机械精度设计与检测第章表面粗糙度

　表面粗糙度第5章中南林业科技(kējì)大学精品课程《机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 精度(jīnɡdù)与检测》课程组制作第一页，共69页。本章重点表面(biǎomiàn)粗糙度的术语、定义、标注及测量方法本章(běnzhānɡ)内容5.1表面粗糙度概述5.2表面粗糙度的评定5.3表面粗糙度的符号、代号及其标注5.4表面粗糙度的选用(xuǎnyòng)5.5表面粗糙度的测量及量具量仪第二页，共69页。5.1表面(biǎomiàn)粗糙度概述第三页，共69页。表面粗糙度：切削加工时，由于振动，刀痕及刀具与零件之间的摩擦，在制造的零件表面不可避免的产生一些微小的峰谷。零件表面上这些微小的峰谷的高低程度就称为表面粗糙度。粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放大镜或显微镜仍能观察到。从相反概念(gàiniàn)的角度表面粗糙度也可以称为表面光洁度。5.1表面(biǎomiàn)粗糙度概述第四页，共69页。实际上，一个完工零件的实际表面(biǎomiàn)状态是极其复杂的，一般包括表面(biǎomiàn)粗糙度、表面(biǎomiàn)波度和几何形状误差等。5.1表面(biǎomiàn)粗糙度概述第五页，共69页。表面几何形状误差(宏观几何形状误差)表面粗糙度表面波度(中间几何形状误差)按波距大小(相邻(xiānɡlín)两波峰或相邻(xiānɡlín)两波谷之间的距离)来划分波距小于lmm的微观(wēiguān)几何形状误差波距在l～10mm的并呈周期性变化的几何形状(xíngzhuàn)误差波距大于10mm的并无明显周期性变化5.1表面粗糙度概述第六页，共69页。表面(biǎomiàn)粗糙度对零件的使用性能有着重要的影响，尤其对在高温、高速、高压条件下的机器(仪器)零件影响更大。它主要影响零件的摩擦磨损、配合性质、抗疲劳强度和密封性等。5.1表面(biǎomiàn)粗糙度概述第七页，共69页。因此，表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，作为零件质量评定(píngdìng)指标是十分重要的。5.1表面(biǎomiàn)粗糙度概述第八页，共69页。GB/T3053—2009表面粗糙度国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 (ɡuójiābiāozhǔn)构成：产品几何技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 表面(biǎomiàn)结构轮廓法表面(biǎomiàn)结构的术语、定义及参数GB/T1031-2009表面(biǎomiàn)粗糙度参数及其数值GB/T131-2006机械制图表面粗糙度符号代号及其标注5.1表面粗糙度概述第九页，共69页。5.2表面(biǎomiàn)粗糙度的评定第十页，共69页。5.2表面(biǎomiàn)粗糙度的评定5.2.1评定表面粗糙度的几个(jǐɡè)术语和定义5.1.2表面粗糙度的评定参数第十一页，共69页。5.2.1评定表面(biǎomiàn)粗糙度的术语和定义介绍GB/T3505-2000规定的与评定表面(biǎomiàn)粗糙度有关的部分术语和定义。部分术语轮廓滤波器坐标系表面轮廓原始轮廓粗糙度轮廓取样长度评定长度中线粗糙度轮廓中线轮廓峰轮廓谷高度和间距辨别力轮廓单元纵坐标值实体材料长度第十二页，共69页。1.轮廓滤波器（profilefilter）λs滤波器（λsprofilefilter）λc滤波器（λcprofilefilter）λf滤波器（λfprofilefilter）确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交(xiāngjiāo)界限的滤波器。确定存在于表面(biǎomiàn)上的波纹度与比它更长的波的成分之间相交界限的滤波器。确定(quèdìng)存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限的滤波器。把轮廓分成长波和短波的滤波器。因为原始轮廓有粗糙度轮廓、波纹度轮廓和波长更长的表面形状误差轮廓5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义第十三页，共69页。图5-1粗糙度和波纹度轮廓的传输(chuánshū)特性5.2.1评定表面(biǎomiàn)粗糙度的术语和定义第十四页，共69页。4．原始轮廓（primaryprofile）在应用短波滤波器λs之后的总的轮廓。它是评定原始轮廓参数的基础。5．