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1、第四章第四章 表面粗糙度表面粗糙度第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述第二節(jié)第二節(jié) 表面粗糙度的評定表面粗糙度的評定第三節(jié)第三節(jié) 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號代號及其注法表面粗糙度的符號代號及其注法第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述一、基本概念一、基本概念 表面粗糙度是指加工表面上所具有的較小間距和峰谷所表面粗糙度是指加工表面上所具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。表面粗糙度是實際表面幾何形狀組成的微觀幾何形狀特性。表面粗糙度是實際表面幾何形狀誤差的微觀特征，而形狀誤差則是宏觀的，介于兩者之
2、間的誤差的微觀特征，而形狀誤差則是宏觀的，介于兩者之間的是表面波紋度，如是表面波紋度，如圖圖4-14-1所示。這三種誤差通常以一定的波距所示。這三種誤差通常以一定的波距入和波高入和波高h h之比來劃分，一般比值大于之比來劃分，一般比值大于1 0001 000為形狀誤差、小為形狀誤差、小于于4040為表面粗糙度、介于兩者之間的為表面波紋度。為表面粗糙度、介于兩者之間的為表面波紋度。下一頁下一頁第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述二、表面粗糙度的影響二、表面粗糙度的影響表面粗糙度對機械零件的配合性質、耐磨性、工作精度、抗表面粗糙度對機械零件的配合性質、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性有著密切關系，
3、影響機械零件的使用性能，影響機器腐蝕性有著密切關系，影響機械零件的使用性能，影響機器的工作可靠性和使用壽命。的工作可靠性和使用壽命。1.1.對摩擦和磨損的影響對摩擦和磨損的影響 零件實際表面越粗糙，摩擦系數(shù)就越大，相互運動的兩零件實際表面越粗糙，摩擦系數(shù)就越大，相互運動的兩個表面磨損就越快。個表面磨損就越快。2.2.對配合性質的影響對配合性質的影響 表面粗糙度會影響配合性質的可靠性和穩(wěn)定性。對間隙表面粗糙度會影響配合性質的可靠性和穩(wěn)定性。對間隙配合會因表面峰尖在工作過程中很快磨損而使間隙增大，對配合會因表面峰尖在工作過程中很快磨損而使間隙增大，對過盈配合，粗糙表面輪廓的波峰在裝配時被擠平，實際
4、有效過盈配合，粗糙表面輪廓的波峰在裝配時被擠平，實際有效過盈減小，降低了連接強度。過盈減小，降低了連接強度。下一頁下一頁上一頁上一頁第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述3.3.對疲勞強度的影響對疲勞強度的影響 零件表面粗糙會引起應力集中，尤其在交變應力的作用零件表面粗糙會引起應力集中，尤其在交變應力的作用下，零件疲勞損壞的可能性越大，疲勞強度就會降低。下，零件疲勞損壞的可能性越大，疲勞強度就會降低。4.4.對接觸剛性的影響對接觸剛性的影響 表面越粗糙，兩表面間的實際接觸面積就越小，單位面表面越粗糙，兩表面間的實際接觸面積就越小，單位面積受力就越大，受到外力時極易產生接觸變形，接觸剛度變積
5、受力就越大，受到外力時極易產生接觸變形，接觸剛度變低，影響機器的工作精度和抗振性。低，影響機器的工作精度和抗振性。5.5.對耐腐蝕性能的影響對耐腐蝕性能的影響 粗糙的表面易使腐蝕性物質附著于表面的微觀凹谷，且粗糙的表面易使腐蝕性物質附著于表面的微觀凹谷，且向零件表層滲透，加劇銹蝕。向零件表層滲透，加劇銹蝕。此外，表面粗糙度對零件結合面的密封性能、流體阻力、此外，表面粗糙度對零件結合面的密封性能、流體阻力、外觀質量和表面涂層的質量等都有一定的影響。外觀質量和表面涂層的質量等都有一定的影響。上一頁上一頁返返 回回第二節(jié)第二節(jié) 表面粗糙度的評定表面粗糙度的評定一、基本術語一、基本術語1.1.表面輪廓
