互换性第5章表面粗糙度(新标准讲稿)

2019/8/291/58SurfaceTexture第5章表面粗糙度及检测第5章表面粗糙度及检测2019/8/292/51本章学习内容5.3表面粗糙度参数5.4表面粗糙度的表示法5.2术语和定义5.1概述5.5表面粗糙度的选用5.6表面粗糙度的测量第5章表面粗糙度及检测2019/8/293/51本章所参照的主要国家标准GB/T3505-2009产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数GB/T1031-2009产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值GB/T131-2006产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法新标准GB/T1031-1995表面粗糙度参数及其数值GB/T131-1993机械制图表面粗糙度符号、代号及注法GB/T3505-2000产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数GB/T7220-2004产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度术语参数测量旧标准第5章表面粗糙度及检测2019/8/294/515.1.1表面结构5.1概述GeneralDescription表面结构是由实际表面的重复或偶然的偏差所形成的表面三维形貌，包括表面粗糙度、表面波纹度、形状误差、纹理方向和表面缺陷。表面轮廓(形状误差、波纹度、表面粗糙度)表面缺陷表面结构第5章表面粗糙度及检测2019/8/295/51在加工、使用或储存期间，非故意或偶然生成的实际表面的单元体、成组的单元体或不规则体。5.1.2表面缺陷(surfaceimperfection)破裂毛孔裂缝擦痕窝陷砂眼凹缺陷第5章表面粗糙度及检测2019/8/296/51凸缺陷树瘤疱疤飞边缝脊夹杂物氧化皮第5章表面粗糙度及检测2019/8/297/51环形坑划痕切削残余混合表面缺陷腐蚀裂纹斑点区域和外观缺陷第5章表面粗糙度及检测2019/8/298/515.1.3表面轮廓(surfaceprofile)一个指定平面与实际表面相交所得到的轮廓。λ10mmλ=1～10λ1mmλ10mm——形状误差λ=1～10mm——表面波纹度λ1mm——表面粗糙度第5章表面粗糙度及检测2019/8/299/51测量表面轮廓的轮廓法原始轮廓波纹度轮廓粗糙度轮廓第5章表面粗糙度及检测2019/8/2910/515.1.4表面粗糙度对零件功用的影响●影响零件的耐磨性●影响配合性质的稳定性●影响零件的疲劳强度●影响零件的抗腐蚀性●影响零件的密封性●其他影响：对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变荷载时，对应力集中很敏感。使疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。表面越粗糙，越容易将腐蚀物存于谷中，造成对工件表面的腐蚀。粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。因此，提高表面粗糙度，可提高其密封性。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2911/515.2术语和定义TerminologiesandDefinitions混合参数1个间距参数1个幅度参数9个几何参数术语14个一般术语16个表面轮廓参数定义16个一般术语和几何参数术语术语和定义曲线和相关参数5个第5章表面粗糙度及检测2019/8/2912/515.2.1轮廓滤波器(profilefilter)用轮廓法测量表面轮廓时，把轮廓分为长波和短波的滤波器。粗粗粗粗粗粗粗粗粗粗波长传输系数/％λsλfλc■λs轮廓滤波器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界限的滤波器。■λc轮廓滤波器确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。■λf轮廓滤波器确定存在于表面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。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2913/51粗粗粗粗粗粗粗粗粗粗波长传输系数/％λsλfλcλc波长λfλs波长λc波长λs第5章表面粗糙度及检测2019/8/2914/515.2.2表面轮廓与轮廓参数■原始轮廓(primaryprofile)——P轮廓经过λs轮廓滤波器后的总轮廓。■粗糙度轮廓(roughnessprofile)——R轮廓对原始轮廓采用λc轮廓滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。■波纹度轮廓(wavinessprofile)——W轮廓对原始轮廓连续应用λf和λc两个轮廓滤波器以后形成的轮廓。在原始轮廓上计算得到的参数称为P参数。在粗糙度轮廓上计算得到的参数称为R参数。在波纹度轮廓上计算得到的参数称为W参数。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2915/51以下仅对粗糙度轮廓上的术语、参数(基本符号为R)以及设计等有关情况加以介绍。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2916/515.2.3取样长度和评定长度◆规定取样长度的目的是为了限制或削弱测量、评定表面粗糙度时波纹度以及形状误差的影响。◆评定表面粗糙度时的取样长度在数值上等于λc轮廓滤波器的截止波长。取样长度的数值应从国家标准规定的系列值选取。■取样长度(samplinglength)lr在X轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长度。lrX粗粗说明：第5章表面粗糙度及检测2019/8/2917/51■评定长度(evaluationlength)ln用于评定被评定轮廓的X轴方向上的(总)长度。lr粗粗lrlrlrlrln◆评定长度是连续的几个取样长度。规定评定长度的目的是为了限制或削弱评定表面粗糙度时粗糙度轮廓特性不均匀性影响。◆评定长度的数值应从国家标准规定的系列值选取。测量Ra或Rz时，一般情况下取ln=5×lr；当被测表面均匀性较好时可取ln5×lr；均匀性较差时可取ln5×lr。