表格模板-测量技术课程B课件第4章表面粗糙度 精品.ppt

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1、4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定4.3 4.3 表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用4.4 4.4 表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注4.5 4.5 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量第第4章章 表面粗糙度表面粗糙度（1）表面粗糙度的含义及其对机械零件使用性能的影响。（2）表面粗糙度的的评定标准和参数。（3）零件表面粗糙度的选择。（4）表面粗糙度的测量。 通过本章的学习，要求了解表面粗糙度对零件功能的影响，掌握表面粗糙度的评定标准和参数，以及在图纸上掌握表面粗糙度的评定标准和参数，以及在图纸上的标注方式的标注方式。学会按零件表面的功能要求选择表面粗糙度值，并会进

2、行表面粗糙度的测量。4.1 4.1 概概 述述 1. 1.表面粗糙度（表面粗糙度（roughnessroughness）指零件加工表面所具有指零件加工表面所具有的较小间距和和微小峰谷不平度。的较小间距和和微小峰谷不平度。表面粗糙度形成的原因：表面粗糙度形成的原因： 在加工过程中由于切削分离时金属断裂、切削层残留在加工过程中由于切削分离时金属断裂、切削层残留面积、刀瘤脱落、鳞刺、受力所产生的金属塑性变形以及面积、刀瘤脱落、鳞刺、受力所产生的金属塑性变形以及工艺系统高频振动等原因。工艺系统高频振动等原因。 表面粗糙度是一种微观几何形状误差，也称为表面粗糙度是一种微观几何形状误差，也称为微观不微观不

3、平度平度。 表面不平度按表面轮廓误差曲线相邻两波峰或波谷之表面不平度按表面轮廓误差曲线相邻两波峰或波谷之间的距离（波距）间的距离（波距）的大小划分为三类：的大小划分为三类：（1 1）波距小于）波距小于1mm1mm的属于表面粗糙度（微观几何形状误差）的属于表面粗糙度（微观几何形状误差）（2 2）波距在）波距在1 110mm10mm的属于表面波纹度（中间几何形状误差）的属于表面波纹度（中间几何形状误差）（3 3）波距大于）波距大于10mm10mm的属于形状误差（宏观几何形状误差）的属于形状误差（宏观几何形状误差） 如下图所示为某工件表面实际轮廓误差曲线，将如下图所示为某工件表面实际轮廓误差曲线，将

4、这一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误这一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误差曲线：差曲线：零件表面的几何形状误差零件表面的几何形状误差2. 2.表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度对零件使用性能的影响 表面粗糙度对机械零件的使用性能和寿命都有很大的表面粗糙度对机械零件的使用性能和寿命都有很大的影响，尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械零影响，尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械零件影响更大，其影响主要表现在以下几个方面：件影响更大，其影响主要表现在以下几个方面：（1 1）对摩擦和磨损的影响）对摩擦和磨损的影响 具有微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶具有

5、微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶发生接触，如下图所示发生接触，如下图所示 。Ra磨损量磨损量（2 2）对配合性能的影响对配合性能的影响 对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。降低。 （3 3）对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响 粗糙的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷粗糙的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处，并渗入到

6、金属内部，致使腐蚀加剧。处，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。 （4 4）对疲劳强度的影响对疲劳强度的影响 零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变载荷零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变载荷时，对应力集中就越敏感，使疲劳强度降低，导致零件表时，对应力集中就越敏感，使疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。面产生裂纹而损坏。（5 5）对接触刚度的影响对接触刚度的影响 接触刚度影响零件的工作精度和抗振性。接触刚度影响零件的工作精度和抗振性。这是由于表这是由于表面粗糙度使表面间只有一部分面积接触。一般情况下，实面粗糙度使表面间只有一部分面积接触。一般情况下，实际接触面积只有公称接触面积的百

7、分之几。因此，表面越际接触面积只有公称接触面积的百分之几。因此，表面越粗糙受力后局部变形越大，接触刚度也越低。粗糙受力后局部变形越大，接触刚度也越低。（6 6）对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响 粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。因此，降低表面粗糙度，可提高其有缝隙，影响密封性。因此，降低表面粗糙度，可提高其密封性。密封性。4.2 4.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定 4.2.1 4.2.1 与评定参数有关的术语及定义与评定参数有关的术语及定义 1. 1.取样长度取样长度l（sampling lengths

8、ampling length）指用于判别具有表面指用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。粗糙度特征的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。 规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。度对表面粗糙度测量结果的影响。 2. 2.评定长度评定长度l ln n（evaluation lengthevaluation length）指评定轮廓所必指评定轮廓所必须的一段长度，它包括一个或几个取样长度。须的一段长度，它包括一个或几个取样长度。 l ln n5l 5l 3. 3.基准线基准线用于

9、评定表面粗糙度参数给定的线。用于评定表面粗糙度参数给定的线。 （1 1）轮廓的最小二乘中线（简称中线）轮廓的最小二乘中线（简称中线 mean linemean line）具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内使轮具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距廓上各点的轮廓偏距y y的平方和为最小。的平方和为最小。l0y2dxdxminmin （2 2）轮廓的算术平均中线）轮廓的算术平均中线在取样长度内，将实际轮在取样长度内，将实际轮廓划分为上、下两部分，并使上、下两部分的面积相等的基廓划分为上、下两部分，并使上、下两部分的面积相等的基准线。准线。F F1 1F

