表面粗糙解析

會(huì)計(jì)學(xué)1表面粗糙解析第6章幾何量公差第1頁(yè)/共25頁(yè)6.3表面粗糙度6.3.1基本概念1、基本概念

幾何特性包括尺寸誤差、形狀誤差、粗糙度和波紋度等；粗糙度和波紋度都屬于微觀幾何形狀誤差，波紋度是間距大于粗糙度但小于形狀誤差的表面幾何不平度。它們嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命，因此，在技術(shù)產(chǎn)品文件中必須對(duì)表面特征提出要求。第2頁(yè)/共25頁(yè)圖6.3.1表面幾何形狀誤差第3頁(yè)/共25頁(yè)2.表面結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)及定義(1)一般術(shù)語(yǔ)及定義

粗糙度輪廓、波紋度輪廓和原始輪廓構(gòu)成零件的表面特征，稱為表面結(jié)構(gòu)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以這三種輪廓為基礎(chǔ)．建立了一系列參數(shù)，定量地描述對(duì)表面結(jié)構(gòu)的要求，并能用儀器檢測(cè)有關(guān)參數(shù)值，以評(píng)定實(shí)際表面是否合格．三種輪廓和傳輸帶

劃分三種輪廓的基礎(chǔ)是波長(zhǎng)，每種輪廓都定義于一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，這個(gè)波長(zhǎng)范圍稱為該輪廓的傳輸帶；傳輸帶用截止短波波長(zhǎng)值和截止長(zhǎng)波波長(zhǎng)值表示，例如0.0025-0.8(單位為mm)。第4頁(yè)/共25頁(yè)實(shí)際表面輪廓經(jīng)輪廓濾波器濾波后分為：

粗糙度輪廓是對(duì)原始輪廓應(yīng)用λc濾波器抑制長(zhǎng)波成分以后形成的輪廓。

波紋度輪廓是對(duì)原始輪廓連續(xù)應(yīng)用λf和λc以后形成的輪廓，原始輪廓是對(duì)實(shí)際輪廓應(yīng)用短波濾波器λs之后的總的輪廓．第5頁(yè)/共25頁(yè)請(qǐng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵顯示后面內(nèi)容指零件表面的微觀幾何形狀表面粗糙度第6頁(yè)/共25頁(yè)一般按S分：S＜1mm為表面粗糙度輪廓；1≤S≤10mm為表面波紋度輪廓；S＞10mm為f形狀.。表面粗糙度輪廓的產(chǎn)生：(3)以及機(jī)床等工裝系統(tǒng)的振動(dòng)等。(2)切削過(guò)程中切屑分離時(shí)的塑性變形；(1)切削后遺留的刀痕；表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷（Z）高低程度和間距（S）狀況。間距S高低Z第7頁(yè)/共25頁(yè)（1）對(duì)摩擦和磨損的影響

（2）對(duì)配合性質(zhì)的影響（3）對(duì)抗疲勞強(qiáng)度的影響

（4）對(duì)抗腐蝕性的影響

圖6.3.2

另外，對(duì)密封性、接觸剛度和零件的外觀等都有很大影響。3.表面粗糙度輪廓對(duì)零件使用性能的影響圖6.3.3表面不是越光越好。第8頁(yè)/共25頁(yè)1.評(píng)定基準(zhǔn)

（1）取樣長(zhǎng)度

lr

—

取樣長(zhǎng)度是指測(cè)量或評(píng)定表面粗糙度輪廓時(shí)規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。為什么要規(guī)定取樣長(zhǎng)度lr

？

1）為了限制或減弱表面波紋度輪廓，對(duì)表面粗糙度輪廓測(cè)量的影響。

2）排除形狀誤差等，6.3.2表面粗糙度的評(píng)定第9頁(yè)/共25頁(yè)（2.）評(píng)定長(zhǎng)度

ln—一般ln＝5lr

(連續(xù)的);

評(píng)定長(zhǎng)度是指測(cè)量或評(píng)定表面粗糙度輪廓時(shí)規(guī)定的一段最小的測(cè)量長(zhǎng)度。若被測(cè)表面比較均勻時(shí)，ln<5lr

;若被測(cè)表面不均勻時(shí)，ln

>5lr

。為什么要規(guī)定一段最小的測(cè)量長(zhǎng)度ln

？

因?yàn)楸砻娴姆骞群烷g距的不均勻性，為了可靠地反映表面粗糙度輪廓的特性。第10頁(yè)/共25頁(yè)（3）基準(zhǔn)線—

中線是指具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線（圖6.3.4所示）。圖6.3.4第11頁(yè)/共25頁(yè)

在lr內(nèi)，使輪廓上各點(diǎn)至該線的距離Zi平方和為最小。1）輪廓最小二乘中線(m)—圖6.3.5最小二乘中線ziXZ(x)xlr最小二乘中線第12頁(yè)/共25頁(yè)2）輪廓算術(shù)平均中線—在

lr內(nèi)，XZ(x)lrF1FiF2S1S2Sj算術(shù)平均中線第13頁(yè)/共25頁(yè)2.評(píng)定參數(shù)

幅度參數(shù)（高度參數(shù)）

（1）輪廓的算術(shù)平均偏差

在lr內(nèi)，縱坐標(biāo)值Z(x)的絕對(duì)值的算術(shù)平均值(見(jiàn)下圖）?！猌iZ(x)XlrRa算術(shù)平均偏差Ra圖6.3.6

