表面特征的控制與評(píng)定

表面特征的控制與評(píng)定第1頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二主要內(nèi)容5.1表面粗糙度的基本概念5.2表面粗糙度的評(píng)定

（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

5.3表面粗糙度的參數(shù)值及其選用5.4表面粗糙度的標(biāo)注（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

5.5表面粗糙度的檢測(cè)(自學(xué))第2頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二學(xué)習(xí)要求目的：掌握表面粗糙度輪廓的評(píng)定參數(shù)和標(biāo)注，為合理選用表面粗糙度輪廓打下基礎(chǔ)要求：從微觀幾何誤差的角度理解表面粗糙度輪廓的概念；了解表面粗糙度輪廓對(duì)機(jī)械零件使用性能的影響。理解規(guī)定取樣長(zhǎng)度及評(píng)定長(zhǎng)度的目的及中線的作用；掌握表面粗糙度輪廓的幅度參數(shù)及其檢測(cè)手段；了解表面粗糙度輪廓的間距特性參數(shù)；掌握表面粗糙度輪廓參數(shù)和參數(shù)值的選用原則和方法。熟練掌握表面粗糙度輪廓技術(shù)要求在零件圖上標(biāo)注的方法。第3頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面特征的含義表面粗糙度:指由加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性，亦稱微觀不平度。產(chǎn)生原因:加工過程中在工件表面留下的刀痕，刀具和零件表面之間的摩擦，切屑分離時(shí)工件表面層的塑性變形，切削過程中的殘留物以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)等第4頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面特征的劃分按相鄰兩波峰或波谷之間的距離，即按波距的大小來(lái)考慮，或按波距與波幅（峰谷高度）的比值來(lái)劃分表面粗糙度：波距小于1mm，大體呈周期變化表面波紋度：波距在1～10mm之間，并呈周期性變化表面形狀誤差：波距在10mm以上，無(wú)明顯周期變化第5頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度表面波紋度表面形狀誤差λ實(shí)際表面輪廓

零件表面幾何形狀誤差及其組成成份第6頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度對(duì)機(jī)械零件使用性能的影響影響零件的耐磨性。影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強(qiáng)度。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的密封性。對(duì)零件的外觀、測(cè)量精度、表面光學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和膠合強(qiáng)度等也有著不同程度的影響。

第7頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度的評(píng)定

基本術(shù)語(yǔ)實(shí)際表面：物體與周圍介質(zhì)分離的表面。工件的實(shí)際表面是由粗糙度、波紋度及形狀誤差疊加而成的表面。第8頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二ISO4287:1997中的一般術(shù)語(yǔ)及定義中線：具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線粗糙度輪廓中線：用λc濾波器抑制長(zhǎng)波輪廓成分后所對(duì)應(yīng)的中線波紋度輪廓中線：用λf濾波器抑制長(zhǎng)波輪廓成分后所對(duì)應(yīng)的中線原始輪廓中線：對(duì)原始輪廓進(jìn)行最小二乘擬合，按標(biāo)稱形狀所獲得的中線第9頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基本術(shù)語(yǔ)取樣長(zhǎng)度(lr)：用于判別被評(píng)定輪廓不規(guī)則特征的x軸方向的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度,至少包含5個(gè)以上輪廓峰和輪廓谷。評(píng)定表面粗糙度的取樣是從表面輪廓上取得規(guī)定取樣長(zhǎng)度的目的在于限制和減弱其他幾何形狀誤差，特別是表面波度對(duì)表面粗糙度測(cè)量結(jié)果影響。一般表面越粗糙，取樣長(zhǎng)度就越大。第10頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基本術(shù)語(yǔ)評(píng)定長(zhǎng)度(ln)

：用于判別被評(píng)定輪廓的X軸方向上的長(zhǎng)度。由于零件表面粗糙度不均勻，為了合理反映表面粗糙度特征，在測(cè)量和評(píng)定表面粗糙度時(shí)規(guī)定了一段最小長(zhǎng)度，稱為評(píng)定長(zhǎng)度(ln)。評(píng)定長(zhǎng)度可包含一個(gè)或幾個(gè)取樣長(zhǎng)度,一般情況下，取ln=5lr；若被測(cè)表面比較均勻，可選ln＜5lr

