,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 表面粗糙度,第5章 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。,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、,互换性与几何测量-表面粗糙度概要课件,5.1,表面粗糙度的基本概念,5.1.1,表面粗糙度的定义,无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻等方法获得的零件表面，总会存在着具有,较小间距,和,峰谷,的微观几何形状误差。,定义,:,是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。,成因：刀具与零件摩擦，切屑塑性变形、金属撕裂及高频振动等。,5.1 表面粗糙度的基本概念 5.1.1 表面粗糙度的,如下图所示，完工零件的截面轮廓形状是复杂的，一般包括表面粗糙度,表面波纹度和形状误差，三者通常按波距来划分：波距小于,1mm,的属于表面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在,1,10mm,的属于表面波度；波距大于,10mm,的属于形状误差。,如下图所示，完工零件的截面轮廓形状是复杂的，一,5.1.2,表面粗糙度对机械零件使用性能的影响,1,、对摩擦和磨损的影响,表面越粗糙，则摩擦阻力就越大，两个相对运动的表面峰顶间的实际有效接触面积就越小，使单位面积上的压力增大，磨损加快。磨损量与,表面粗糙度之间的关系如下图：,例如，汽缸壁最合适的表面粗糙都是,Ra=0.63,0.8m,，小型电动机轴颈的表面粗糙度为,Ra=0.32,0.50m,。,5.1.2 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响,2,、对配合性质的影响,对间隙配合来说，表面粗糙则易磨损，使配合表面间的实际间隙逐渐增大；对过盈配合而言，表面粗糙会减小配合表面间的实际有效过盈，降低联结强度，从而降低机器的工作精度。表面粗糙度对配合零件的有效的接触面积影响甚大。,加工方法,车、铣削,磨,精磨,有效接触面积,15,20%,30,50%,90%,以上,2、对配合性质的影响 对间隙配合来说，表面,3,、对抗腐蚀性的影响,表面越粗糙，则越容易在该表面上积聚腐蚀性物质，且通过该表面的微观凹谷向其表层渗透，使腐蚀加剧。提高零件的表面粗糙度质量，可以增强其抗腐蚀的能力。,4,、对抗疲劳强度的影响,零件表面越粗糙，则对应力集中越敏感，特别是在交变应力的作用下，在零件的沟槽或圆角处，其影响更大，零件往往因此失效。因此，对于承受交变载荷的零件，若提高零件的表面粗糙度质量，可以明显地提高零件的抗疲劳强度。,3、对抗腐蚀性的影响,5,、对结合密封性影响,粗糙不平的两个结合表面，仅在局部点上接触必然产生缝隙，影响密封性。对于接触表面之间没有相对滑动的静力密封表面，若表面微观不平度谷底过深，密封材料在装配受预压后还不能完全填满这些微观不平谷底，则将在密封面上留下渗漏间隙。,6,、其它影响,表面粗糙度对零件性能的影响远不止这五个方面。如对接触刚度的影响，对冲击强度的影响，对流体流动的阻力的影响，对表面高频电流的影响以及对机器、仪器的外观质量及测量精度等都有很大影响。,5、对结合密封性影响,5.2,表面粗糙度的评定,测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、评定长度、基准线和评定参数。,5.2.1,基本术语,1.,取样长度（,l,r,）,取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线的长度，一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。,取样长度的方向与轮廓总的走向一致,。表面越粗糙，取样长度就应越大。,选择取样长度，可以限制和减弱其他的截面轮廓形状误差，尤其是表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。