第14頁(yè)/共25頁(yè)（2）輪廓的最大高度

Rz在lr內(nèi)Z(x)XlrRz最大高度Rz中線峰頂線谷底線圖6.3.6

第15頁(yè)/共25頁(yè)（3）間距參數(shù)--輪廓單元的平均寬度

Rsm:輪廓單元的平均寬度

Rsm:在

lr

內(nèi)，輪廓單元寬度Xsi的平均值。輪廓單元:一個(gè)輪廓峰和相鄰輪廓谷的組合(圖6.3.7)。輪廓單元寬度:中線與一個(gè)輪廓單元相交線段的長(zhǎng)度。中線圖5.7輪廓寬度lr圖6.3.7a)

第16頁(yè)/共25頁(yè)

混合參數(shù)（形狀參數(shù)）

在給定的輪廓截面高度

C上，輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(C)與ln的比率（圖6.3.7b)）。(4)輪廓的支承長(zhǎng)度率Rmr(C)—輪廓截面高度C:C=Rz%圖6.3.7b)輪廓的支承長(zhǎng)度率第17頁(yè)/共25頁(yè)表面粗糙度輪廓評(píng)定參數(shù)共4個(gè)：基本參數(shù)2個(gè)

附加參數(shù)(輔助參數(shù))2個(gè)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(zhǎng)度率Rmr(c)是與輪廓曲線形狀相關(guān)的評(píng)定參數(shù)，當(dāng)c值一定時(shí)，Rmr(c)值愈大，則支承能力和耐磨性越好，如圖6.3.8所示。在評(píng)定零件的表面粗糙度時(shí)，輪廓間距小于0.01l的輪廓單峰間距值不計(jì)入o圖6.3.8不同形狀輪廓的支承長(zhǎng)度率第18頁(yè)/共25頁(yè)輪廓算術(shù)平均偏差Ra／μm

輪廓最大高度

Rz／μm輪廓單元的平均寬度RSm／μm支承長(zhǎng)度率Rmr(c)(％)0.0250.0500.1000.2000.4000.8001.6003.2006.312.525.050.0100.00.0250.0500.1000.2000.4000.8001.6003.2006.30012.525.050.0100.0200.0400.0800.01600.00.00600.01250.02500.05000.10000.20000.40000.80001.60003.26.312.510152025304050607080906.3.3

表面粗糙度輪廓的參數(shù)數(shù)值及其選用

表面粗糙度輪廓的參數(shù)數(shù)值摘自GB/T1031-2009表6.3.1表面粗糙度評(píng)定參數(shù)值系列第19頁(yè)/共25頁(yè)

2.表面粗糙度的選用(1)表面粗糙度評(píng)定參數(shù)的選擇一般情況下圖樣上只注出l～2個(gè)幅度參數(shù)，優(yōu)先選用Ra。對(duì)于要求有較高耐腐性，在交變應(yīng)力條件下工作的零件表面、窄小的表面及刃口等表面，控制輪廓最大高度時(shí)可用Rz.間距參數(shù)RSm和支承參數(shù)Rmr(c)一般不單獨(dú)使用，而與高度參數(shù)聯(lián)合使用。當(dāng)表面的耐磨性、接觸剛度和密封性要求較高時(shí)，選擇支承參數(shù)Rmr(c)；為了保證涂漆性能、提高抗腐蝕性及減少流動(dòng)摩擦阻力時(shí)選用間距參數(shù)RSm。(2)表面粗糙度參數(shù)值的選擇原則及典型參數(shù)值的應(yīng)用示例表面粗糙度參數(shù)值的選擇原則是：在滿足功能要求的前提下，盡量選擇較大的表面粗糙度參數(shù)[Rmr(c)除外]值，以減小加工困難，降低生產(chǎn)成本。表6.3.2列出了表面粗糙度的表面特征、經(jīng)濟(jì)加工方法及應(yīng)用舉例，供參考。第20頁(yè)/共25頁(yè)

表面粗糙度參數(shù)值選用一般遵循以下原則：①同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度參數(shù)值小。②摩擦表面比非摩擦表面，滾動(dòng)摩擦表面比滑動(dòng)摩擦表面的粗糙度參數(shù)值小。③承受交變載荷的表面及易引起應(yīng)力集中的部分(如圓角、溝槽等)，粗糙度參數(shù)值小些。④要求配合穩(wěn)定可靠時(shí)，粗糙度參數(shù)值應(yīng)小些。尤其小間隙配合表面、受重載作用的過(guò)盈配合表面，其粗糙度參數(shù)值要小。⑤表面粗糙度與尺寸公差及形狀公差應(yīng)協(xié)調(diào)。通常，尺寸及形狀公差小，表面粗糙度參數(shù)值也要小，同一尺寸公差的軸比孔的粗糙度參數(shù)值要小。必須說(shuō)明，表面粗糙度的參數(shù)值和尺寸公差、形狀公差之間并不存在確定的函數(shù)關(guān)系，如機(jī)器、儀器上的手輪、手柄及外殼等部位，其尺寸和形狀精度要求并不高，但表面粗糙度參數(shù)值要求卻較小。⑥密封性、防腐性要求高的表面或外形美觀的表面其表面粗糙度參數(shù)值都應(yīng)小些。⑦凡有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)表面粗糙度要求作出規(guī)定者(如軸承、量規(guī)和齒輪等)，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選取表面粗糙度參數(shù)值。第21頁(yè)/共25頁(yè)圖6.3.9粗糙度要求的注寫