；若均勻性差，可選ln>5lr

。

規(guī)定評(píng)定長(zhǎng)度，是由于加工表面有著不同程度的不均勻性，為充分合理地反映表面粗糙度特性而設(shè)立的第11頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度第12頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基本術(shù)語(yǔ)中線:具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線輪廓最小二乘中線：具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線（中線），在取樣長(zhǎng)度內(nèi)使輪廓上各點(diǎn)輪廓偏距（在測(cè)量方向上輪廓線上的點(diǎn)至基準(zhǔn)線的距離）的平方和最小,第13頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基本術(shù)語(yǔ)輪廓算術(shù)平均中線：在取樣長(zhǎng)度內(nèi),劃分實(shí)際為為上、下兩部分，且使上下兩部分面積相等的線

，即：

F1+F2+…+Fn=F’1+F’2+…+F’m

規(guī)定算術(shù)平均中線是為了用圖解法近似地確定最小二乘中線第14頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二評(píng)定參數(shù):幅度參數(shù)（高度參數(shù)）輪廓的算術(shù)平均偏差Ra

在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值，用Ra表示，即Ra值的大小能客觀地反映被測(cè)表面的微觀幾何特性，Ra值越小，說明被測(cè)表面微小峰谷的幅度越小，表面越光滑；反之，Ra越大，說明被測(cè)表面越粗糙。Ra值是用觸針式電感輪廓儀測(cè)得的，受觸針半徑和儀器測(cè)量原理的限制，不宜用作過于粗糙或太光滑表面的評(píng)定參數(shù)，僅適用于Ra值在0.025～6.3μm的表面。第15頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二幅度參數(shù)輪廓最大高度Rz：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離。輪廓峰頂為取樣長(zhǎng)度內(nèi)平行于基準(zhǔn)線并通過輪廓最高點(diǎn)的線；輪廓谷底線為取樣長(zhǎng)度內(nèi)平行于基準(zhǔn)線并通過輪廓最低點(diǎn)的線Ra和Rz是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須標(biāo)注的參數(shù)(只標(biāo)其一),基本參數(shù)Rz=Zpmax＋Zvmax