,5.2 表面粗糙度的评定 测量和评定,2.,评定长度,（,l,n,）,评定长度是指为了合理且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度时所规定的一段最小长度，一般，评定长度,l,n,=5 l,r,；若被测表面比较均匀，选,l,n,5 l,r,；若被测表面均匀性差，选,l,n,5 l,r,。,2.评定长度（l n）,3.,中线（基准线）,中线（也称基准线）是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准。,GB3505-83,表面粗糙度术语表面及其参数,规定下列两种中线作为基准线：,（,1,）轮廓的最小二乘中线（,m,）,轮廓的最小二乘中线,m,是指在取样长度内，具有理想直线形状的基准线，使轮廓上各点到该中线的距离（轮廓偏距）的平方之和为最小，即 为最小。,3.中线（基准线）,（,2,）轮廓算术平均中线,轮廓算术平均中线指具有理想直线形状并在取样长度内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将轮廓划分为上下两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和，即,F,1,+F,2,+F,n,=F,1,+F,2,+F,n,（2）轮廓算术平均中线,5.2.2,评定参数,表面粗糙度的评定参数按照微观不平度高度（幅度）、间距和形状等三个方面的特性来划分。,1,、幅度参数（高度参数）,基本参数,（,1,）轮廓算术平均偏差,R,a,是指在取样长度,l,r,内纵坐标值,Z(x),的绝对值的算术平均值，用,R,a,表示，公式为：,5.2.2 评定参数,（,2,）轮廓最大高度,R,z,是指在取样长度,l,r,内，被测轮廓的最大轮廓峰高,Z,pmax,与最大轮廓谷深,Z,vmax,之和的高度（两值均为正），即,R,z,=Z,pmax,+Z,vmax,幅度参数,Ra,、,Rz,是标准规定必须标注的参数（两者只需取其一），故又称基本参数。,Ra,、,Rz,的数值越大，则表面越粗糙。,（2）轮廓最大高度 Rz,2.,间距参数,附加参数,轮廓单元的平均宽度,RSm,是指在取样长度,l,r,内，轮廓单元宽度,X,s,的平均值。,RSm,的数值越大，则表面越粗糙。（轮廓单元是指一个表面粗糙度轮廓峰和一个轮廓谷的组合。）用公式表示为：,式中,X,si,第,i,个轮廓单元的宽度；,m,在取样长度内所含的轮廓单元的个数。,轮廓单元宽度,2.间距参数附加参数轮廓单元宽度,3,、混合参数（形状参数）,附加参数,轮廓支承长度率,Rmr,（,c,）,是指在给定水平位置,c,上轮廓的实体材料长度,M,l,（,c,）与评定长度的比率，即,所谓轮廓的实体材料长度,M,l,（,c,）,是指在评定长度内，一平行于,X,轴的直线从峰顶线向下移一水平截距,c,时，与轮廓相截所得的各段截线长度之和，即,3、混合参数（形状参数）附加参数,轮廓支承长度率,Rmr,（,c,）与零件的实际轮廓形状有关，是反映零件表面耐磨性能的指标。,Rmr,（,c,）是随着水平截距的大小而变化的，其关系曲线称为支承长度率曲线，如左图所示。,对于不同的实际轮廓形状，在相同的取样长度内并给出相同的水平截距,C,，,Rmr,（,c,）越大，则表示零件表面凸起的实体部分就越大，承载面积就越大，因而接触刚度就越高，耐磨性能就越好，例如：,在,右图,（,a,）与图（,b,）中，前者耐磨性能较好，后者较差。,支承长度率曲线,轮廓支承长度率Rmr（c）与零件的实际,5.3,表面粗糙度参数值及其选用,5.3.1,表面粗糙度的参数值,评定表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国标,GB/T 1031 95,表面粗糙度参数及其数值,规定的参数值系列选取。参见,P216,表,5-25-6,。应熟记常用参数：,，,0.4,，,0.8,，,1.6,，,3.2,，,6.3,，,12.5,，,5.3.2,表面粗糙度的选用,1.,评定参数的选用,（,1,）幅度参数的选用：是基本参数，可独立选用。参数值在,0.0256.3,m,的，优先选用,R,a,。参数值,0.025,或,6.3,m,，选用,R,z,。只用幅度参数不能全面反映零件表面微观几何形状误差。因此，对于有特殊要求的少数零件的重要表面，需要加选附加参数,RSm,或,Rmr(c),。