10、 F2 2FFn nS S1 1S S2 2S Sm m 4.2.2 4.2.2 评定参数评定参数 为了完善地评定零件表面实际轮廓的粗糙程度，需要从为了完善地评定零件表面实际轮廓的粗糙程度，需要从不同方向规定适当的参数。不同方向规定适当的参数。高度特征参数、间距特征参数、形状特征参数高度特征参数、间距特征参数、形状特征参数 1. 1.高度特征参数高度特征参数沿着垂直于评定基准线的方向计量。沿着垂直于评定基准线的方向计量。 （1 1）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差RaRa在取样长度内，轮廓偏距在取样长度内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。绝对值的算术平均值。l0|y|y（x x）| |dxdx1

11、 1lRaRa （2 2）微观不平度十点高度）微观不平度十点高度R Rz z在取样长度内，在取样长度内，5 5个最个最大轮廓峰高的平均值与大轮廓峰高的平均值与5 5个最大轮廓谷深的平均值之和。个最大轮廓谷深的平均值之和。5 5i1y ypi pi5 5i1y yvi vi5 5RzRz （3 3）轮廓最大高度）轮廓最大高度R Ry y在取样长度内，轮廓峰顶线在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。和轮廓谷底线之间的距离。R Ry y|y|ypmaxpmax| |y|yvmaxvmax| |三个高度参数信息比较三个高度参数信息比较 RaRa参数反映表面轮廓信息较全面，概念直观，用于测量参

12、数反映表面轮廓信息较全面，概念直观，用于测量的电子仪器的电路设计比较简单，用触针式电动轮廓仪测量，的电子仪器的电路设计比较简单，用触针式电动轮廓仪测量，可以直接读出可以直接读出RaRa的数值。的数值。 RzRz参数概念直观，用光学比较仪测量较为方便，但是反参数概念直观，用光学比较仪测量较为方便，但是反映表面轮廓信息较为局限。映表面轮廓信息较为局限。 Ry Ry参数测量比较简单，对不允许有较深加工痕迹的表面参数测量比较简单，对不允许有较深加工痕迹的表面（如控制应力集中）和小零件表面有实用意义。（如控制应力集中）和小零件表面有实用意义。 2. 2.间距特征参数间距特征参数沿着评定基准线的方向测量的

13、，沿着评定基准线的方向测量的，反映表面加工痕迹细密程度。反映表面加工痕迹细密程度。 （1 1）轮廓微观不平度的平均间距）轮廓微观不平度的平均间距S Sm m在取样长度内，在取样长度内，轮廓微观不平度的间距的平均值。轮廓微观不平度的间距的平均值。n ni1S SmimiS Sm m1 1n n （2 2）轮廓的单峰平均间距）轮廓的单峰平均间距SS在取样长度内，轮廓的在取样长度内，轮廓的单峰间距的平均值。单峰间距的平均值。n ni1S Si iS S1 1n n 3. 3.形状特征参数形状特征参数用轮廓支承长度率用轮廓支承长度率t tp p表示。表示。 轮廓支承长度率轮廓支承长度率t tp p在取

14、样长度内，一平行于中线与在取样长度内，一平行于中线与轮廓相截所得到的各段截线长度轮廓相截所得到的各段截线长度b bi i之和与取样长度之比。之和与取样长度之比。n ni1b bi it tp p1 1l 与高度特性有关的参数（与高度特性有关的参数（RaRa，RzRz，RyRy）是标准规定必须）是标准规定必须标注的参数，故称为标注的参数，故称为基本评定参数基本评定参数。间距特性参数（。间距特性参数（SmSm，S S）与形状特征参数（与形状特征参数（t tp p）称为）称为附加参数附加参数，只有零件表面有特殊，只有零件表面有特殊使用要求时才选用。使用要求时才选用。4.3 4.3 表面粗糙度的选用表

15、面粗糙度的选用 4.3.1 4.3.1 评定参数的选用评定参数的选用 表面粗糙度评定参数应根据零件的工作条件、使用性能和测量等表面粗糙度评定参数应根据零件的工作条件、使用性能和测量等进行选择，既要考虑能表针表面的几何特性和表面功能参数，又要考虑进行选择，既要考虑能表针表面的几何特性和表面功能参数，又要考虑表面粗糙度检测仪器的测量范围和工艺的经济性。表面粗糙度检测仪器的测量范围和工艺的经济性。1. 1.高度评定参数的选用高度评定参数的选用 一般情况下可从高度参数一般情况下可从高度参数R Ra a、R Rz z和和R Ry y中任选一个，但在常中任选一个，但在常用值范围内（用值范围内（R Ra a

16、为为0.0250.0256.36.3 m m），国标推荐优先选用），国标推荐优先选用R Ra a。 当粗糙度要求特别高（当粗糙度要求特别高（R Ra a0.0256.3 6.3 m m ），可选用），可选用R Rz z。 当在取样长度内，轮廓的峰或谷少于当在取样长度内，轮廓的峰或谷少于5 5个时，可选用个时，可选用R Ry y。 对应力集中而导致疲劳破坏较敏感的表面，可在选取对应力集中而导致疲劳破坏较敏感的表面，可在选取R Ra a或或R Rz z参数的同时选取参数的同时选取R Ry y参数，达到控制轮廓的最大高度不超过规参数，达到控制轮廓的最大高度不超过规定的允许值。定的允许值。2. 2.附加评定参数的选用附加评定参数的选用 附加评定参数一般情况下不作为独立的参数选用。附加评定参数一般情况下不作为独立的参数选用。 一般情况下，对密封性、光亮度有特殊要求的表面，应一般情况下，对密封性、光亮度有特殊要求的表面，应选用附加参数选用附加参数S Sm m或或S S。 只有零件的表面有特殊使用要求时，仅用高度特征参数只有零件的表面有特殊使用要求时，仅用高度特征参数不能满足零件表面的功能不能满足零