第16頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二間距參數(shù)輪廓單元:某個(gè)輪廓峰與相鄰輪廓谷的組合輪廓單元寬度:在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi),中線與各個(gè)輪廓單元相交線段的長(zhǎng)度Xsi輪廓單元的平均寬度:在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓單元寬度Xsi的平均值用Rsm表示，第17頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二混合參數(shù)(形狀參數(shù))在給定水平位置C上,輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c)與評(píng)定長(zhǎng)度ln的比率用Rmr(c)表示，Rmr(c)=Ml(c)/ln輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c):評(píng)定長(zhǎng)度內(nèi),一平行于X軸的直線從峰頂線向下移動(dòng)一水平截距c時(shí),與輪廓相截所得的各段截線長(zhǎng)度之和第18頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二評(píng)定參數(shù)高度（幅度）參數(shù)（Ra、Rz）是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須標(biāo)注的參數(shù)（二者只需取其一），又稱為基本參數(shù)間距參數(shù)（RSm）與混合參數(shù)Rmr(c)，相對(duì)基本參數(shù)而言，稱為附加參數(shù)，它們是只有少數(shù)零件的重要表面有特殊使用要求時(shí)，才選用的附加評(píng)定參數(shù),附加參數(shù)不能單獨(dú)在圖樣上注出,只能作為幅度參數(shù)的輔助參數(shù)注出第19頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二5.3表面粗糙度的參數(shù)值及其選用表面粗糙度的參數(shù)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T1031—95《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》規(guī)定的參數(shù)值系列選取。表5-2Ra的數(shù)值第20頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度的參數(shù)值表5-3Rz的數(shù)值表5-4Rsm的數(shù)值第21頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度的參數(shù)值表5-5Rmr(c)(％)的數(shù)值表5-6lr和ln的數(shù)值第22頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二幅度參數(shù)的選用幅度參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基本參數(shù)，可以獨(dú)立選用。對(duì)于有表面粗糙度要求的表面，必須選用一個(gè)幅度參數(shù)。對(duì)于幅度方向的表面粗糙度參數(shù)值在0.025～6.3μm的零件表面，標(biāo)準(zhǔn)推薦優(yōu)先選用Ra。這是因?yàn)镽a能夠比較全面地反映被測(cè)表面的微小峰谷特征，同時(shí)，上述范圍內(nèi)用電動(dòng)輪廓儀能夠很方便地測(cè)出被測(cè)表面Ra的實(shí)際值。Rz通常用光學(xué)儀器——雙管顯微鏡或干涉顯微鏡測(cè)量。在表面粗糙度要求特別高或特別低(Ra＜0.025μm或Ra＞6.3μm＝時(shí)，選用Rz。Rz用于測(cè)量部位小、峰谷小或有疲勞強(qiáng)度要求的零件表面的評(píng)定。第23頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二間距參數(shù)的選用對(duì)附加評(píng)定參數(shù)Rsm和Rmr(c)，一般不能作為獨(dú)立參數(shù)選用，只有少數(shù)零件的重要表面有特殊使用要求時(shí)才附加選用。Rsm主要在對(duì)涂漆性能(如噴涂均勻，涂層有極好的附著性和光潔性等)有要求時(shí)選用。另外,要求沖壓成形后抗裂紋、抗振、抗腐蝕、減小流體流動(dòng)摩擦阻力等情況下也可選用。例如，汽車外形薄鋼板除要控制幅度參數(shù)Ra(0.9～1.3μm)外，還需進(jìn)一步控制Rsm(0.13～0.23μm)，主要作用是提高鋼板的可漆性。第24頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二混合參數(shù)的選用輪廓的支承長(zhǎng)度率Rmr(c)主要在耐磨性、接觸剛度要求較高等場(chǎng)合附加選用。第25頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度參數(shù)值的選用一般來(lái)說，表面粗糙度值（評(píng)定參數(shù)值）越小，零件的工作性能越好，使用壽命也越長(zhǎng)。表面粗糙度越小,加工成本越高選擇表面粗糙度參數(shù)值既要考慮零件的功能要求，又要考慮其制造成本。表面粗糙度參數(shù)值的選用原則為：首先，滿足零件的功能要求；其次，考慮經(jīng)濟(jì)性及工藝的可能性。第26頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二選擇表面粗糙度評(píng)定參數(shù)值的一般原則在滿足表面功能要求的情況下，盡可能選用較大的零件表面粗糙度參數(shù)值同一零件上，工作表面的表面粗糙度應(yīng)比非工作表面要求嚴(yán)（Rmr(c)值大，其余評(píng)定參數(shù)都小）摩擦表面比非摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要??；滾動(dòng)表面比滑動(dòng)表面零件表面粗糙度參數(shù)值要??；高速運(yùn)動(dòng)，單位壓力大的摩擦表面粗糙度參數(shù)值較小受循環(huán)載荷的表面積及易引起應(yīng)力集中的部分，零件表面粗糙度參數(shù)值較小配合性質(zhì)要求高的結(jié)合表面，間隙小的配合表面以及要求連接可靠、受重載荷的過盈配合表面等都應(yīng)取較小的粗糙度參數(shù)值配合性質(zhì)相同，零件尺寸越小，則零件表面粗糙度參數(shù)值越??；同一精度等級(jí)，小尺寸比大尺寸，軸比孔零件表面粗糙度參數(shù)值要小第27頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第28頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二評(píng)定參數(shù)值的規(guī)定及取樣長(zhǎng)度、評(píng)定長(zhǎng)度的選用要點(diǎn)規(guī)定表面粗糙度輪廓要求時(shí)，必須給出表面粗糙度輪廓參數(shù)值和測(cè)量時(shí)的取樣長(zhǎng)度值這兩項(xiàng)基本要求，必要時(shí)可規(guī)定輪廓其他的評(píng)定參數(shù)、表面加工紋理方向、加工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用標(biāo)準(zhǔn)取樣長(zhǎng)度，則在圖樣上可以省略標(biāo)注取樣長(zhǎng)度值。表面粗糙度的評(píng)定不包括表面缺陷，如溝槽、氣孔和劃痕等Ra和Rz的參數(shù)值選用見表5.2和表5.3測(cè)量參數(shù)Ra和Rz時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)推薦按表5.6選用相應(yīng)的取樣長(zhǎng)度l和評(píng)定長(zhǎng)度ln輪廓單元的平均寬度RSm按表5.4選用輪廓的支撐長(zhǎng)度率Rmr(c)的數(shù)值按表5.5選用第29頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二加工紋理符號(hào)為保證零件的功能要求，有時(shí)需對(duì)加工紋理作出規(guī)定。如對(duì)于密封表面，加工紋理需呈同心圓狀，對(duì)于相互移動(dòng)的表面，加工紋理最好按一定方向呈直線狀第30頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

