第5章--表面粗糙度设计与检测

1表面粗糙度第5章2内容提要:1.表面粗糙度的含义及其对机械零件使用性能的影响；2.表面粗糙度的评定基准及其评定参数；3.表面粗糙度的选用；4.表面粗糙度在图样上的标注方法；3第5章表面粗糙度设计与检测5.1概述5.1.1表面粗糙度的定义实际表面轮廓经轮廓滤波器滤波后分为：4一般按S分：S＜1mm为表面粗糙度轮廓；1≤S≤10mm为表面波纹度轮廓；S＞10mm为f形状.。表面粗糙度轮廓的产生：(3)以及机床等工装系统的振动等。(2)切削过程中切屑分离时的塑性变形；(1)切削后遗留的刀痕；表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷（Z）高低程度和间距（S）状况。间距S高低Z51.对摩擦和磨损的影响2.对配合性质的影响3.对抗疲劳强度的影响4.对抗腐蚀性的影响图5.2另外，对密封性、接触刚度和零件的外观等都有很大影响。5.1.2表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响图5.3表面不是越光越好。65.2表面粗糙度轮廓的评定5.2.1基本术语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，对表面粗糙度轮廓测量的影响。（2）排除形状误差等，72.评定长度ln—一般ln＝5lr(连续的);评定长度是指测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段最小的测量长度。若被测表面比较均匀时，ln5lr;若被测表面不均匀时，ln5lr。为什么要规定一段最小的测量长度ln？因为表面的峰谷和间距的不均匀性，为了可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性。83.中线—中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线（图5.4所示）。图5.4取样长度和评定长度9在lr内，使轮廓上各点至该线的距离Zi平方和为最小。（1）轮廓最小二乘中线(m)—lrdxxZ02)(niiZ12min图5.5最小二乘中线ziXZ(x)xlr最小二乘中线10（2）轮廓算术平均中线—在lr内，XZ(x)lrF1FiF2niiFFFF121...mjjSSSS121...S1S2Sj算术平均中线115.2.2评定参数1.幅度参数（高度参数）dxxZlrRarl0)(1（1）轮廓的算术平均偏差在lr内，纵坐标值Z(x)的绝对值的算术平均值(见下图）。Ra—niiZnRa11ZiZ(x)XlrRa算术平均偏差Ra12（2）轮廓的最大高度RzminVmaxPZZRz在lr内maxPZmaxvZZ(x)Xlr1PZ1vZ2vZRz最大高度Rz中线132.间距参数轮廓单元的平均宽度Rsm:在lr内，轮廓单元宽度Xsi的平均值。轮廓单元:一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合(图5.7)。轮廓单元宽度:中线与一个轮廓单元相交线段的长度。miiXsmRsm11中线图5.7轮廓宽度lr143.混合参数（形状参数）在给定的轮廓截面高度C上，轮廓的实体材料长度Ml(C)与ln的比率（图5.8）。轮廓的支承长度率Rmr(C)—轮廓截面高度C:C=Rz%图5.8轮廓的支承长度率nniilbcRmr/)(1nlCMl/)(15表面粗糙度轮廓评定参数共4个：基本参数2个附加参数(辅助参数)2个Ra—轮廓算术平均偏差Rz—轮廓最大高度Rsm—轮廓单元平均宽度Rmr(c)—轮廓支承长度率165.3表面粗糙度轮廓的参数数值及其选用5.3.1表面粗糙度轮廓的参数数值表5.1～5.5摘自GB/T1031-2009表5.1Ra的数值(μm)0.120.203.2500.0250.406.30.0500.8012.50.1001.6025表5.2Rz的数值(μm)0.0250.406.310010000.0500.8012.52000.1001.60254000.203.250800170.0060.1001.600.01250.203.20.0250.406.30.0500.8012.5表5.3Rsm的数值(mm)1015202530405060708090表5.4Rsm(c)(℅)的数值(mm)轮廓截面高度c用微米或Rz的百分数表示。