粗糙度轮廓（roughnessprofile）对原始轮廓采用λc滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。这是故意(gùyì)修正的轮廓。它的频带宽是由λs和λc滤波器来限制的。它是评定粗糙度轮廓参数的基础。5.2.1评定表面(biǎomiàn)粗糙度的术语和定义第十五页，共69页。是指用来判别被评定轮廓的不规则（粗糙）特征的X轴向上的长度。在取样长度内一般应包含有五个以上的峰谷，取样长度lr的方向与轮廓走向(zǒuxiàng)一致。规定取样长度的目的主要是为了限制和减弱表面波度对测量结果的影响。6．取样(qǔyàng)长度lr(Samplinglength)5.2.1评定(píngdìng)表面粗糙度的术语和定义第十六页，共69页。表5-1取样长度标准值mm2582.50.80.250.08lr表5-2lr和ln0.41.254.012.540.00.080.250.82.58.0≥0.025~0.10>0.10~0.50>0.50~10.0>10.0~50.0>50.0~320≥0.008~0.02>0.02~0.10>0.10~2.0>2.0~10.0>10.0~80ln/μmlr/μmRz/μmRa/μm一般情况下，在测量不同的表面粗糙度参数时，推荐按表5-2选取对应的取样长度值，此时(cǐshí)取样长度值在标注中可省略。5.2.1评定(píngdìng)表面粗糙度的术语和定义第十七页，共69页。7.评定长度(chángdù)ln(Evaluationlength)是指用于判别被评定轮廓的x方向上的长度(chángdù)。它可包括几个取样长度(chángdù)，一般为5个，即ln＝5lr；对均匀件好的表面，可少于5个，反之可多于5个。5.2.1评定(píngdìng)表面粗糙度的术语和定义第十八页，共69页。8．中线(zhōngxiàn)（meanlines）具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。5.2.1评定表面粗糙度的术语(shùyǔ)和定义第十九页，共69页。9．粗糙度轮廓中线（meanlinesfortheroughnessprofile）用轮廓滤波器λc抑制了长波轮廓成分相对应的中线。根据建立(jiànlì)中线的方法不同，中线有以下两种：5.2.1评定表面(biǎomiàn)粗糙度的术语和定义第二十页，共69页。（1）轮廓最小二乘中线(zhōngxiàn)（leastsquareameanlineoftheprofile）：在取样长度内，使轮廓线上各点到该线的纵坐标值Z(x)的平方和最小。5.2.1评定表面粗糙度的术语(shùyǔ)和定义第二十一页，共69页。（2）轮廓算术平均中线(zhōngxiàn)（arithmeticalmeanlineoftheprofile）：在取样长度内，与轮廓走向一致，并将轮廓划分为上、下两部分面积相等的基准线，即5.2.1评定表面(biǎomiàn)粗糙度的术语和定义第二十二页，共69页。显然，对于一个实际轮廓，其最小二乘中线是唯一(wéiyī)的，而一般情况下，算术平均中线不是唯一(wéiyī)的。5.2.1评定表面粗糙度的术语(shùyǔ)和定义第二十三页，共69页。10．轮廓峰（profilepeak）连接（轮廓和X轴）两相邻(xiānɡlín)交点向外（从材料到周围介质）的轮廓部分。11．轮廓谷（profilevalley）连接（轮廓和X轴）两相邻(xiānɡlín)交点向内（从周围介质到材料）的轮廓部分。5.2.1评定(píngdìng)表面粗糙度的术语和定义第二十四页，共69页。12．高度和间距(jiānjù)辨别力（heightand/orspacingdiscrimimation）应计入被评定轮廓的轮廓峰和轮廓谷的最小高度和最小间距(jiānjù)。在这里，最小高度通常用Rz或任一振幅参数的百分率表示，最小间距(jiānjù)则以lr的百分率表示。13．轮廓单元（profileelement）轮廓峰和轮廓谷的组合。5.2.1评定(píngdìng)表面粗糙度的术语和定义第二十五页，共69页。14．纵坐标值Z(x)(ordinatevalueZ(x))被评定轮廓在任一位置距X轴的高度。若Z(x)是在X轴的下方视为负值，反之视为正值。15．在水平位置C上轮廓的实体(shítǐ)材料长度Ml(c)(materiallengthofprofileatthelevelCMl(c))在水平给定位置C上用一条平行于X轴的线与轮廓单元相截所得到的各段截线长度之和。5.2.1评定表面(biǎomiàn)粗糙度的术语和定义第二十六页，共69页。GB/T3505-2009中规定的有关评定表面粗糙度的参数有幅度参数（Z轴方向）9项、间距参数（X轴方向）1项、混合参数1项以及曲线(qūxiàn)和相关参数5项，共4大类16项。这里选择介绍下面几种，这几种评定参数有的已在GB/T3505-1983中出现过。