第五章-表面粗糙度
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第五章 表面粗糙度
2
二、表面粗糙度对零件使用性能的影响 v
1、影响零件的摩擦磨损特性 影响零件的摩擦磨损特性 表面粗糙： • 表面粗糙：
P
a) 实际摩擦系数 实际摩擦系数↑— 能耗 ，运动灵敏性 ，效率 能耗↑，运动灵敏性↓，效率↓ b) 实际接触面积↓— 比压↑ 实际接触面积↓ 比压↑ c) 局部摩擦热↑— 局部温升↑ 局部摩擦热↑ 局部温升↑
6
三、表面粗糙度的评定
1、评定基准的体现 评定基准的体现 ⑴ 取样长度 l （Sampling Length） ）
• 定义：用以判别和评定具有表面粗糙度特征的一段基准线长 定义：用以判别和评定具有表面粗糙度特征的一段基准线长 具有表面粗糙度特征 度
l l l l l
目的： • 目的：限制和削弱表面波纹度和形状误差对粗糙度测量结果的 影响 要求： 取样长度在轮廓总的走向上量取，一个取样长度一般应包括 轮廓总的走向上量取 应包括5 • 要求：* 取样长度在轮廓总的走向上量取，一个取样长度一般应包括5 个以上的轮廓峰和谷。 个以上的轮廓峰和谷。 与粗糙度要求相适应。 取样长度应与粗糙度要求相适应 * 取样长度应与粗糙度要求相适应。
8
三、表面粗糙度的评定
1、评定基准的体现 评定基准的体现
y
F1 F2
l yi
Fn
⑶ 轮廓中线 — 基准线 （Reference Line） ） a) 轮廓最小二乘中线 轮廓最小二乘中线 ( Least square mean line of the Profile )
F1 ’ F2 ’ Fn’
x
▼ 具有几何轮廓形状、并划分轮廓，且在取样长度内使 min y 2 dx 具有几何轮廓形状、并划分轮廓， ∫ 0 的线（ 的线（或min ∑ y 2 ）。
二、表面粗糙度对零件使用性能的影响 v
1、影响零件的摩擦磨损特性 影响零件的摩擦磨损特性 表面粗糙： • 表面粗糙：
P
a) 实际摩擦系数 实际摩擦系数↑— 能耗 ，运动灵敏性 ，效率 能耗↑，运动灵敏性↓，效率↓ b) 实际接触面积↓— 比压↑ 实际接触面积↓ 比压↑ c) 局部摩擦热↑— 局部温升↑ 局部摩擦热↑ 局部温升↑
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三、表面粗糙度的评定
1、评定基准的体现 评定基准的体现 ⑴ 取样长度 l （Sampling Length） ）
• 定义：用以判别和评定具有表面粗糙度特征的一段基准线长 定义：用以判别和评定具有表面粗糙度特征的一段基准线长 具有表面粗糙度特征 度
l l l l l
目的： • 目的：限制和削弱表面波纹度和形状误差对粗糙度测量结果的 影响 要求： 取样长度在轮廓总的走向上量取，一个取样长度一般应包括 轮廓总的走向上量取 应包括5 • 要求：* 取样长度在轮廓总的走向上量取，一个取样长度一般应包括5 个以上的轮廓峰和谷。 个以上的轮廓峰和谷。 与粗糙度要求相适应。 取样长度应与粗糙度要求相适应 * 取样长度应与粗糙度要求相适应。
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三、表面粗糙度的评定
1、评定基准的体现 评定基准的体现
y
F1 F2
l yi
Fn
⑶ 轮廓中线 — 基准线 （Reference Line） ） a) 轮廓最小二乘中线 轮廓最小二乘中线 ( Least square mean line of the Profile )
F1 ’ F2 ’ Fn’
x
▼ 具有几何轮廓形状、并划分轮廓，且在取样长度内使 min y 2 dx 具有几何轮廓形状、并划分轮廓， ∫ 0 的线（ 的线（或min ∑ y 2 ）。
最新第五章-表面粗糙度及检测课件ppt
5.3 表面粗糙度在图样上的标注 一、表面粗糙度代（符）号
表面粗糙度代号 表面粗糙度符号画法
表面粗糙度符号 表面粗糙度参数 其它有关规定
ｄ＝h/10，Ｈ1＝1.4ｈ， ｄ为图中线宽，ｈ为图中字高
H2 H1
60° 60°
H2 H1
基本符号:
60° 60°
H1 ≈1.4h h —— 字高
数字与字母高度 2.5 3.5 5
在不致引起误解时， 表面结构要求可以标注在装配结构给 定的尺寸线上。如图所示。
标注在形位公差的框格上
图 表面结构要求标注在形位公差框格的上方
标注在延长线上
◆ 可以直接标注在延长线上，或用带箭头的指引线引出标注； ◆ 圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一次。
