1、28734-4a第四章表面粗糙度【学习要求】1.了解表面粗糙度的概念及对零件使用性能的影响。2.了解评定表面粗糙度的基本术语及主要参数。3.了解表面粗糙度符号、代号的意义。4.掌握表面粗糙度符号、代号的标注方法。28734-4a第一节表面粗糙度概述一、表面粗糙度的形成二、表面粗糙度对零件使用性能的影响28734-4a一、表面粗糙度的形成图4-1加工误差加工后的零件表面，总会存在着许多高低不平的微小峰谷。这种微观峰谷通常是在零件加工过程中，由于刀具与零件表面的相对运动、摩擦、表面撕裂或工艺系统本身振动等原因造成的。28734-4a二、表面粗糙度对零件使用性能的影响1.对配合性质的影响2.对摩擦、
2、磨损的影响3.对耐蚀性的影响4.对零件强度的影响5.对接触刚度的影响28734-4a1.对配合性质的影响(1)对过盈配合的影响在装配压入过程中，由于零件的表面粗糙不平，零件凸峰会压入凹谷，减小了实际有效过盈量，将降低配合的联接强度。(2)对间隙配合的影响零件间隙配合时，两接触表面一般总是凸峰相对接触，由于零件的相对运动、接触表面会很快磨损，从而使配合间隙增大，引起配合性质的改变。28734-4a2.对摩擦、磨损的影响两接触表面做相对运动时，表面越粗糙，产生的摩擦阻力越大，零件表面的磨损速度就越快，消耗在克服阻力的做功也就越多。但是，在某些场合，如表面过于光洁，则不利于润滑油的储存，使之形成半干
3、摩擦甚至干摩擦，反而使摩擦因数增大，加剧磨损；有时还会增加零件接触四周的吸附力，使摩擦因数增大，加速磨损。28734-4a3.对耐蚀性的影响表面越粗糙，其凹谷处越容易积聚腐蚀性物质，然后逐渐渗透到金属材料的内层，造成表面锈蚀。凹谷深度越大，锈蚀作用越厉害。28734-4a4.对零件强度的影响零件表面越粗糙，表面上凹痕产生的应力集中现象越严重，特别是零件受交变载荷时，零件因应力集中产生疲劳断裂而损坏。特别在零件的轴肩、沟槽或拐角处，表面越粗糙、刀痕越深，零件的疲劳强度就越低。28734-4a5.对接触刚度的影响零件表面越粗糙，表面间的实际接触面积就越小，单位面积受力就越大。表面上接触应力增大将引
4、起变形增大，这样零件的表面接触刚度将变小，同时抗振性能也变差。此外，表面粗糙度还会影响零件的密封性能、产品外观和表面涂层质量等。28734-4a第二节表面粗糙度的评定一、表面粗糙度的评定基准二 、表面粗糙度的评定参数28734-4a一、表面粗糙度的评定基准1. 实际轮廓2.取样长度3.评定长度(ln)4.基准线(m)28734-4a1. 实际轮廓图4-2实际轮廓a)横向轮廓b)纵向轮廓28734-4a2.取样长度图4-3取样长度和评定长度28734-4a3.评定长度(ln)评定长度是指评定表面轮廓粗糙度所必须的一段长度，它可以包含多个取样长度，如图4-3所示。在特殊情况下，当被测量的表面很均匀
5、时，也可以仅包含一个取样长度。 由于整个表面上各处的表面粗糙度在一般情况下是不可能均匀一致的，即使在同一表面轮廓上也往往如此，若只根据一个取样长度上的测量结果来评定表面粗糙度，则是不够准确的，所以，需要在几个取样长度上分别测量，并将所测数值再加以平均，才能客观地反映被测表面的粗糙度28734-4a4.基准线(m)(1)轮廓的最小二乘中线m (2)轮廓的算术平均中线28734-4a(1)轮廓的最小二乘中线m最小二乘中线(简称中线)是指具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓形状，并将被测轮廓加以划分的基准线，在取样长度内，使轮廓线上各点的偏距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
6、，即ni=1y2i=min，如图4-4a所示。28734-4a(2)轮廓的算术平均中线图4-4轮廓中线a)轮廓的最小二乘中线b)轮廓的算术平均中线28734-4a二 、表面粗糙度的评定参数1.高度特性参数2.间距参数3.轮廓支承长度率(tp)28734-4a二 、表面粗糙度的评定参数图4-5轮廓算术平均偏差Ra28734-4a1.高度特性参数(1) 轮廓算术平均偏差(Ra)轮廓算术平均偏差是指在取样长度内，被测表面轮廓上各点至轮廓中线距离的绝对值的算术平均值，如图4-5所示。(2)轮廓最大高度(Rz)轮廓最大高度是指在取样长度内，被测表面轮廓上轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离，如图4-6所示。
7、28734-4a(1) 轮廓算术平均偏差(Ra)图4-6轮廓最大高度Rz的评定28734-4a(2)轮廓最大高度(Rz)表4-1Ra的数值(单位：m)28734-4a(2)轮廓最大高度(Rz)表4-1Ra的数值(单位：m)28734-4a(2)轮廓最大高度(Rz)表4-2Rz的数值(单位：m)表4-3取样长度(lr)的数值(单位：mm)28734-4a(2)轮廓最大高度(Rz)表4-4取样长度(lr)、评定长度(ln)与Ra、Rz的对应关系28734-4a2.间距参数(1)轮廓微观不平度的平均间距(Sm)轮廓微观不平度的平均间距是指在取样长度内轮廓微观不平度的间距的平均值。(2)轮廓的单峰平均
