ppt 表面粗糙度-第五章.pptx
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表面粗糙度第5章表面粗糙度1.概述2.表面粗糙度的评定3.表面粗糙度的标注4.表面粗糙度的选用5.表面粗糙度的测量方法表面粗糙度第5章表面粗糙度零件的表面：
是指物体与周围介质区分的物理边界。
无论是机械加工的零件表面上，还是用铸、锻、冲压、热轧、冷轧等方法获得的零件表面上，都会存在着具有很小间距的微小峰、谷所形成的微观几何形状误差，用表面粗糙度来表示。
零件的表面粗糙度，对零件的功能要求、使用寿命、美观程度都有重大影响。
表面粗糙度5.1概述5.1.1表面粗糙度的定义表面轮廓：
垂直于零件的实际表面的平面与这个零件实际表面相交所得到的轮廓，它是一条轮廓曲线。
表面轮廓是表面粗糙度的测量和评定对象。
表面粗糙度5.1.1表面粗糙度的定义表面粗糙度：
在机械加工过程中，由于刀具或砂轮切削后遗留的刀痕、切削过程中切屑分离时的塑性变形，以及机床的振动等原因，会使被加工零件的表面产生微小的峰谷，这些微小峰谷高低程度和间距状况称为表面粗糙度，它是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。
它是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要指标。
表面粗糙度5.1.1表面粗糙度的定义零件表面的形貌可分为三种情况：
（1）表面粗糙度：
波距小于1mm。
属于微观几何形状误差。
（2）表面波纹度：
波距在110mm之间。
会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的。
（3）形状误差：
波距大于10mm。
属于宏观几何形状误差。
表面粗糙度5.1.1表面粗糙度的定义一般来说，任何加工后的表面实际轮廓总是包含着表面粗糙度、波纹度、表面形状误差等构成的几何形状误差。
表面粗糙度5.1.2表面粗糙度对机械零件使用性能的影响表面粗糙度对机械零件使用性能的影响主要表现在以下几个方面：
1影响零件的耐磨性2影响配合性质的稳定性3影响零件的抗疲劳强度4影响零件的抗腐蚀性表面粗糙度5.2表面粗糙度的评定5.2.1基本术语1取样长度由于零件实际表面轮廓包含着粗糙度、波纹度和宏观形状误差三种几何形状误差，故测量表面粗糙度时，应把测量限制在一段足够短的长度上，以抑制或减弱波纹度、排除宏观形状误差对表面粗糙度测量的影响，这段长度称为取样长度。
表面粗糙度5.2.1基本术语取样长度：
测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含5个以上轮廓峰和谷，用符号表示。
表面粗糙度5.2.1基本术语和轮廓单元的平均宽度的标准取样长度和标准评定长度表面越粗糙，取样长度就应该越大。
取样长度的标准化值见下表。
表5.1轮廓算术平均偏差、轮廓的最大高度表面粗糙度5.2.1基本术语一般情况下，取=5，称为“标准长度”。
2.评定长度由于零件表面粗糙度不均匀，为了更可靠地反映表面粗糙度的特性，在测量和评定表面粗糙度时所规定的一段沿X轴方向上的最小长度，用符号表示。
表面粗糙度5.2.1基本术语3.长波和短波轮廓滤波器的截止波长为了评价表面轮廓上各种几何形状误差中的某一几何形状误差，可以利用轮廓滤波器来呈现这一几何形状误差，过滤掉其他的几何形状误差。
轮廓滤波器：
是指能将表面轮廓分离成长波成分和短波成分的滤波器，它们所能抑制的波长称为截止波长。
表面粗糙度5.2.1基本术语传送带：
是从短波截止波长至长波截止波长的波长范围。
长波滤波器的截止波长等于取样长度，即=。
截止波长和的标准化值由表5.1查取。
4.轮廓中线获得零件实际表面轮廓后，为了定量地评定表面粗糙度，首先要确定一条中线，它是具有几何轮廓形状并划分被评定轮廓的基准线。
以中线为基础来计算各种评定参数的数值。
基准线有下列两种。
表面粗糙度5.2.1基本术语1）轮廓的最小二乘中线是指在一个取样长度范围内，使轮廓上各点轮廓偏距的平方和为最小的线，即为最小，轮廓偏距的测量方向为方向，如下图所示。