图 表面结构要求标注在圆柱特征的延长线上
Rz3.2 用任何方法获得的表面粗糙度, Rz的上限值为3.2m。
在完整符号中，对表面结构的单一要求和补充要求应注写在图中
所示的指定位置。
a- 注写表面结构的单一要求; a 和b( 同时存在) a 注写第一表面结 构要求, b 注写第二表面结构要求;
c- 注写加工方法“,车”“、铣”“、镀”等; e
d- 注写表面纹理方向, 如“=”“、×”、“M” 等
c a
db
e- 注写加工余量（mm）。
铣 Ra 3.2
Rz 0.4
Rzmax 0.4
Ra 25 Ra 6.3
表面粗糙度标注示例 铣 用去除材料的方法获得的表面, Ra的上限值为
Ra 3.2
3.2m，加工方法为铣削。 采用不去除材料的方法获得的表面, Rz的上限值
在取样长度内，轮廓单元宽度Xs的平均值。
3、形状特征参数--轮廓支承长度率Rmr(c) Rmr(c) ----在给定的水平位置c上,轮廓的实体材料长度
第五章 表面粗糙度设计与检测01剖析
高低 Z
(1) 切削后遗留 的刀痕； (2) 切削过程中切屑分离时的塑性变形； (3) 以及机床等工装系统的振动等。
3
二、表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响
1. 对摩擦和磨损的影响 表面不是越光越好。
2. 对配合性质的影响
3. 对抗疲劳强度的影响
4. 对抗腐蚀性的影响 另外，对密封性、
接触刚度和零件的外 观等都有很大影响。
0.12
0.20
3.2
50
0.025
0.40
6.3
0.050
0.80
12.5
0.100
1.60
25
表5.4 Rz（基本系列）的数值( μm)
0.025 0.40
6.3
0.050 0.80
12.5
0.100 1.60
25
0.20
3.2
50
100
1000
200
400
800
18
表 5.5 Rsm（基本系列）的数值 ( mm)
4
第二节 表面粗糙度轮廓的评定 一、取样长度和评定长度
1. 取样长度 lr — 测取样长度是指测量或评定表面粗糙度轮
廓时规定的一段基准线长度。
为什么要规定测取样长度lr ？
（1）为了限制或减弱表面波纹度轮廓， （2）排除形状误差等，
对表面粗糙度轮廓测量的影响。
5
2. 评定长度 ln— 评定长度是指测量或评定表面粗糙度轮廓
Rsm
1 m
m i 1
Xsi
中线
l
7r轮
廓 宽 度
12
3. 混合参数（形状参数） 轮廓的支承长度率Rmr(C) — 在给定的轮廓截面高度 C上，轮廓的实体材料
第五张表面粗糙度(共25张PPT)
3、对疲劳强度的影响：外表越粗糙，疲劳强度越低
4、对接触刚度的影响：外表越粗糙，接触刚度越低
5、对耐腐蚀性能的影响：粗糙的外表易造成外表锈蚀
§5.2 外表粗糙度的评定
一、取样长度和评定长度： 1、取样长度 l
计算外表粗糙度时所取的实际轮廓长度。 取样长度方 向沿轮廓总的走向量取，防 止将波度和形状误差带入。 (一般 l 包括5 个以上波峰和波谷)
● 选择原那么：
1、在满足功能要求的前提下尽可能选用较大参数值 2、工作外表比非工作外表要严
3、接触外表要比非接触外表严 4、Ra 值要与加工方法及尺寸公差协调
§5.3 外表粗糙度参数及其数值的选择
二、 外表粗糙度参数值的选择
4、Ra 值要与加●工方加法及工尺寸方公差法协调 与粗糙度的关系
3〕对不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表
综合标注图例
§5-5 外表粗糙度的测量
比较法：将被测外表和外表粗糙度样板直接进行比较，多用 于车间，评定外表粗糙度值较大的工件。
光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用于测量Rz为 0.5～60μm。
干预法：利用光波干预原理，用干预显微镜测量。可测量Rz和Ry 值。
印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测 零件外表，放在显微镜下间接地测量被测外表的粗糙度。适用 于笨重零件及内外表。
§5.2 外表粗糙度的评定
2、评定长度ln 由于加工外表粗糙不均，为防止取样长度不
能充分反映实际轮廓的特征，常取
ln nl
§5.2 外表粗糙度的评定
二、基准线〔轮廓算数平均中线〕
为了计算轮廓峰谷的上下和间距大小，在取样长度内， 划分轮廓为上下两局部，使其面积相等的线，称为轮廓 算数平均线。
4、对接触刚度的影响：外表越粗糙，接触刚度越低