表面粗糙度輪廓技術(shù)要求在零件圖上標(biāo)注的方法第31頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度的符號(hào)第32頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二a1，a2——粗糙度幅度參數(shù)代號(hào)及其數(shù)值（μm）；b——加工方法、鍍覆、涂覆、表面處理或其他說明等；c——取樣長(zhǎng)度（mm）或波紋度（μ

m）；d——加工紋理符號(hào)；e——加工余量（mm）；f——粗糙度間距參數(shù)值（mm）或輪廓的支撐長(zhǎng)度率(e)bc/fa1a2d

圖5-9表面粗糙度輪廓代號(hào)2．表面粗糙度的代號(hào)第33頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度幅度參數(shù)的標(biāo)注表面粗糙度幅度參數(shù)是基本參數(shù)，Ra在代號(hào)中是標(biāo)注在a1及a2位置，用數(shù)值表示，單位為微米（μm），參數(shù)值前省略標(biāo)注參數(shù)代號(hào)Ra

。Rz也是標(biāo)注在代號(hào)中的a1及a2位置，它的參數(shù)值前需標(biāo)注出相應(yīng)的參數(shù)代號(hào)Rz

。第34頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)的標(biāo)注第35頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二“上限值”或“下限值”是指表面粗糙度參數(shù)的所有實(shí)測(cè)值中超過規(guī)定值的個(gè)數(shù)少于總數(shù)的16%“最大值”是指表面粗糙度參數(shù)的所有實(shí)測(cè)值不超過規(guī)定值第36頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度附加參數(shù)的標(biāo)注GB/T131--93

表面粗糙度的間距參數(shù)和混合特性參數(shù)為附加參數(shù)，在幅度參數(shù)未標(biāo)注時(shí)，附加參數(shù)不能單獨(dú)標(biāo)注。若需要標(biāo)注RSm值或Rmr(c)值時(shí)，應(yīng)在表面粗糙度代號(hào)中的f位置標(biāo)注，數(shù)值寫在相應(yīng)的參數(shù)代號(hào)后面。第37頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二b)c)d)a)0.86.3銑3.23.2(5)3.2圖5-10表面粗糙度其它項(xiàng)目的標(biāo)注12.512.53.23.23.2f其余2512.50.4M1.63.23.2ff圖5-11表面粗糙度代號(hào)標(biāo)注示例符號(hào)、代號(hào)應(yīng)標(biāo)在可見輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長(zhǎng)線上。符號(hào)的尖端必須從材料外指向表面。第38頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面粗糙度的測(cè)量比較法：將被測(cè)表面和表面粗糙度樣板直接進(jìn)行比較，多用于車間，評(píng)定表面粗糙度值較大的工件。光切法：利用光切原理，用雙管顯微鏡測(cè)量。

常用于測(cè)量Rz為0.5