表面结构

图6—1刨削后的表面状态MhSHT/2M放大宏观§4.1概述表面粗糙度的基本概念表面粗糙度（surfaceroughness）在机械零件切削的过程中，刀具或砂轮遗留的刀痕、切屑分离时的塑性变形和机床振动等因素，会使零件的表面形成微小的峰谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就叫做表面粗糙度，也称为微观不平度，它是一种微观几何形状误差。Ⅴ表面粗糙度与检测‥概述确定表面参数的坐标系该坐标系通常是一右旋笛卡尔三维直角坐标系，X轴－与中线方向一致，Y轴－处于实际表面上，Z轴－从材料到周围介质的外延方向上。Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定零件表面峰谷Ⅴ表面粗糙度与检测‥概述注意：表面粗糙度、形状误差、表面波纹度表面粗糙度轮廓（波距1mm)波纹度轮廓(1~10mm)宏观形状轮廓(10mm)λ实际表面轮廓零件表面几何形状误差及其组成成份Ⅴ表面粗糙度与检测‥概述4.1.2表面粗糙度对零件使用性能的影响1、对摩擦和磨损的影响：粗糙的零件表面，会使支承面仅在实际轮廓表面的峰顶处相接触（图）这时实际接触面比理论的小得多。滑动时产生磨损如图（b）显然要提高零件的耐磨性必须设法减小零件的表面粗糙度延长正常磨损阶段。但是表面粗糙度过小，不利于储存润滑油反而加剧了表面磨损。2、对配合性质的影响：对相对运动的间隙配合：表面越粗糙工件表面越易磨损则配合间隙很快扩大。对连接强度的过盈配合：表面越粗糙越会减小配合的有效过盈，从而降低了配合件的连接强度。表6—2表面接触的摩擦和影响初期磨损后的间隙磨损初期阶段测量间隙t正常t初期kAKB正常磨损阶段(b)(a)3、对机器和仪器定位精度的影响：零件定位表面上的微小峰，谷会使接触面积减小，在受到压力时粗糙面的凸峰处会产生弹性变形和塑性变形造成定位不准确产生定位误差，因此要求定位表面有较小的表面粗糙度。4、对疲劳强度的影响：零件粗糙表面存在许多尖角缺口和裂纹在受交变载荷时，他们都是引起交变载荷的因素，将降低疲劳强度增大零件破损的可能性。5、对抗腐蚀性的影响：表面越粗糙腐蚀介质越易在谷底聚集，并且渗入到零件的内部产生腐蚀破损的可能性。此外，减小表面粗糙度，对增加零件连接的密封性和使零件美观性都有很大的影响。4.2表面粗糙度的评定一、基本术语二、表面粗糙度的评定参数三、表面粗糙度评定参数的数值四、表面粗糙度的符号及标注4.2.1基本术语1.取样长度lr（samplinglength）取样长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙度特征的x轴方向上的长度。即测量和评定表面粗糙度时所规定的x轴方向上的一段长度。Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定lrlrlrlrlr取样长度lrⅤ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定取样长度标准值2.评定长度ln（evaluationlength）评定长度用于判别被评定轮廓的x轴方向上的长度。即在测量和评定表面粗糙度时所规定的一段最短长度。评定长度包含一个或几个取样长度。lnlrlrlrlrlrⅤ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定标准评定长度ln＝5lr若被测表面比较均匀，可选ln＜5lr若均匀性差，可选ln＞5lrⅤ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定轮廓中线评定表面粗糙度大小的一条参考线。它是具有与被测量表面几何形状相应的几何轮廓形状，并将被测量轮廓加以划分的线。（1）轮廓的最小二乘中线（2）轮廓的算术平均中线轮廓的最小二乘中线lyi最小二乘中线在取样长度内使轮廓上的轮廓偏距yi（在测量方向上轮廓上的点至基准线的距离）的平方和为最小图6—5轮廓的最小二乘中线lln轮廓的最小二乘法轮廓偏差的测量方向轮廓的总方向算术平均中线lrF1′F2′Fi′F1F2Fi2．轮廓算术平均中线'11nniiiiFF在取样长度内划分实际轮廓为上下两部分，且使上下两部分面积相等的线，其中中线之上每个峰的面积为F1,F2,…Fn和中线之下的每个谷的面积为F1’,F2’,…Fn’相等。图6—6轮廓的算术平均中线F1'轮廓偏差的测量方向轮廓的算术平均中线niiniiFF114.2.2表面粗糙度的评定参数1、与微观不平度高度特性相关的参数国家标准规定：评定参数应从轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz中选取。2、与微观不平度间距特性相关的参数轮廓单元的平均宽度RSm3、与微观不平度形状特性相关的参数轮廓支承长度率Rmr1.轮廓的幅度参数（1）轮廓的算术平均偏差RadxxzlRrlra0|)(|1Ra是指在一个取样长度内，纵坐标值z(x)绝对值的算术平均值，记为Ra。Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定(Arithmeticalmeandeviationoftheassessed)Raxznziz1z2lrdxxzlRrlra0|)(|1ZⅤ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定算术平均中线（2）轮廓的最大高度RzvpzRRRRz是指在一个取样长度内，最大轮廓峰高Rp和最大轮廓谷深Rv之和的高度。Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定不要混淆(maximumheightofprofile)(旧国标中的Ry)(轮廓的最大高度Rz在旧国标中指“微观不平度十点高度”）Zv2Zp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1RzZv1||||vpzZZRⅤ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定vpzRRR（3）微观不平度十点平均高度（Rz）（旧国标）5zz5151iviipiRz微观不平度十点平均高度是指在一个取样长度内，被测表面上5个最大的轮廓峰高平均值与5个最大轮廓谷深平均值之和。补充：Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定2.轮廓单元的平均宽度RSm（meanwidthoftheprofileelements）miisxmRSm11Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定轮廓单元是轮廓峰和轮廓谷的组合。RSm是指在一个取样长度内，轮廓单元宽度xs的平均值。xs1xs2xsnmiisxmRSm11Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定lr表面粗糙度相近疏密度不同（a）（b）RSm反应了轮廓表面峰谷的疏密程度Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定3.轮廓的支承长度率Rmr(C)（materialratiooftheprofile）nmrlCMlCR)()(Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定Rmr(c)是指在给定水平位置C上的轮廓实体材料长度Ml(C)与评定长度ln的比率。