6、表面輪廓 平面與實際表面相交所得的輪廓稱為表面輪廓。平面與實際表面相交所得的輪廓稱為表面輪廓。2.2.取樣長度取樣長度L L 取樣長度是用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準線取樣長度是用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準線長度。長度。3.3.評定長度評定長度L Ln n評定長度評定長度L Ln n是評定輪廓表面粗糙度所必需的一段長度。是評定輪廓表面粗糙度所必需的一段長度。4.4.評定基準線評定基準線 標準以輪廓最小二乘中線作為評定表面粗糙度的基準線，標準以輪廓最小二乘中線作為評定表面粗糙度的基準線，輪廓最小二乘中線根據實際輪廓用最小二乘法確定。輪廓最小二乘中線根據實際輪廓用最小二乘法確定。下一
7、頁下一頁第二節(jié)第二節(jié) 表面粗糙度的評定表面粗糙度的評定二、表面粗糙度的評定參數(shù)二、表面粗糙度的評定參數(shù)表面粗糙度的主要評定參數(shù)有輪廓的算術平均偏差表面粗糙度的主要評定參數(shù)有輪廓的算術平均偏差RaRa和輪廓和輪廓的最大高度的最大高度RzRz。1.1.輪廓算術平均偏差輪廓算術平均偏差RaRa2.2.微觀不平度十點平均高度微觀不平度十點平均高度RzRz3.3.輪廓最大高度輪廓最大高度RyRy上一頁上一頁返返 回回第三節(jié)第三節(jié) 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用一、表面粗糙度的選擇一、表面粗糙度的選擇 表面粗糙度參數(shù)值的選擇遵循既滿足零件表面功能要求、表面粗糙度參數(shù)值的選擇遵循既滿足零件表面功能要求、又
8、考慮經濟性的原則，盡量選用大的參數(shù)值，一般用類比法又考慮經濟性的原則，盡量選用大的參數(shù)值，一般用類比法確定。確定。表表4-24-2給出了表面粗糙度參數(shù)值在某一范圍內的表面特征及應給出了表面粗糙度參數(shù)值在某一范圍內的表面特征及應用舉例。用舉例。二、一般加工方法所能達到的表面粗糙度二、一般加工方法所能達到的表面粗糙度RaRa值值 根據零件的加工方法，在正常加工的情況下一般可以判根據零件的加工方法，在正常加工的情況下一般可以判斷出所加工出的表面粗糙度斷出所加工出的表面粗糙度RaRa值的大致范圍。各類加工方法值的大致范圍。各類加工方法對應的表面粗糙度對應的表面粗糙度RaRa值見值見表表4-34-3。下
9、一頁下一頁第三節(jié)第三節(jié) 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用選擇表面粗糙度數(shù)值時必須謹慎，特別是選擇表面粗糙度數(shù)值時必須謹慎，特別是RaRa值較小時更應注值較小時更應注意。若取的太小，加工困難，使成本增加意。若取的太小，加工困難，使成本增加;如取得過大，則難如取得過大，則難以滿足設計要求，影響產品質量。以滿足設計要求，影響產品質量。上一頁上一頁返返 回回第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號代號及其表面粗糙度的符號代號及其注法注法一、表面粗糙度的符號一、表面粗糙度的符號表面粗糙度的符號及說明見表面粗糙度的符號及說明見表表4-4 4-4。國標規(guī)定，有關表面粗糙度的各項規(guī)定按功能要求給定，并國標規(guī)定，有關表面
10、粗糙度的各項規(guī)定按功能要求給定，并注在符號中相應的位置。若僅表示需要加工注在符號中相應的位置。若僅表示需要加工(采用去除材料的采用去除材料的方法或不去除材料的方法方法或不去除材料的方法)，但對表面粗糙度的其他規(guī)定沒有，但對表面粗糙度的其他規(guī)定沒有要求時，允許只注表面粗糙度符號。要求時，允許只注表面粗糙度符號。二、表面粗糙度代號二、表面粗糙度代號在表面粗糙度符號的基礎上，注出表面粗糙度符號數(shù)值及其在表面粗糙度符號的基礎上，注出表面粗糙度符號數(shù)值及其有關的規(guī)定項目后就形成了表面粗糙度代號。表面粗糙度數(shù)有關的規(guī)定項目后就形成了表面粗糙度代號。表面粗糙度數(shù)值及其有關的規(guī)定在符號中注寫的位置，如值及其有