5、对耐腐蚀性能的影响：粗糙的外表易造成外表锈蚀
§5.2 外表粗糙度的评定
一、取样长度和评定长度： 1、取样长度 l
计算外表粗糙度时所取的实际轮廓长度。 取样长度方 向沿轮廓总的走向量取，防 止将波度和形状误差带入。 (一般 l 包括5 个以上波峰和波谷)
● 选择原那么：
1、在满足功能要求的前提下尽可能选用较大参数值 2、工作外表比非工作外表要严
3、接触外表要比非接触外表严 4、Ra 值要与加工方法及尺寸公差协调
§5.3 外表粗糙度参数及其数值的选择
二、 外表粗糙度参数值的选择
4、Ra 值要与加●工方加法及工尺寸方公差法协调 与粗糙度的关系
3〕对不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表
综合标注图例
§5-5 外表粗糙度的测量
比较法：将被测外表和外表粗糙度样板直接进行比较，多用 于车间，评定外表粗糙度值较大的工件。
光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用于测量Rz为 0.5～60μm。
干预法：利用光波干预原理，用干预显微镜测量。可测量Rz和Ry 值。
印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测 零件外表，放在显微镜下间接地测量被测外表的粗糙度。适用 于笨重零件及内外表。
§5.2 外表粗糙度的评定
2、评定长度ln 由于加工外表粗糙不均，为防止取样长度不
能充分反映实际轮廓的特征，常取
ln nl
§5.2 外表粗糙度的评定
二、基准线〔轮廓算数平均中线〕
为了计算轮廓峰谷的上下和间距大小，在取样长度内， 划分轮廓为上下两局部，使其面积相等的线，称为轮廓 算数平均线。
第五章 表面粗糙度与检测
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2、表面粗糙度评定方向、基准、评定长度： ⑴ 横向轮廓：与实际表面加工纹理方向垂直的轮廓。
6
⑵ 基准线：评定表面粗糙度参数值大小的参考线。
GB/T1031-2009规定：以轮廓最小二乘中线——取样长度内， 使被测轮廓上各点偏距平方和为最小的基准线，按最小二乘法拟定。 分 为：粗糙度轮廓中线、波纹度轮廓中线和原始轮廓中线
1 8
★ 表面粗糙度表面特征的经济加工方法：
★ 粗加工非结合面： Ra＞10 ★ 半精加工结合面：
10＞Ra＞2.5
★ 精加工结合面、工作面：
2.5＞Ra＞1.25
★ 精加工配合面：
1.25＞Ra＞0.32
★ 精密配合面：
0.32＞Ra＞0.08
★ 镜面：
1 9
0.04＞Ra＞0.01
★ 轴、孔表面粗糙度大小推荐值：
① 最大轮廓峰高Rp ③ 轮廓最大高度Rz ：Rz=Rp+Rv
1 0
② 最大轮廓谷深Rv ④ 轮廓单元平均高度Rc：
RC
1
m
m
Z ti i
1
⑤ 轮廓算术平均偏差Ra
Байду номын сангаас
一个取样长度lr内，被测轮廓线上各点距中线距离的算术平均值
Z
Z1
Z2
算术平均偏差Ra
Ra
Z3
Zi
Zn
x
1 lr Ra Z ( x) dx lr 0
一般应包含五个以上的轮廓峰、谷；
⑷ 评定长度：评定轮廓表面粗糙度所必须的一段表面长度。 标准评定长度ln：一般按五个取样长度确定ln＝5lr ；被测表面比较均匀 时，可选ln＜5lr；若均匀性差，则选ln＞5lr。
第五章表面粗糙度
5.2 表面结构的评定标准
1.取样长度( lr ) 取样长度是在X轴方向判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度。（如图5-3 ）国家
标准规定的取样长度lr见表5-1。
2、评定长度（ln） 用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度。它可以包括一个或几个取样长度（如图5-3）
5.2 表面粗糙度的评定 在测量和评定表面粗糙度时，首先要确定评定对象：实际轮廓 实际轮廓是指平面与实际表面相交得的轮廓线，分为横向与纵向实际轮廓。
1）轮廓微观不平度的平均间距(Sm) 在取样长度内，轮廓微观不平度的间距Smi的平均值。如图
5.2.2 评定参数与数值规定
2)轮廓单峰平均间距S 在取样长度内，轮廓的单峰间距Si的平均值，如图
5.2 表面粗糙度的评定 形状特性参数 3）轮廓支撑长度率tp 一条平行于中线与轮廓相截所得到的各段截线长bi之和与取样长度的比值，称之为轮廓支撑长度tp 用公式表示为