表面粗糙度5.2.1基本术语2）轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线是指在一个取样长度范围内，算术平均中线与轮廓走向一致，这条中线将轮廓划分为上、下两部分，使上部分的各个峰的面积之和等于下部分的各个谷的面积之和，即表面粗糙度5.2.2评定参数1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是指在一个取样长度范围内，被评定轮廓上各点至中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，用符号表示。
即或近似为表面粗糙度5.2.2评定参数测得的值越大，则表面越粗糙。
能客观地反映表面微观几何形状误差，不宜用做过于粗糙或太光滑的表面的评定参数。
2）轮廓的最大高度轮廓的最大高度是指在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度，用符号表示，如下图所示。
即式中，、都取正值。
表面粗糙度5.2.2评定参数图5.6表面粗糙度的最大高度幅度参数（、）是标准规定必须标注的参数（一般只需取其一），故又称为基本参数。
表面粗糙度5.2.2评定参数2.间距参数一个轮廓峰和相邻一个轮廓谷的组合称为轮廓单元。
在一个取样长度范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度称为轮廓单元宽度，用表示。
表面粗糙度5.2.2评定参数轮廓单元的平均宽度:
是指在一个取样长度范围内，轮廓单元宽度的平均值，用符号表示。
即3.形状参数轮廓的支承长度率：
是指在给定水平位置上轮廓的实际材料长度与评定长度的比率，用符号表示。
即表面粗糙度5.2.2评定参数轮廓的实体材料长度:
是指在评定长度范轴（见图5.1）的直线从峰顶线时，与轮廓相截所得的各段围内，一平行于向下移一水平截距截线长度之和，即表面粗糙度5.2.2评定参数平行于中线的直线在轮廓上截取的位置不同，即水平截距不同，则所得的支承长度也不同。
因此，支承长度率应该对应于水平截距给出。
轮廓的水平截距可用或它占轮廓最大高度百分比表示。
间距参数与形状参数，相对基本参数（、）而言，它们称附加参数。
只有少数零件的重要表面有特殊要求时，才选用附加评定参数。
表面粗糙度5.2.3评定数数值规定表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国家标准GB/T10312009产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法粗糙度参数及其数值规定的参数值系列选取。
表5.2轮廓的算术平均偏差0.0250.10.41.6参6.3的0.0120.050.20.83.212.55025100表面粗糙度5.2.3评定参数数值定表5.3轮廓的最大高度0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600表5.4轮廓单元的平均宽度0.0060.01250.0250.050.10.20.40.8的1.63.2规6.312.5表5.5轮廓的支承长度率%1015202530405060708090度表面粗糙5.3表面粗糙度的标注糙面粗度的符号5.3.1表表5.6表面粗糙的符号及其含义符号名称基本图形符号（简称基本符号）说明未指定工艺方法获得的表面，可用任何方法获得，仅适合于简化代号标注，没有补充说明时不能单独使用。
扩展图形符号用去除材料方法获得的表面，如车、铣、钻、磨、抛光度用不去除材料方法获得的表面，如铸造、锻造、冲压、粉末冶金等。
表面粗糙完整图形符号在上述三个符号的长边上加一横度线，用于标注表面粗糙度特征的工作轮廓各表面的图形符号在完整图形符号上加一圆圈，表示在图样某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面粗糙度求。
它标注在图样中工件的封轮廓线上。
要闭5.3.1表面补充粗信糙息度。
的符号表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法1.表面粗糙度要求标注的内容为了明确表面粗糙度要求，除了标注表面粗糙度单一要求外，必要时还应标注补充要求。
是指传送带、取样长度、表面粗糙度参数代号及其极限值；单一要求:
补充要求:
是指加工方法、表面纹理和纹理方向、加工余量等。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法表面粗糙度代号（简称粗糙度代号）:
在周围注写了技术要求的完整图形符号。
图5.9在表面粗糙度完整图形符号上各项技术要求的标注位置a第一个表面粗糙度的单一要求，b第二个表面粗糙度的单一的要求，c加工方法,d表面纹理和纹理方向,e加工余量。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法2.表面粗糙度要求在图样中的标注1）位置处标注的表面粗糙度要求位置处标注第一个表面粗糙度的单一要求，该要求是不能省略的，它包括传送带、取样长度、表面粗糙度参数代号及其极限值等内容。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法
（1）上限和下限的标注在完整的图形符号中，表示双向极限时应标注上限符号“U”和下限符号“L”,上限在上方，下限在下方。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法如果同一参数具有双向极限要求，在不引起歧义时，可以省略“U”和“L”的标注，当只有单向极限要求时，若为单项上限值，则可省略“U”的标注。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法若为单向下限值，则必须加注“L”。
（2）传送带和取样长度的标注传送带标注时短波滤波器的截止波长值在前，长波滤波器截止波长值在后，并用连接符号“-”隔开。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法长波滤波器截止波长值也就是取样长度，见下表中=0.8mm。
在某些情况下，传送带中只标注两个滤波器中的一个，若未标注滤波器，则使用它的默认截止波长的标准值,见表5.1。
如果只标注一个滤波器，也应保留连字号“-”来区分是短波还是长波滤波器的截止值。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法3参数代号的标注表面粗糙度参数代号标注在传输带或取样长度之后，它们之间加一斜线“/”隔开。
4评定长度的标注如果采用默认的评定长度，即采用ln=5lr时，则评定长度可省略标注。
如果评定长度不等于5lr时，则应在相应参数代号后注出取样长度的个数，见上右图（ln=3lr）。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法表5.7表面粗糙度的代号及意义表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法（5）极限判断原则和极限值标注16%规则：
是指在同一评定长度范围内幅度参数所有的实测值中，大于上限值的个数少于总数的16%，小于下限值的个数少于总数的16%，则认为合格。
16%规则是表面粗糙度技术要求标注中的默认规则（省略标注）。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法最大规则：
在幅度参数符号的后面增加“max”或“min”标记，则表示检测时合格性的判断采用最大规则。
它是指整个被测表面上幅度参数所有的实测值皆不大于最大允许值和不小于最小允许值，才认为合格。
为了避免误解，在参数代号和极限值之间应插入一个空格表面粗糙度的其他要求（见图5.10）中位置b、c、d、和e处）可根据零件功能需要标注。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法2）位置b处标注的表面粗糙度要求位置b处标注第二表面粗糙度要求。
如果要标注第三个或更多的表面粗糙度要求时，图形符号应在垂直方向扩大，以空出足够空间。
此时，a、b的位置随之上移。
3）位置c处标注的表面粗糙度要求位置c处标注加工方法、表面处理、涂层、其他加工工艺要求等。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法4位置d处标注的表面粗糙度要求位置d处标注表面纹理和纹理方向，各种典型的表面纹理及其方向符号的规定标注，见表5.8。
5位置e处标注的表面粗糙度要求位置e处标注要求的加工余量（单位为mm）。
