技術(shù)要求時(shí)，對(duì)這具有相同的技術(shù)要求時(shí)，對(duì)這 些表面的技術(shù)要求可以用特定符號(hào)，統(tǒng)一標(biāo)注在零件圖的標(biāo)題欄附些表面的技術(shù)要求可以用特定符號(hào)，統(tǒng)一標(biāo)注在零件圖的標(biāo)題欄附 近，省略對(duì)這些表面分別標(biāo)注。近，省略對(duì)這些表面分別標(biāo)注。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 表面粗糙度參數(shù)值的選擇總原則是：表面粗糙度

17、參數(shù)值的選擇總原則是：在滿足零件表面功在滿足零件表面功 能要求的前提下，盡量選取較大的參數(shù)值能要求的前提下，盡量選取較大的參數(shù)值。 一般原則：一般原則： 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小。同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小。 摩擦表面比非摩擦表面要小，滾動(dòng)摩擦表面比滑動(dòng)摩擦表面比非摩擦表面要小，滾動(dòng)摩擦表面比滑動(dòng) 摩擦表面要小。摩擦表面要小。 受循環(huán)載荷的表面及易引起應(yīng)力集中的部位要小。受循環(huán)載荷的表面及易引起應(yīng)力集中的部位要小。 配合要求高、聯(lián)接要求可靠、受重載的表面粗糙度配合要求高、聯(lián)接要求可靠、受重載的表面粗糙度 值都應(yīng)小。值都應(yīng)小。 同一精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的

18、表面粗糙度同一精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度 值要小。值要小。 表面粗糙度（參數(shù)值）的選擇表面粗糙度（參數(shù)值）的選擇 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 在機(jī)械零件精度設(shè)計(jì)中，對(duì)于表面粗糙度輪廓的技術(shù)要求，在機(jī)械零件精度設(shè)計(jì)中，對(duì)于表面粗糙度輪廓的技術(shù)要求， 通常只給出幅度參數(shù)符號(hào)（通常只給出幅度參數(shù)符號(hào)（Ra或或Rz）及極限值，而其他）及極限值，而其他 要求則采用默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化值。要求則采用默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化值。 一般采用一般采用Ra 作為評(píng)定參數(shù)。作為評(píng)定參數(shù)。 對(duì)于極光滑和粗糙的表對(duì)于極光滑和粗糙的表 面，不能用面，不能用Ra儀器測(cè)量，而采用儀器測(cè)量，而采用Rz作為評(píng)定參數(shù)。作為評(píng)定參數(shù)。 和形狀公差和形狀公差T、尺寸公差、尺寸公差I(lǐng)T之間的關(guān)系表（之間的關(guān)系表（4-7）：）： 同一要素，表面粗糙度的值小于形狀公差小于尺寸公差值。同一要素，表面粗糙度的值小于形狀公差小于尺寸公差值。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 比較法 針描法 干涉法 光切法 表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的測(cè)量 接觸式 非接觸式 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 比 較 法 將被測(cè)量表面與將被測(cè)量表面與 標(biāo)