磨、镀等加工方法； （4）位置d标注表面纹理方向，如 “=”、“X”、“M”，见表5-6； （5）位置e标注加工余量，标注时，
以“mm”为单位给出数值。
图5-13～图5-16为表面结构完整图形符号的标注示例。
5.
3.
2
表
面
粗
糙
度
的
标
注
图5-13 加工工艺和表面结构要求的标注
图5-15垂直于视图所在投影 面的表面纹理方向的注法
若需标注 加工余量 ，可在规 定之处加 注余量值。
2.表面粗糙度代号及其标注
当需要表示的加工表面对表面特征的其他规定有要求时，应在表面粗糙度符号的相应位置，注上若干必要项目 的表面特征。
3.表面粗糙度在图样上的标注 5.3.2 表面粗糙度的标注
第五章 表面粗糙度
2、附加参数的选择
参数RSm和tp （c）一般不作为独立参数选用，只能作 为幅度参数的附加参数选用。 对于有特殊要求的表面，如外观质量和密封性， RSm作 为附加参数选用。 对于有较高支承刚度和耐磨性的表面， tp （c） 作为附加参数选用。
c
c
Ra、 Rz值相同而RSm值不同
Ra、 Rz值相同而 tp（c）值不同
1．轮廓最小二乘中线m
最小二乘法：在取样长度内，使轮廓上各点至一条假想线 0 的距离y的平方和为最小。
Σ Yi=min i=1
2
n
最小二乘中线m
（假想线）
yi
l
2．轮廓算术平均中线m
在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上下两部分， 且使上部分面积之和等于下部分面积之和
F F
i i 1 n n ' i i 1
一、 表面粗糙度选择的内容（如图示）
规定表面粗糙 度轮廓的技术要求时， 必须给出表面粗糙度 轮廓幅度参数及参数 值和测量时的取样长 度值这两项基本要求， 必要时可规定轮廓附 加评定参数、表面加 工纹理方向、加工方 法或(和)加工余量等 附加要求。如果采用 标准取样长度，则在 图样上可以省略标注 取样长度值。 加 工 方法
1.选用表面粗糙度参数值的一般原则：
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。 2）磨擦表面比非磨擦表面的参数值要小；滚动磨擦比滑 动磨擦的参数值要小；转速高、压力越大，其参数值应越小。 3）受交变应力作用的表面，其参数值要小。 4）配合要求高的结合表面，如：小间隙配合表面，要求 连接可靠和受重载的过盈配合表面等。 5） P124表5-7要求会用。 表中，配合性质相同，尺寸愈小则参数值愈小；精度等级 相同，尺寸愈小则参数值愈小，轴比孔的参数值要小。
第五章表面粗糙度
2．表面结构的简化注法 （1）有相同表面结构要求的简化注法 如果工件的多数（包括全部）表面具有相同的表面结构 要求，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。 此时，表面结构要求的符号后面应有： ① 在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，如图515（a）所示； ② 在圆括号内给出不同的表面结构要求，如图5-15（b） 所示。
表面波度误差 表面粗糙度
波距在1～10 mm之间 波距小于1 mm
图5-1 某零件的三种误差
5.1 概述
表面粗糙度越小，表面 越光滑。
实际表面轮廓
粗糙度轮廓
λ 波纹度轮廓
宏观形状轮廓
下列论述正确的有(
)。
A．表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。
B．表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。
C．表面粗糙度属于表面波纹度误差。 D．经过磨削加工所得表面比车削加工所得表 面的表面粗糙度值大。 E．介于表面宏观形状误差与微观形状误差之
课堂练习题
判断下列各对配合使用性能相同时，哪一个表面粗糙度的要求高？说明理由。 1） φ 50H7/f6与φ 50H7/h6。 2） φ 20h7与φ 80h7。 3） φ 20H7/e6与φ 20H7/r6。 4） φ 30g6与φ 30G6。
解：1）φ 50H7/ h6要求高些，因为它是小间隙配合，对表面粗糙度比大间隙配合 的φ 50H7/f6更敏感。 2）φ 20h7要求高些，因为φ 80h7尺寸较大，加工更困难，因此应放松要求。 3）φ 20H7/r6要求高些，因为是过盈配合，为了连接可靠、安全、应减小粗糙度， 以避免装配时将微观不平的峰、谷挤平面减小实际过盈量。 4）φ 30g6要求高些，因为精度相同时，孔比轴难加工。
是指在一个取样长度内，纵坐标Z（x）绝对值的算术 平均值，其表达式为： lr 或近似为：
