中南大学互换性与测量技术基础课件------第4章表面粗糙度

第四章 表面粗糙度及其检测

主要内容： 1、表面粗糙度的概念；

2、表面粗糙度的评定参数；3、表面粗糙度的代号； 4、表面粗糙度的选择及标注；

表面粗糙度的相关标准GB/T 3505—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/T 18618—2002《产品几何技术规范(GPS)表面结 构轮廓法图形参数》; GB/T1031—1995《表面粗极度参数及其数值》; GB/T 131—1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及 其注法》。 GB/T 10610—1998《产品几何技术规范表面结构轮廓法 评定表面结构的规则和方法》。

第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念一、表面粗糙度轮廓的界定表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比 一般小于 50。属于微观几何形状误差。

通常，波距小于1 mm的属于表面粗糙度；波距在1~10 mm 的 属于表面波纹度；波距大于 10 mm的属于形状误差。

完工零件实际 表面轮廓

图4-1 表面轮廓

实际表面轮廓表面粗糙度轮廓:波长和 波高之比一般小于 50λ

波纹度轮廓:波长和波高 之比等于50~1000

宏观形状轮廓:波长和 波高之比大于1000

图4-2 零件表面几何形状误差及其组成成份

二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响 影响零件的耐磨性。 影响零件的疲劳强度零件表面越粗糙，表面上的凹痕和裂纹越明显，对应力集中越敏感 。

影响零件的抗腐蚀性：零件表面越粗糙，则积聚在零件表面上的腐蚀性气体、液体也越多，且通过微观凹谷向零件内层渗透，使腐蚀 加剧 。

影响零件的密封性。 影响配合性质的稳定性。 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。

第二节 表面粗糙度轮廓 的评定

一、表面粗糙度评定基本术语 1.取样长度lr取样长度：在轮廓的X 轴方向上量取的用于测量或评定 表面粗糙度特征所规定的一段基准线长度，至少包含5个微 峰和5个微谷。中线

lr

lr

lr

lr

lr

ln

图4-3 取样长度和评定长度

2.评定长度ln为了较全面地反映某一表面粗糙度的特征，规定在评定时所 必须的一段表面长度，可含有一个或几个取样长度的长度， 取标准评定长度ln=5lr。若被测表面比较均匀，可选ln<5lr; 若均匀性差，可选ln>5lr。

表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。

3.轮廓最小二乘中线在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为 最小，如图所示。 l 2

0

y dx min

最小二乘中线

yi

lr图4-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线

4.轮廓算术平均中线轮廓的算术平均中线是在取样长度范围内，将实际轮廓划分上下两部分， 且使上下面积相等的直线，如图

F F i i 1

n

n ' i i 1

算术平均中线 F1

F2

Fi

F1′

F2′

Fi′

lr

图4-5表面粗造度轮的算术平均中线

二、 表面粗糙度评定参数1.幅度参数 1)轮廓的算术平均偏差在一个取样长度内，轮廓上各 点到中线纵坐标绝对值的算术 平均值，记为 Ray1 y2Ra

1 l Ra y dx l 0近似为

1 n Ra y i n i 1

yi 图4-6 轮廓算术平均偏差Ra的确定

yn

x

2)轮廓的最大高度在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和称之 为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz = Rp + Rv

Zp3

Zp1

Zp4

Rz

Zp2

Zv4

Zp5

Zv5

Zp6

Zv1 Zv2

Zv3

中线 lr

图4-7 表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定

Zv6

2.间距特征参数一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取 样长度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做 轮廓单元的宽度，用符号Xsi表示。 轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度lr范围内所有 轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号RSm表示，即Xs1 Xs2 Xs3 中线 Xs4 Xs5 Xs6

RSm

1 Xsi m i 1

m

lr

图4-8 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度

轮廓的支承长度率 Rmr (c)在给定水平位置 c 上轮廓的实体材料长度ml(c)与评定长度ln的比率，用 符号 Rmr (c) 表示。Rmr (c) Ml (c) ln

图4 -9 不同形状轮廓的支承长度 轮廓的支承长度率 Rmr (c) 是反映零件表面耐磨性能的指标 , 零件(b)的 Rmr (c) 数值比零件(a)大，其表面耐磨性能好。

三、GB/T 3505—2000 与GB 3505—1983 两标准中基本术语与参数符号的比较表面粗糙度新旧标准基本术语与参数符号比较表基本术语 基本术语 取样长度 2000版 1983 版 参数 轮廓的最大高度 参 数 2000版 1983 版

lr

llnyyp

RzRaRSmRmr (c)

Ry

评定长度纵坐标值 轮廓峰高 轮廓谷深

lnZ ( x)Zp

轮廓的算术平均偏差轮廓单元的平均宽度 轮廓的支承长度率 微观不平度十点高度

Ra

Sm

tp

Zv

yv

Rz