轮廓支承长度Ml（C）－－一根平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C的线与轮廓峰相截所得到的各段截线Mli之和Ml1Ml2MlnlnC轮廓峰顶线nmrlCMlCR)()(Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定Cbb轮廓峰顶线Rmr（C）反应了轮廓表面峰谷的形状Rmr（C）越大，表面实体材料越长，接触刚度和耐磨性越好Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定4.2.3评定参数的允许值Ra0.0120.412.50.0250.8250.051.6500.13.21000.26.3RSm0.0060.26.30.01250.412.50.0250.80.051.60.13.2参见课本表4.1～表4.5Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的评定4.2.4表面结构的符号及标注1.表面结构的图形符号Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注基本符号去除材料不去除材料允许任何工艺表面粗糙度轮廓技术要求在完整图形符号上的标注1.表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上的标注位置在完整图形符号的周围标注评定参数的符号及极限值和其他技术要求。各项技术要求应分别标注在该符号周围的指定位置上。在周围标注了技术要求的完整图形符号称为表面粗糙度轮廓代号，简称粗糙度代号。表面粗糙度的代号及其标注加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明幅度参数符号和极限值加工纹理方向加工余量两个或多个表面结构要求，附件评定参数的符号和相关数值Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注2.表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注（1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（2）同时标注上、下限值3.极限值判断规则的标注（1）16%规则16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。（幅值参数的实测值超出极值的个数不超过总数的16%）若采用，则图样上不需注出。（2）最大规则（幅值参数的实测值不得超出最大极限值）在幅度参数符号Ra或Rz的后面标注一个“max”的标记。4.传输带和取样长度、评定长度的标注需要指定传输带时，传输带（mm）标注在幅度参数符号的前面，并用斜线“/”隔开。λc=lr。需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的个数。使用轮廓滤波器区分长波和短波，由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围。加工纹理方向加工纹理方向标注注意事项：5.加工纹理方向的标注Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注加工纹理平行于标注代号的视图投影面加工纹理方向加工纹理方向标注注意事项：加工纹理方向的标注Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注加工纹理垂直于标注代号的视图投影面加工纹理方向加工纹理方向标注注意事项：（6）加工纹理方向的标注Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注加工纹理呈两相交的方向加工纹理方向标注注意事项：（6）加工纹理方向的标注Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注加工纹理呈近似同心圆5.表面纹理的标注6.附加评定参数和加工方法的标注需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注示例。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上标注的示例。图5-177.加工余量的标注图5-18三、表面粗糙度轮廓代号在零件图标注的规定和方法1.一般规定粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的同一视图上。粗糙度代号上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。粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。2.常规标注方法3.简化标注的规定方法当零件的某些表面（或多数表面）具有相同的技术要求时，对这些表面的技术要求可以用特定符号，统一标注在零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注选择要求：一项重要的技术经济指标，影响到产品的使用性能和寿命，产品的质量和经济效益满足使用要求，考虑经济合理性考虑因素首先考虑零件使用功能的要求其次考虑检测的方便性以及仪器设备条件等因素4.3结构参数和参数值的选用基本参数：Ra、Rz辅助参数：RSm、Rmr(C)1.基本参数：幅度参数Ra、Rz有粗糙度要求的表面必须至少选择一个幅度参数Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注在幅度参数中，Ra参数最常用，因为它反应轮廓信息最多，能比较完整、全面的表达零件表面微观几何特征国标推荐：常用数值（Ra0.025～6.3um，Rz0.1～25um）内，应优先选用Ra参数。Ra参数通常采用电动轮廓仪测量Rz也是一个常用的基本评定参数。该参数直观易测，用一般的光学仪器，如双管显微镜、干涉显微镜等即可测得。通常反映轮廓的表面信息有限，不如Ra全面对仪表、轴承行业小零件，也选用RzⅤ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注2.辅助参数：RSm、Rmr(C)不单独选用，只作为幅度参数的附加参数，在表面有特殊功能要求时选用RSm反应了轮廓表面峰谷的疏密程度－－密封性Rmr（C）反应了轮廓表面峰谷的形状－－接触刚度和耐磨性其他曲线和相关参数车身迎风面，采用RSm控制间距的细密度，减小流体流动摩擦阻力轴瓦（轴承、量具等），采用Rmr（C）进一步控制加工表面的特征质量，如耐磨性等Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注总的原则：在满足功能要求的前提下，参数的允许值尽量大（除外），以减小加工困难，降低生产成本。4.3.2评定参数值的选用Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注选用方法：类比法参照一些经过验证的实例，用类比法确定一般原则：（1）同一个零件上，工作表面比非工作表面的粗糙度值小。Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用与标注Ⅴ表面粗糙度与检测‥表面粗糙度的选用