【互换性与测量技术】第5章表面粗糙度
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表面粗糙度符号代号及其注法 1 表面粗糙度基本符号 2 表面粗糙度代号和各种要求的标注位置 3 表面粗糙度代号标注示例 4 表面粗糙度代号图样标注示例
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表面粗糙度的检测
1 比较法
5 激光反射法
2 触针法
6 激光全息法
3 光切法
7 印模法
4 干涉法
8 三维几何表面测量
2.表面粗糙度对零件使用性能的影响（1）对摩擦磨损的来自响（2）对疲劳强度的影响
（3）对耐腐蚀性的影响
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对摩擦磨损的影响
表面越粗糙，摩擦阻力越大，磨损越快，耐磨性越 差，但过分光滑，反而增加摩擦磨损。零件应规定合理 的表面粗糙度。
有相对运动时，两表面的 凸峰相互搓切，形成阻力。 另一方面，由于凸峰接触， 接触面积小，单位面积压力 大，磨损增加。
第五章 表面粗糙度及检测
1.表面粗糙度的基本概念 2.表面粗糙度的评定 3.表面粗糙度评定参数及其数值的选择 4.表面粗糙度符号和代号及其注法 5.表面粗糙度的检测
表面粗糙度的基本概念
1.表面粗糙度的概念
表面粗糙度是零件表面所具有的微小峰谷的 微观几何形状误差。一般来说,它的波距和波高 都比较小，通常把波距小于1mm的划分为表面 粗糙度。
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一般情况下选Ra，对于特别粗糙或特别光滑的表面， 考虑测量条件，可选Rz或Ry。
（2）表面粗糙度评定参数值可以从GB/T1031-1995《 表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列选取。
表面粗糙度评定参数值常用类比法选取，它可参考有关选 用实例进行。另外在选用时还应该遵循有关选用原则。
表面粗糙度
加工纹理方向
表面粗糙度的标注
标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长 线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。 幅度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身 可以省略； 当选用Rz时，参数和参数值都应标出； 标注上限值 标注上限值和下限值 标注最大值 标注最大值和最小值 取样长度：如按国标选用，则可省略标注； 表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加 工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号 见P123图5-10。
Байду номын сангаас
取样长度l：评定表面粗糙度所规定的一段长度。应与表面粗糙度的大小相适 应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度排除形状误差对表面粗糙测 量结果的影响。（标准取样长度见书后附表5-1） 评定长度 ln：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓 时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个连续的取样长度。表面不 均匀的表面，宜选用较长的评定长度。 评定长度一般按5个取样长度来确定。
（二）表面粗糙度的评定参数
国家标准GB/T3505-2000和GB/T1031-1995中规定了3个评定参数，其 中有关幅度参数2个，间距参数有1个，其中幅度参数是主要的。 （1）轮廓算术平均偏差Ｒa(幅度参数) 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即
Ra
1 lr
第五章表面粗糙度
表面粗糙度
基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，
表面粗糙度的评定、选用、标注及测量。 重点内容：表面粗糙度的评定、选用及 标注。 难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 操作技能：表面粗糙度的测量。