8、间距(S)轮廓的单峰平均间距是指在取样长度内轮廓的单峰间距的平均值。28734-4a(1)轮廓微观不平度的平均间距(Sm)图4-7轮廓微观不平度的间距和轮廓的单峰间距28734-4a(2)轮廓的单峰平均间距(S)表4-5Sm、S的系列值(单位：mm)28734-4a3.轮廓支承长度率(tp)图4-8轮廓支承长度表4-6轮廓支承长度率(tp)数值系列表4-7c占Rz百分比的数值28734-4a3.轮廓支承长度率(tp)图4-9不同形状轮廓的支承长度28734-4a第三节表面粗糙度的符号、代号及标注一、表面粗糙度符号二、表面粗糙度代号三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注28734-4a一、表面粗
9、糙度符号表4-8表面粗糙度的符号及说明28734-4a一、表面粗糙度符号图4-10表面粗糙度代号的表示方法28734-4a二、表面粗糙度代号表4-9表面粗糙度高度参数标注示例及含义28734-4a二、表面粗糙度代号表4-9表面粗糙度高度参数标注示例及含义28734-4a三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注1)在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，如图4-12a所示。2)在圆括号内给出不同的表面结构要求，如图4-12b所示。28734-4a三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注图4-11表面粗糙度代号在图样上的标注28734-4a图4-12零件的大多数表面有相同表面粗糙度要求的简化注法a)在
10、圆括号内给出无任何其他标注的基本符号b)在圆括号内给出不同的表面要求28734-4a第四节表面粗糙度的选用及检测一、表面粗糙度的选用二、一般加工方法所能达到的表面粗糙度Ra值三、表面粗糙度的检测28734-4a一、表面粗糙度的选用1)在同一零件上，工作表面应比非工作表面粗糙度值小。2)摩擦表面应比非摩擦表面的表面粗糙度值小；滚动摩擦表面应比滑动摩擦的表面粗糙度值小；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表面粗糙度值小。3)受交变载荷的表面及易引起应力集中部分(如圆角、沟槽等)的表面粗糙度值要小。4)配合精度要求高的结合表面、小间隙的间隙配合以及为了保证连接可靠且
11、承受重载荷的过盈配合等表面，也应当选取较小的表面粗糙度值。28734-4a一、表面粗糙度的选用5)配合性质相同时，一般情况下，零件尺寸越小则表面粗糙度值越小；在同一精度等级时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值小；通常在尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度值小。6)耐蚀性、密封性要求越高，表面粗糙度参数值应越小。28734-4a二、一般加工方法所能达到的表面粗糙度Ra值表4-10各类加工方法对应的表面粗糙度Ra(单位：m)28734-4a二、一般加工方法所能达到的表面粗糙度Ra值表4-10各类加工方法对应的表面粗糙度Ra(单位：m)28734-4a三、表面粗糙度的检测1.比较法2.光切法3
12、. 干涉法4. 针描法28734-4a1.比较法比较法是将零件被测表面对照标有一定评定参数值的比较法是将零件被测表面对照标有一定评定参数值的表面粗糙度样板，通过视觉、触觉或其他方式表面粗糙度样板，通过视觉、触觉或其他方式(如借助如借助于放大镜、比较显微镜等于放大镜、比较显微镜等)进行比较后，来判断评定出进行比较后，来判断评定出被测表面的表面粗糙度的方法。被测表面的表面粗糙度的方法。比较时，要求样板与被测表面的加工纹理方向保持一比较时，要求样板与被测表面的加工纹理方向保持一致。致。用比较法评定表面粗糙度显然不能精确得出表面粗糙用比较法评定表面粗糙度显然不能精确得出表面粗糙度的评定值，但由于其简单
13、、方便，且能满足一般生度的评定值，但由于其简单、方便，且能满足一般生产要求，故在生产现场中，常用于对表面粗糙度要求产要求，故在生产现场中，常用于对表面粗糙度要求不很严格的表面。不很严格的表面。28734-4a2.光切法图4-13光切显微镜测量原理1光源2聚光镜3狭缝4物镜5分划板6目镜28734-4a3. 干涉法图4-14干涉显微镜a)原理图b)干涉带1光源2、11、15聚光镜3滤色片4光栅5透镜6、9物镜7分光镜8补偿镜10、14、16反射镜12目镜13玻璃屏幕28734-4a4. 针描法图4-15电动轮廓仪工作原理示意图1被测件2滑橇3触针4测臂5传感器6滤波器7放大器8计算器9指示器10记录器