5.2.1评定表面(biǎomiàn)粗糙度的术语和定义第二十七页，共69页。（1）评定(píngdìng)轮廓的算术平均偏差Ra（arithmeticalmeandeviationoftheassessedRa）在一个取样长度内，纵坐标Z(x)绝对值的算术平均值。5.2.2表面粗糙度的评定参数(cānshù)(幅度参数(cānshù))第二十八页，共69页。（2）轮廓的最大高度Rz（maximumheightofprofileRz）在一个取样(qǔyàng)长度内，最大轮廓峰高Zp与最大谷深Zv之和的高度。5.2.2表面(biǎomiàn)粗糙度的评定参数(幅度参数)第二十九页，共69页。（3）轮廓单元的平均线高度RC（meanheightofprofileelementsRC）在一个取样(qǔyàng)长度内轮廓单元高度Zt的平均值。5.2.2表面(biǎomiàn)粗糙度的评定参数(幅度参数)第三十页，共69页。选择此参数需要注意“高度和间距辨别力”。除非另有规定，省略标注的高度分辨力应为RZ的10%，间距分辨力为lr的1%，此两条件(tiáojiàn)需同时满足。5.2.2表面粗糙度的评定参数(cānshù)(幅度参数(cānshù))第三十一页，共69页。轮廓单元的平均宽度RSm（meanwidthoftheprofileelementsRSm）在一个取样(qǔyàng)长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。同理，选择此参数也需要注意(zhùyì)“高度和间距分辨力”。条件与Rc相同。5.2.2表面粗糙度的评定参数(cānshù)(间距参数(cānshù))第三十二页，共69页。轮廓的支撑长度率 Rmr(c)(materialratiooftheprofileRmr(c))在给定水平位置C上轮廓的实体材料(cáiliào)长度Ml(c)与评定长度之比。即：这里应指出的是，此参数是在评定长度而不是在取样长度上定义的，因为(yīnwèi)这样提供的曲线和相关参数更稳定。5.2.2表面粗糙度的评定(píngdìng)参数(曲线和相关参数)第三十三页，共69页。GB/T3505-2009所规定的所有表面粗糙度评定参数，在实际中根据需要选用(xuǎnyòng)，但幅度参数Ra或（和）Rz是必须标注的。从Ra和Rz的定义可以看出，Ra所反映的轮廓信息量比Rz要多，所以Ra参数是首选。如果零件表面有密封性和耐磨性要求，则还要考虑间距参数或曲线和相关参数。5.2.2表面粗糙度的评定参数(cānshù)(曲线和相关参数(cānshù))第三十四页，共69页。5.3表面(biǎomiàn)粗糙度符号、代号及其标注第三十五页，共69页。5.3表面粗糙度的符号(fúhào)、代号及其标注5.3.1表面粗糙度的符号5.3.2表面粗糙度的代号5.3.3表面粗糙度的符号、代号在图样上的标注(biāozhù)示例第三十六页，共69页。5.3.1表面(biǎomiàn)粗糙度的符号按GB/T131-2006，标注的基本原则(yuánzé)：在图样上表示表面粗糙度的符号时，需在图样上用细实线画出。在同一个图上，每个表面一般只标注一次表面粗糙度代号。用不去除材料的方法获得的或是保持原供应状况的表面，一般只标注相应的表面粗糙符号。表面粗糙代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上。符号尖端从材料外指向表面。第三十七页，共69页。5.3.1表面(biǎomiàn)粗糙度的符号基本(jīběn)图形符号表面粗糙度基本(jīběn)图形符号如图所示（a）(b)(c)(d)(e)(f)第三十八页，共69页。5.3.1表面(biǎomiàn)粗糙度的符号表面粗糙度基本图形符号的含义如下：(a)用任何方法获得的表面；(b)用去除材料的方法获得的表面，如车、铣、刨、磨、电火花等加工方法；(c)用不去除材料的方法获得的表面，如铸、锻、轧等加工方法；(d)表示在图样(túyàng)某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，用任何方法获得的表面；(e)表示在图样(túyàng)某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，用去除材料的方法获得的表面；(f)表示在图样(túyàng)某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，用不去除材料的方法获得的表面。第三十九页，共69页。5.3.2表面(biǎomiàn)粗糙度的标注表面粗糙度代号是以表面粗糙度符号(fúhào)、参数、参数值及其它有关要求的标注组合形成的。其表面特征各项规定的注写位置如图所示。a－传输带、取样长度、表面结构参数(cānshù)代号、极限值。