11、關的規(guī)定在符號中注寫的位置，如圖圖4-64-6所示。所示。下一頁下一頁第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號代號及其表面粗糙度的符號代號及其注法注法1.1.表面粗糙度高度參數(shù)表面粗糙度高度參數(shù)特征參數(shù)特征參數(shù)RaRa的表面粗糙度代號標注見的表面粗糙度代號標注見表表4-54-5。表面粗糙度高度參數(shù)表面粗糙度高度參數(shù)Ra,Ra,RyRy,RzRz在代號中用數(shù)值標注時，在代號中用數(shù)值標注時，除參數(shù)代號除參數(shù)代號RaRa可省略外其余在參數(shù)值前需注出相應的參數(shù)代可省略外其余在參數(shù)值前需注出相應的參數(shù)代號。號。2.2.在圖樣上的標注方法在圖樣上的標注方法 (1)(1)表面粗糙度的代表面粗糙度的代符符號一般注在可見
12、輪廓線、尺寸號一般注在可見輪廓線、尺寸界限、引出線或它們的延長線上，也可以注在指引線上，如界限、引出線或它們的延長線上，也可以注在指引線上，如圖圖4-74-7(a)(a)所示所示;符號的尖端必須從材料外指向表面，且代號符號的尖端必須從材料外指向表面，且代號中數(shù)字及符號的方向都必須與尺寸數(shù)字方向一致，如中數(shù)字及符號的方向都必須與尺寸數(shù)字方向一致，如圖圖4-74-7(b)(b)所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號代號及其表面粗糙度的符號代號及其注法注法 (2)(2)當零件表面加工有特殊要求時，采用長邊帶橫線的表面當零件表面加工有特殊要求時，采用長邊帶橫線的表面粗糙度符
13、號，加工方法注寫在橫線上，帶有橫線的表面粗糙粗糙度符號，加工方法注寫在橫線上，帶有橫線的表面粗糙度符號應按度符號應按圖圖4-84-8所示的規(guī)定標注。所示的規(guī)定標注。(3)(3)在同一圖樣上，同一表面一般只標注一次代在同一圖樣上，同一表面一般只標注一次代 符符 號，號，并盡可能標注在輪廓線上。當?shù)胤姜M小或不便于標注時，代并盡可能標注在輪廓線上。當?shù)胤姜M小或不便于標注時，代 符符 號可以引出標注。號可以引出標注。當零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時，對當零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時，對其中使用最多的一種代其中使用最多的一種代 符符 號可以統(tǒng)一標注在圖樣的右上角，號可以統(tǒng)一標注
14、在圖樣的右上角，并加注并加注“其余其余”兩字，如兩字，如圖圖4-7 4-7 (a)(a)所示。所示。(4)(4)當零件上所有表面的表面粗糙度要求相同時，其代當零件上所有表面的表面粗糙度要求相同時，其代 符符 號可在圖樣的右上角統(tǒng)一標注，如號可在圖樣的右上角統(tǒng)一標注，如圖圖4-94-9所示。所示。上一頁上一頁返返 回回第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量一、目測檢查一、目測檢查 當工件表面粗糙度比規(guī)定的粗糙度明顯好或不好時，不當工件表面粗糙度比規(guī)定的粗糙度明顯好或不好時，不需用精確的方法檢驗。工件表面存在著明顯影響表面功能的需用精確的方法檢驗。工件表面存在著明顯影響表面功能的表面缺陷時
15、，選擇目測法檢驗判定。通常表面缺陷時，選擇目測法檢驗判定。通常Ra1.6 umRa1.6 um時目測。時目測。二、比較法二、比較法 比較法是將被測表面與表面粗糙度樣塊相比較來判斷工比較法是將被測表面與表面粗糙度樣塊相比較來判斷工件表面粗糙度是否合格的檢驗方法。件表面粗糙度是否合格的檢驗方法。比較時，可借助于放大鏡、比較顯微鏡等工具，以減少誤差，比較時，可借助于放大鏡、比較顯微鏡等工具，以減少誤差，提高準確度。比較時，樣塊與被測表面的加工紋理方向保持提高準確度。比較時，樣塊與被測表面的加工紋理方向保持一致。一致。Ral.6Ra0.4u mRal.6Ra0.4u m時用放大鏡，時用放大鏡，Ra0.