表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法表5.8加工纹理方向的符号及其标注图例表面粗糙度5.3.2表面粗糙度的代号及其注法表5.8加工纹理方向的符号及其标注图例表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注1.一般规定表面粗糙度要求对零件的每一表面一般只标注一次，并尽可能标注在相应的尺寸及其极限偏差的同一视图上。
除非另有说明，所标注的表面粗糙度要求只是对完工零件表面的要求。
注意：
粗糙度代号的各种符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取方向一致，并且粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。
表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注2常规标注方法表面粗糙度要求在图样上的常规标注方法示例见下表。
表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注3.简化标注方法表面粗糙度要求在图样上的简化标注方法示例见下表表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度5.3.3表面粗糙度在图样上的标注4.在零件图上对零件各表面标注表面粗糙度代号的示例表面粗糙度5.4表面粗糙度的选用5.4.1评定参数的选用1幅度参数的选用在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度的技术要求，一般情况下，可以从幅度参数和中任选一个，而其他要求采用默认的标准化值。
当在常用值范围内（0.0256.3）之间时，优先选用。
因为参数的概念比较直观，它反映表面粗糙度轮廓特性的信息量大。
表面粗糙度5.4.1评定参数的选用当表面粗糙度特别高或特别低（0.025或6.3）时,可选用。
用于测量部位小、峰谷小或有疲劳强度要求的零件表面的评定。
如下图所示，三种表面轮廓的最大高度相同，但其表面微观几何形状相差很大，而使用质量显然不同，只用幅度参数不能全面反映零件表面微观几何形状误差。
图5.12不同的表面微观几何形状表面粗糙度5.4.1评定参数的选用2间距参数和混合参数的选用在表面粗糙度的评定参数中，和两个幅度参数为基本参数，间距参数和形状参数为附加参数，一般不能作为独立参数选用，只有少数零件的重要表面，有特殊要求时才附加选用。
单元的平均宽度主要在对涂漆性能、抗裂纹、抗震、抗腐蚀、减少流体流动摩擦阻力等有要求时选用。
支承长度率主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加选用。
表面粗糙度5.4.2评定参数值的选用用类比法具体选择表面粗糙度参数时，应注意以下一些原则：
（1）同一零件上，工作表面比非工作表面的或值小。
（2）摩擦表面比非摩擦表面的或值小。
（3）公差等级相同时，过盈配合表面应小于间隙配合表面的（或）值，轴应小于孔的（或）值，小尺寸表面应小于大尺寸表面的（或）值。
（4）对于要求配合性质稳定的小间隙配合和承受重载荷作用的过盈配合，它们的孔、轴的或值都应小。
表面粗糙度（或）值应越小。
如表5.11所示：
5.4.2评定参数值的选用（5）在确定表面粗糙度参数值时，应注意它与尺寸公差和形状公差协调，这可参考下表。
尺寸公差值和形状公差值越小、表面粗糙度的表面粗糙度（6）相对运动速度高、单位面积压力大，以及承受交变应力作用的重要零件的圆角沟槽的或值都应小。
5.4.2评定参数值的选用（8）凡有关标准业已对表面粗糙度技术要求作出具体规定的特定表面，应按该标准的规定来确定表面粗糙度的参数。
（7）对于防腐蚀、密封性要求高的表面以及要求外表美观的表面，其表面或值应小。
表面粗糙度5.4.2评定参数值的选用表面粗糙度5.4.2评定参数值的选用表面粗糙度5.5表面粗糙度的测量方法5.5.1比较法比较法：
是将工件的被测表面与已知其评定参数值的表面粗糙度样块相比较，而估算出被测表面粗糙度的一种测量方法。
表面粗糙度5.5.1比较法比较时可通过触觉或视觉判断，触觉比较是用手摸感觉判断；视觉比较是靠目测或用放大镜、比较显微镜观察判断。