（μm）；a和b－a处写第一个表面结构要求，b处写第二个表面结构要求；c－加工方法、表面处理、涂层或其它加工工艺要求；d－加工纹理方向及符号；e－加工余量(mm)；第四十页，共69页。符号说明示意图符号说明示意图=纹理平行于标注代号的视图的投影面C纹理呈近似同心圆⊥纹理垂直于标注代号的视图的投影面R纹理呈近似放射形╳纹理呈两相交的方向P纹理无方向或呈凸起的细粒状M纹理呈多方向加工纹理方向(fāngxiàng)符号若表中所列符号不能清楚(qīngchu)地表明所要求的纹理方向，应在图样上用文字说明5.3.2表面(biǎomiàn)粗糙度的标注第四十一页，共69页。5.3.3图样(túyàng)标注示例（1）第四十二页，共69页。5.3.3图样(túyàng)标注示例（1）第四十三页，共69页。5.3.3图样(túyàng)标注示例（2）在形位公差(gōngchā)框格的上方第四十四页，共69页。5.4表面(biǎomiàn)粗糙度的选用第四十五页，共69页。零件表面粗糙度参数的选用，应在满足零件表面的功能(gōngnéng)要求，同时考虑工艺的可行性和经济性。表面粗糙度参数值选择的合理与否，不仅对产品的使用性能有很大的影响，而且直接影响到产品的质量和制造成本。表面粗糙度的选择包括参数项目和参数数值。5.4表面(biǎomiàn)粗糙度的选用第四十六页，共69页。5.4表面(biǎomiàn)粗糙度的选用5.4.1评定参数的选择(xuǎnzé)5.4.2评定参数值的选用第四十七页，共69页。5.4.1评定参数(cānshù)的选择1.选择要求表面粗糙度是一项重要的技术经济指标，它的合理选用不仅影响产品的使用性能和寿命，而且直接关系到产品的质量和经济效益等，所以在选择表面粗糙度时，既要满足零件表面的使用要求，也要考虑其经济合理性。2.考虑因素评定(píngdìng)参数的选取，首先应考虑对零件使用功能的要求，其次应考虑检测的方便性及仪器设备条件等因素。第四十八页，共69页。在高度评定参数中，Ra参数最常用，因为它反映轮廓信息最多，能较完整、全面地表达零件表面微观几何特征。国家标准推荐：在常用数值(shùzí)（Ra0.025～6.3μm，Rz0.1～25μm）内，应优先选用Ra参数。Ra参数通常采用电动轮廓仪用针描法测量。5.4.1评定参数(cānshù)的选择第四十九页，共69页。Rz也是一个常用的基本评定参数。该参数直观易测，用一般光学仪器，如双管显微镜、干涉(gānshè)显微镜等，即可测得。但该参数通常反映轮廓的表面信息有限，不如Ra参数全面。5.4.1评定参数(cānshù)的选择第五十页，共69页。此外，对于仪表、轴承行业中的小零件(línɡjiàn)，往往测量能够长度不是一个取样长度，也选用Rz参数。5.4.1评定参数(cānshù)的选择第五十一页，共69页。一般情况下，选用基本评定参数Ra或Rz控制表面粗糙程度即可满足要求。但当某些关键的主要表面有更多的功能要求时，如涂镀性、抗腐蚀性、减小流体流动摩擦阻力（如车身迎风面）等，就需要(xūyào)加选RSm来控制间距的细密度。对表面耐磨性有较高要求时（如轴瓦、轴承、量具等）需要(xūyào)加选Rmr(c)来进一步控制加工表面的特征质量。5.4.1评定参数(cānshù)的选择第五十二页，共69页。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用在满足功能性能(xìngnéng)要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度参数值。在工程实际中，由于表面粗糙度和功能的关系十分复杂，因而很难准确地确定参数的允许值，在具体设计时，除有特殊要求的表面外，一般多采用经验统计资料用类比法选取。第五十三页，共69页。根据类比法初步确定表面粗糙度后，再对比工作条件做适当调整。这时应注意(zhùyì)下述一些原则：1．同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度参数值。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用第五十四页，共69页。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用2.摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小，滚动摩擦表面滑动摩擦(huádònɡmócā)表面的粗糙度参数值要小；运动速度高、单位压力大的摩擦表面，应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。第五十五页，共69页。3．受循环载荷的表面及易引起(yǐnqǐ)应力集中的部分(如圆角、沟槽)，表面粗糙度参数值要小。