,5.3 表面粗糙度参数值及其选用 5.3.1 表面粗糙度的,（,2,）间距参数的选用：,不能独立选用，只有当幅度参数不能满足表面的功能要求时，才选取附加参数作为附加项目。,RSm,主要在对涂漆性能有要求或冲压成形时选用。另外要求冲压成形时抗裂纹、抗振、抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等时也选用。例如，汽车外形薄钢板，除控制幅度参数,Ra(0.9,1.3m),外，还需进一步控制,RSm(0.13,0.23m),，主要是提高钢板的可漆性。,（,3,）混合参数的选用：,Rmr,（,c,）主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加选用。,（2）间距参数的选用：不能独立选用，只有,2.,参数值的选用,合理选取表面粗糙度参数值的大小，对零件的工作性能和加工成本具有重要意义。,选用总原则：,在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的参数值（除,Rmr,（,c,）外）。,（,1,）从加工角度看,表面粗糙度的参数值与加工方法联系紧密。表,5-7,列出了常用加工方法一般达到的表面粗糙度。主要掌握：,对有装配要求的配合表面、承载交变载荷的表面等，应选较小的表面粗糙度值；对某些非配合的表面则可以尽量选用较大的表面粗糙度值。,加工方法,表面粗糙度,R,a,/,m,0.4,0.8,1.6,3.2,6.3,12.5,磨削,车削,镗孔,铣削,2.参数值的选用 合理选取表面粗糙度,（,2,）从设计角度看,零件本身的功能要求和零件间的装配关系也与选择该零件表面的表面粗糙度值有关。对有装配要求的配合表面，外观要求美观的表面，承受交变载荷的表面等，应该选用较小的表面粗糙度值，而对某些非配合的表面则可以尽量选用较大的表面粗糙度值。现以某轴为例来说明轴的配合面和非配合面的表面粗糙度的选择。,配合情况,加工手段,表面粗糙度值,Ra,一根轴的应用举例,非配合面,粗加工,12.5,轴端面、倒角、键槽底面、轴肩等,半精加工,6.3,配合面,半精加工,3.2,键槽侧面、轴肩,精加工,1.6,轴颈、轴肩,0.8,0.4,（2）从设计角度看 零件本身的功能要求和零,1,）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面；,2,）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面粗糙度值小；,3,）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的重要零件的圆角、沟槽处，应有较小的粗糙度；,4,）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度；间隙配合比过盈配合的表面粗糙度值小；,5,）同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值小；,6,）尺寸精度、形位精度要求高时，参数值应相应地取得小；,7,）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面，表面粗糙度参数值应小。,8,）按有关规定。,（,3,）选取参数值的一般原则,（3）选取参数值的一般原则,（,4,）类比法选用表面粗糙度值,在工程实际中，由于表面粗糙度和功能的关系十分复杂，因而很难准确地确定参数的允许值，在具体设计时，除有特殊要求的表面外，一般多采用经验统计资料，用类比法来选用。例如，用类比法选择齿轮齿面的表面粗糙度值。机械手册规定，对于平稳性精度为,8,级精度的齿轮，闭式传动，它的齿面的表面粗糙度值应该是,Ra,为,1.6m,。从加工角度来看，表示齿轮经过滚刀的加工后表面粗糙度可以达到的值。如果设计时，齿轮的平稳性精度为,9,级，开式传动，那么根据齿轮的精度等级和齿轮的工作条件，可以考虑将表面粗糙度降低一级，取,Ra,值为,3.2m,。,互换性与几何测量-表面粗糙度概要课件,（,4,）类比法选用表面粗糙度值（续）,从加工角度来看，表示可以采用仿形法加工齿轮，即使用盘状铣刀或指状铣刀加工齿轮，提高了齿轮加工的经济性。如果设计时，齿轮的平稳性精度为,7,级，同样是闭式传动，即精度等级虽然高一级，但工作条件相同。这时，如果想提高齿轮加工的经济性，可以同样选择齿面表面粗糙度,Ra,为,1.6m