16、4umRa0.4um時用比較顯微時用比較顯微鏡。鏡。下一頁下一頁第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量比較法簡單易行，適合車間于車間現(xiàn)場測量，常用于中等或比較法簡單易行，適合車間于車間現(xiàn)場測量，常用于中等或較粗糙表面的測量。由于其評定的可靠性在很大程度上取決較粗糙表面的測量。由于其評定的可靠性在很大程度上取決于檢驗人員的經驗，因而主要用于評定表面粗糙度要求不很于檢驗人員的經驗，因而主要用于評定表面粗糙度要求不很嚴格的表面。嚴格的表面。三、光切法三、光切法光切法是利用光切法是利用“光切原理光切原理”，借助于雙管顯微鏡來測量表面，借助于雙管顯微鏡來測量表面粗糙度的方法。粗糙度的方法。下一頁
17、下一頁上一頁上一頁第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量四、感觸法四、感觸法感觸法感觸法(又稱針描法或輪廓法又稱針描法或輪廓法)測量表面粗糙度值原理測量表面粗糙度值原理:是利用是利用傳感器端部的金剛石觸針直接在被測表面上輕輕劃過，被測傳感器端部的金剛石觸針直接在被測表面上輕輕劃過，被測表面的微觀不平度使觸針在垂直于表面輪廓方向上產生上、表面的微觀不平度使觸針在垂直于表面輪廓方向上產生上、下移動。儀器通過傳感器，將這種移動轉換為電量變化，再下移動。儀器通過傳感器，將這種移動轉換為電量變化，再經濾波器將表面輪廓上屬于形狀誤差和波度的部分濾去，留經濾波器將表面輪廓上屬于形狀誤差和波度的部分濾
18、去，留下屬于表面粗糙度的輪廓曲線信號送入放大器，在記錄裝置下屬于表面粗糙度的輪廓曲線信號送入放大器，在記錄裝置上得到實際輪廓的放大圖，可直接從儀器指示表上得到上得到實際輪廓的放大圖，可直接從儀器指示表上得到Ra值值或其他參數(shù)值?；蚱渌麉?shù)值。五、干涉法五、干涉法干涉法是利用光學干涉原理來測量表面粗糙度的方法，常用干涉法是利用光學干涉原理來測量表面粗糙度的方法，常用的儀器為干涉顯微鏡，其測量原理如圖的儀器為干涉顯微鏡，其測量原理如圖4-13所示。所示。上一頁上一頁返返 回回圖圖4-1 零件實際表面的幾何誤差零件實際表面的幾何誤差返返 回回表表4-2表面粗糙度的表面特征及應用表面粗糙度的表面特征及
19、應用舉例舉例下一頁下一頁表表4-2表面粗糙度的表面特征及應用表面粗糙度的表面特征及應用舉例舉例返返 回回上一頁上一頁表表4-3 各類加工方法對應的表面粗各類加工方法對應的表面粗糙度糙度Ra下一頁下一頁表表4-3 各類加工方法對應的表面粗各類加工方法對應的表面粗糙度糙度Ra返返 回回上一頁上一頁表表4-4 表面粗糙度符號及意義表面粗糙度符號及意義返返 回回圖圖4-6 表面粗糙度代號表面粗糙度代號返返 回回表表4-5 表面粗糙度高度參數(shù)標注示表面粗糙度高度參數(shù)標注示例及意義例及意義返返 回回圖圖4-7 轟面粗糙磨代號存圖樣的標轟面粗糙磨代號存圖樣的標件件返返 回回圖圖4-8 帶橫線的表面粗糙度符號標帶橫線的表面粗糙度符號標注注返返 回回圖圖4-9 4-9 表面粗糙度代號的統(tǒng)一標注表面粗糙度代號的統(tǒng)一標注返返 回回圖圖4-13 干涉顯微鏡干涉顯微鏡返返 回回
第四章 表面粗糙度