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用第五十六页，共69页。4．配合性质要求高的结合表面，配合间隙(jiànxì)小的配合表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应选取较小的粗糙度参数值。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用第五十七页，共69页。5．配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度参数值应愈小；同一(tóngyī)精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用第五十八页，共69页。6．要求(yāoqiú)防腐蚀、密封性能好，或者要求(yāoqiú)外表美观的表面粗糙度数值应较小。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用数控铣床第五十九页，共69页。7．凡有关标准已对表面粗糙度要求(yāoqiú)作出规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度），则应按该标准确定表面粗糙度参数值。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用第六十页，共69页。8．在确定表面粗糙度参数值时，应注意它与尺寸公差和形位公差相协调，一般尺寸公差、表面形状(xíngzhuàn)公差小时，表面粗糙度参数值也小，但它们之间不存在确定的 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 关系。5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用第六十一页，共69页。形状公差t与尺寸公差IT的关系Ra与IT的关系T≈60％ITRa≤0.05ITT≈40％ITRa≤0.025ITT≈25％ITRa≤0.12ITT＜25％ITRa≤0.15IT尺寸(chǐcun)公差，形状公差和表面粗糙度参数值的关系5.4.2评定(píngdìng)参数值的选用第六十二页，共69页。5.4.3表面粗糙度评定(píngdìng)参数的数值规定1．与幅度特性(tèxìng)有关参数的允许值。2．与间距特性(tèxìng)有关的参数允许值。3．与形状特性(tèxìng)有关的参数允许值。见表5-8~5-11第六十三页，共69页。5.5表面(biǎomiàn)粗糙度的测量第六十四页，共69页。5.5表面(biǎomiàn)粗糙度的测量表面(biǎomiàn)粗糙度样块9339341.与表面粗糙度样板比较测量表面粗糙度比较样块是用比较法检查零件表面粗糙度的一种量具，在机械工业生产中得到广泛的应用(yìngyòng)。用比较法评定表面粗糙度虽然不能精确地得出被测表面的粗糙度值，但由于器具简单，使用方便，能满足一般的生产需要，适宜在生产车间中使用，用于粗糙度值Ra、Ry或Rz较大的场合。但其评定的准确性在很大程度上取决于检验人员的经验。第六十五页，共69页。2.在选定截面内，测量(cèliáng)表面粗糙度主要仪器这类方法能够直接测出表面粗糙度参数(cānshù)的数值，应用较广泛。5.5表面(biǎomiàn)粗糙度的测量第六十六页，共69页。3.间接评定法这类方法是利用被测表面的某种物理特性，来间接评定其表面粗糙度。如气动法、反射法、电容法。这些方法的优点是测量速度快，但不能直接测出表面粗糙度参数数值，且要求测量头与被测表面形状、大小相似，这就需配备大量的测量头，因此只适用于大批(dàpī)大量的生产中，应用不广泛。5.5表面(biǎomiàn)粗糙度的测量第六十七页，共69页。4.用印模法测量这种方法(fāngfǎ)主要用于大型零件和某些内表面的表面粗糙度测量。5.5表面(biǎomiàn)粗糙度的测量第六十八页，共69页。5、针描法针描法又称感触法，是一种接触式测量表面粗糙度的方法，它是利用仪器(yíqì)的很尖的金刚石测针与被测表面相接触，当测针以一定速度沿着被测表面移动时，被测表面的微观不平将使测针在垂直于表面轮廓方向上作上下移动，若将测针的位移参数转换为电量并加以放大和处理，就可对记录装置记录得到的实际轮廓图进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 计算，或直接从仪器(yíqì)的指示表中获得被测表面粗糙度的有关数据。目前普遍采用的电动轮廓仪，就属于这类的仪器(yíqì)。它可以直接读出Ra值，也可以经放大器记录图形，作为Ry、Rz等多种参数的评定依据，并能在车间现场使用。因此，针描法得到了广泛的应用。5.5表面(biǎomiàn)粗糙度的测量第六十九页，共69页。