说明：第5章表面粗糙度及检测2019/8/2918/51取样长度lr和评定长度ln第5章表面粗糙度及检测2019/8/2919/515.2.4中线(meanline)中线穿过粗糙度轮廓，是用来确定粗糙度参数的基准线。它是用λc轮廓滤波器抑制长波成分后形成的轮廓的中线——最小二乘中线。具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。注：用λc轮廓滤波器滤波后，可认为最小二乘中线的方向就是X方向。xlrZi(x)z粗粗min)(2xZi最小二乘中线满足，是唯一的。在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距Zi的平方和最小的线。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2920/515.3表面粗糙度参数SurfaceRoughnessParameters新国家标准中规定的关于表面粗糙度的常用参数有4个。●幅度参数●间距参数●曲线和相关参数◆轮廓的算术平均偏差——Ra◆轮廓的最大高度——Rz◆轮廓单元的平均宽度——Rsm◆轮廓的支承长度率——Rmr(c)第5章表面粗糙度及检测2019/8/2921/515.3.1轮廓的算术平均偏差Ra(arithmeticalmeandeviationoftheprofile)在一个取样长度内纵坐标值Z(x)绝对值的算术平均值。lradxxZlrR0)(1xZ(x)粗粗粗粗lr第5章表面粗糙度及检测2019/8/2922/51xRa粗粗粗粗lrRa实际上是对粗糙度轮廓信号进行整流、滤波后得到的结果，反映的是轮廓峰高、谷深的平均值。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2923/515.3.2轮廓的最大高度Rz(maximumheightofprofile)在一个取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。x粗粗粗粗lrRpZpiRvZviivipvpzZZRRRmaxmax第5章表面粗糙度及检测2019/8/2924/51注：旧原标准中的“轮廓最大高度”用Ry表示，Rz表示的是“微观不平度十点高度”(新标准无此参数)。一般情况下，表面粗糙度参数可从轮廓的算术平均偏差Ra、轮廓的最大高度Rz之间选取其一。在幅度参数(峰和谷)常用的参数值范围内(Ra为0.025～6.3µm,Rz为0.1～25µm)，推荐优先选用Ra。根据表面功能的需要，除表面粗糙度高度参数(Ra、Rz)外可选用下面两个附加参数（为什么见书本112页）。当零件表面有抗疲劳破坏要求时，可对其Rz提出适当要求。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2925/515.3.3轮廓单元的平均间距Rsm(meanwidthoftheprofileelements)在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。xXs1粗粗粗粗lrXs2Xs3XsmmiiXsmRsm11第5章表面粗糙度及检测2019/8/2926/515.3.4轮廓支承长度率Rmr(c)(materialratiooftheprofile)在给定水平截面高度c上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率。c粗粗粗粗lnc(%)Rmr(c)%Ml1Ml2020406080100粗粗%100)()(nlcMlcRmr第5章表面粗糙度及检测2019/8/2927/51Rmr(c)反映表面的耐磨性。在相同的水平截面高度c上，Rmr(c)越大，耐磨性越好。试比较：cccRmr(c)%cRmr(c)%01000100第5章表面粗糙度及检测2019/8/2928/51Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100轮廓的算术平均偏差Ra的数值(µm)Rz0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600轮廓的最大高度Rz的数值(µm)第5章表面粗糙度及检测2019/8/2929/51Rsm0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5轮廓的单元平均间距Rsm的数值(mm)Rmr(c)1015202530405060708090轮廓的支承长度率Rmr(c)的数值(%)第5章表面粗糙度及检测2019/8/2930/515.4表面粗糙度的表示法IndicationofSurfaceRoughness第5章表面粗糙度及检测2019/8/2931/5160°60°H2H1H1≈1.4hh——字高数字与字母高度符号的线宽高度H1高度H22.50.253.57.53.50.35510.550.571570.710211011430（最小值）■基本图形符号■扩展图形符号去除材料不去除材料5.4.1标注表面粗糙度的图形符号第5章表面粗糙度及检测2019/8/2932/51■完整图形符号去除材料不去除材料允许任何工艺■工件轮廓各表面的图形符号第5章表面粗糙度及检测2019/8/2933/51表面粗糙度的标注ecbad（1）位置a注写表面结构参数代号、极限值和传输带（或取样长度）。（2）位置a和b注写两个或多个表面结构要求。（3）位置c注写加工方法、表面处理或其他加工工艺要求，如：车、磨、镀等。（4）位置d注写表面纹理方向，如“=”、“X”、“M”等。（5）位置e注写加工余量（单位mm）。第5章表面粗糙度及检测2019/8/2934/51第5章表面粗糙度及检测2019/8/2935/51表面粗糙度代号及标注表面粗糙度标注说明：当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最小值；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如下：=（纹理平行于标注代号）⊥（纹理垂直于标注代号）X（纹理呈两相交的方向）M（纹理呈近似各个方向）C（纹理呈近似同心圆）R（纹理呈近似放射状）P（纹理无方向或凸起的细粒状）第5章表面粗糙度及检测表面结构代号1、参数代号的标注4、传输带的标注2、评定长度（Ln）的标注5、单向极限或双向极限的标注3、极限判断规则的标注表5—8表面结构代号示例第5章表面粗糙度及检测极限值判断规则完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后