18如果表面粗超度轮廓标注图中没有标注lr、ln和传输带，则表示采用默认的lr、ln和传输带，即皆为标准化值，如表5.5中数值。195.3.2表面粗糙度参数的选用1.评定参数的选用（1）幅度参数（高度参数）的选用—一般情况下从Ra和Rz中任选一个。但普遍采用Ra，因为它反映表面粗糙度特性的信息量大和用轮廓仪测量容易。Rz用于极光滑表面和粗糙表面，一般用双管显微镜测量。即基本参数的选用20（2）间距参数和混合参数的选用—有特殊使用要求时,才附加选用Rsm和Rmr(c)。即附加参数的选用用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时；但同时要给出轮廓截面高度C值。用于对耐磨性和接触刚度等有要求时，Rsm—Rmr(c)—212.参数值的选用参数值的选用主要根据功能要求，其次考虑经济性和工艺的可能性。选用时应注意符合以下原则：（1）同一零件上，工作表面的Ra(或Rz)值小于非工作表面；（2）摩擦表面的Ra(或Rz)值小于非摩擦表面；（4）配合性质要求高的配合表面、受重载荷作用的过盈配合表面Ra(或Rz)值要小；（3）过盈配合表面的Ra（或Rz）值小于间隙配合的表面；22（6）对于配合的孔轴为同一公差等级时，轴的Ra(或Rz)值要小于孔；（7）对于同一公差等级的不同尺寸，小尺寸的Ra(或Rz)值要小于大尺寸。选用方法一般采用类比法,参考表5.6～5.8。（5）在确定Ra(或Rz)值时，应注意与尺寸公差（T）和几何公差（t）的协调：t≈0.6T时，Ra≤0.05T，Rz≤0.3Tt≈0.4T时，Ra≤0.025T，Rz≤0.15Tt≈0.25T时，Ra≤0.012T，Rz≤0.07T232425265.4表面粗糙度符号、代号及其注法图样上所标注符号、代号，是该表面完工后的要求。表面粗糙度的标注按GB/T131—2006的规定。5.4.1表面粗糙度的符号见表5.9所示275.4.2表面粗糙度要求标注的内容及其注法1.表面粗糙度要求标注的内容表面粗糙度要求标注的内容：表面粗糙度单一要求(Ra,Rz)取样长度传输带加工工艺加工余量等。补充要求28表面粗糙度轮廓技术要求在图形中标注的内容注写的位置，见图5.10所示。a—第一个表面粗糙度轮廓（单一）要求（μm）；b—第二个表面粗糙度轮廓要求；c—加工方法；d—表面纹理和纹理方向；e—加工余量（mm）。图5.10粗糙度要求注写的位置292.表面粗糙度要求在图形中注法，见图5.11和表5.10所示。(1)位置a处—注写表面粗糙度的单一要求，该要求不能省略。①上限或下限的标注：表示双向极限时应标注上限符号“U”和下限符号“L”。如果同一参数具有双向极限要求，在不引起歧义时，可省略“U”和“L”的标注。若为单向下限值，则必需加注“L”。图5.11表面粗糙度轮廓单一要求标注示例30图5.11表面粗糙度的单一要求标注示例②传输带和取样长度的标注：传输带是指两个滤波器的截止波长值之间的波长范围。长波滤波器的截止波长值就是取样长度lr。传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“—”隔开。在某些情况下，传输带的标注中，只标一个滤波器，也应保留连字号“—”，来区别是短波还是长波。③参数代号的标注：参数代号标注在传输带或取样长度后，它们之间用“/”隔开。④评定长度的标注：如果默认的评定长度(5lr)时，可省略标注。如果不等于5lr时,则应注出取样长度的个数。31⑤极限值判断规则和极限值的标注：极限值判断规则的标注如图5.11中所示上限为“16％规则”，下限为“最大规则”。为了避免误解，在参数代号和极限值之间插入一个空格。图5.11表面粗糙度的单一要求标注示例32(2)位置b处—注写第二个（附加参数）表面粗糙度轮廓要求。(3)位置c处—注写加工方法。(4)位置d处—注写所要求的表面纹理和纹理方向，如表5.11所示。(5)位置d处—注写所要求的加工余量（mm）。