所选用比较样块的材料、形状、加工方法和表面纹理等应尽可能与被测件表面一致。
比较法使用简便，适用于车间检验。
表面粗糙度5.5.2针描法针描法（又称触针法）：
是利用仪器的触针在工件的被测表面上轻轻划过，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动，再通过传感器将位移变化量转换成电量的变化，经信号放大和处理后，在显示器上显示出被测表面的评定参数值并且可以从打印机上打印出被测表面粗糙度轮廓曲线。
根据这种方法设计、制造的测量表面粗糙度的量仪称为精密粗糙度测量仪（或轮廓仪）。
表面粗糙度5.5.2针描法图5.14JB-4C精密粗糙度测量仪值为0.025的内、外它适用于测量表面和球面。
表面粗糙度5.5.2针描法根据转换原理的不同，轮廓仪可分为:
电动式轮廓仪、电容式轮廓仪、压电式轮廓仪等。
除上述轮廓仪外，还有光学触针轮廓仪，它适用于非接触测量，以防止划伤被测零件表面，它适宜于平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、曲面、以及小孔、沟槽等形状的工件表面测量。
针描法测量具有性能稳定，测量范围广，测量迅速，测值精度高，数字显示，放大倍数高，使用方便，且易实现自动测量和用微机进行数据处理等优点，因此在计量室和生产现场都获得广泛应用。
表面粗糙度5.5.4干涉法干涉法：
是指利用光波干涉原理和显微系统测量精密加工表面粗糙度的方法。
它属于非接触测量的方法。
采用干涉法原理制成的表面粗糙度测量仪称为干涉显微镜。
它用光波干涉原理反映出被测表面粗糙度轮廓的起伏大小，用显微镜系统进行高倍数放大后观察和测量。
它适宜测量值为0.0250.8的平面、外圆柱面和球面。
干涉法一般用于测量表面粗糙度要求高的表面。
表面粗糙度5.5.3光切法光切法：
是利用光切原理测量表面粗糙度的一种测量方法。
它属于非接触测量的方法。
采用光切原理制成的表面粗糙度测量仪称为光切显微镜（或称双管显微镜）。
用光切显微镜可测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属零件表面，但不便于检验用磨削或抛光等方法加工的零件表面。
它适宜于测量值为0.880的平面和外圆柱面。
表面粗糙度5.5.5激光反射法激光反射法:
是用激光束以一定的角度照射到被测表面，除部分光线被试件表面吸收以外，大部分光线被反射和散射。
图5.17激光束在粗糙表面上的散射表面粗糙度5.5.5激光反射法反射光与散射光的强度及其分布与被照射表面的微观不平度状况有关。
通常反射光较为集中形成明亮的光斑，散射光则分布在光斑周围形成较弱的光带。
表面越光滑，反射光占的比例越大，即形成的光斑较强、光带较弱且宽度较小；表面越粗糙，则上述情况相反。
激光反射法具有测量速度快，仪器结构简单，抗干扰能力强，不会划伤被测件，适合在线测量。
表面粗糙度5.5.6三维几何表面测量表面粗糙度的一维和二维测量，只能反映表面的某些几何特征，把它作为表征整个表面的统计特征是很不充分的，只有用三维评定参数才能真实地反映被测表面的实际特征。
三维几何表面测量技术目前已将光纤法、微波法和电子显微镜等测量方法成功地应用于三维几何表面的测量。
表面粗糙度5.5.6三维几何表面测量常用的三维几何表面测量法的测量仪是三坐标测量仪，该测量仪一般由主机（包括光栅尺）、测头、电气系统及软件系统等组成。
三维几何表面测量法适用于测量形状复杂的零件。
表面粗糙度习题51.表面粗糙度的含义是什么?
对零件的工作性能有哪些影响?
2.试述测量和评定表面粗糙度时中线、传输带、取样长度、评定长度的含义。
3.为什么在表面粗糙度标准中，除了规定“取样长度”外，还规定“评定长度”？
4.表面粗糙度的基本评定参数有哪些？
哪些是基本参数？
那些是附加参数？
简述各参数的含义。
表面粗糙度习题55.表面粗糙度参数值是否选得越小越好？
选用的原则是什么？
如何选用？
6.试述规定表面粗糙度幅度参数上限值的含义？
7.常见的加工纹理方向符号有哪些？
各代表什么意义。
表面粗糙度习题55.9解释图5.19中标注的各表面粗糙度要求的含义。
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