333435365.4.3表面粗糙度要求在图样上的标注方法表面粗糙度要求对零件的每一个表面一般只标注一次，并尽可能标注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。表面粗糙度要求在图样上的标注方法见表5.12所示。37不续表5.123839续表5.124041续表5.1242表面粗糙度轮廓技术要求标注的总结一、表面粗糙度轮廓标注的图形符号基本图形符号扩展扩展图形符号加一横线完整图形符号加一圆特殊图形符号43二、表面粗糙度轮廓技术要求在图形中的标注1.标注位置a—第一个表面粗糙度轮廓(Ra、Rz)要求（μm）；b—第二个表面粗糙度轮廓(Rsm、Rmr)要求；c—加工方法；d—表面纹理和纹理方向；e—加工余量（mm）。图5.10粗糙度要求的注写的为位置2.表面粗糙度轮廓参数值的标注（1）只标一个参数值①默认为上限值,如右图1、2②若为下限值时，必须标注“L”,如右图3Ra3.2图1Rz1.6图2图344（2）同时标注上、下限①需要标注“U”、，“L”,如右图4所示。②不会引起误解时，可省略标注“U”、“L”，如右图5所示。3.极限值判断规则的标注(1)16%规则(复习其含义)，其标注如下图所示（默认）。URa6.3LRz3.2图4Rz3.2Rz1.6图5Ra3.2图6Rz3.2Rz1.6图7URa6.3LRz3.2图8图945（2）最大规则(复习其含义)，其标注如下图所示。4、传输带、取样长度和评定长度的标注（1）在图中未标注传输带、取样长度和评定长度的，则默认为采用标准化值（表5.5）例如下图所示：图10图11属于什么规则？Ra3.2图12图13URa6.3LRz3.2图14图15图1646（2）需要标注传输带、取样长度和评定长度数值的,例如下图17、18所示：5、表面纹理的标注，见表5.11所示例如下图19所示其含义如下图20所示图17图18传输带为0.008—0.8mm,lr=0.8mmln=5lr=4.0mm(默认)传输带λs为默认，λc=0.8mm,lr=0.8mmln=3lr=2.4mmRz3.2——图19图20纹理方向平行于视图所在的投影面476、附加评定参数、加工方法和加工余量的标注（1）附加评定参数的标注，如图21所示（2）加工方法和加工余量的标注,如图22所示URa6.3LRz3.2Rsm0.05图21图22Rz3.2——2车轮廓单元的平均宽度为0.05mm加工余量为2mm加工方法为车削48三、表面粗糙度轮廓要求在零件图上的标注方法1.一般规定（1）对零件的每一表面一般只标注一次，并尽可能标注在相应尺寸及其极限偏差的同一视图上。（2）除非另有说明，所标注的表面粗糙度轮廓要求是对完工零件表面。（3）粗糙度的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。（4）粗糙度的符号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。下面以表面粗糙度轮廓的幅度参数为例说明在零件图上的标注方法，其他技术要求为默认采用标准化值。2.通用的标注方法（1）代号注写和读取方向的标注方法,如图22所示——与尺寸的注写和读取方向一致图2349（2）代号的标注方法①标注在轮廓线或其延长线上和用箭头或带黑点(位于可见表面上)的指引线上，如图24~图27所示。图24图25图27图2650②在不引起误解的前提下，可标注在特征尺寸线上，如图28、29所示。③可标注在几何公差框格的上方，如图30所示。图30图29Ra6.3Φ50h7Φ50H8Ra12.5图28④标注在几何公差框格上面注出了特征尺寸的上方,如图31所示。图31这两种标注的含义是什么？513.简化标注（1）某些表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求时,相同要求的标注在标题栏附近，如图32所示。图32(2)某零件全部表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求的标注，如图33所示。图33=Ra12.5(3)对多个表面有相同表面粗糙度轮廓的技术要求或在图纸空间有限时的简化标注，如图34所示。图3452（4）当图样上某个视图构成封闭的轮廓，并各表面具有相同的表面粗糙度轮廓技术要求时，用特殊符号标注，如