第4章 表面结构

SurfaceTexture第4章表面结构第4章表面结构本章学习内容4.4表面粗糙度的评定参数4.6表面粗糙度的选用4.3表面粗糙度的术语和定义4.2表面结构及其组成4.1概述4.5表面粗糙度的表示法第4章表面结构4.1概述GeneralDescriptionGB/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GB/T15757-2002产品几何量技术规范（GPS）表面缺陷术语、定义及参数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GB/T15757-2002产品几何量技术规范（GPS）表面缺陷术语、定义及参数本章所参照的主要国家标准第4章表面结构4.2表面结构及其组成SurfaceTextureandIt’sComposition4.2.1表面结构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4章表面结构在加工、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。4.2.2表面缺陷（surfaceimperfection）破裂毛孔裂缝擦痕窝陷砂眼凹缺陷第4章表面结构凸缺陷树瘤疱疤飞边缝脊夹杂物氧化皮第4章表面结构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4章表面结构4.2.3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4章表面结构轮廓法（针描法）测量第4章表面结构驱动装置振荡器放大器测量电桥相敏检波器滤波器计算机A/D转换器记录仪传感器被测表面轮廓触针支点电动轮廓仪的工作原理第4章表面结构1.轮廓滤波器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。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。确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。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。●λs轮廓滤波器●λc轮廓滤波器●λf轮廓滤波器第4章表面结构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4章表面结构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4章表面结构4.2.4表面粗糙度及其对零件功用的影响表面粗糙度是存在于实际表面上的微观几何形状误差，其波距和波高都比较小。●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第4章表面结构4.3表面粗糙度的术语和定义TerminologiesandDefinitionsofSurfaceRoughness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4章表面结构1.（轮廓）中线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。第4章表面结构X轮廓峰轮廓谷轮廓单元Xs取样长度lr中线2.轮廓峰3.轮廓谷4.轮廓单元第4章表面结构5.取样长度（samplinglength）lr◆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。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4章表面结构6.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4章表面结构取样长度lr和评定长度ln第4章表面结构4.4表面粗糙度参数ParametersofSurfaceRoughness用来定量评定表面粗糙度。常用参数有以下4个。●高度参数●间距参数●混合参数◆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4章表面结构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。lrdxxZlrRa0)(1XZ(x)粗粗粗粗lr第4章表面结构XRa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4章表面结构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iiZvZpRvRpRzmaxmax第4章表面结构注：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）。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。当零件表面有抗疲劳破坏要求时，可对其Rz提出适当要求。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。第4章表面结构3.轮廓单元的平均宽度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4章表面结构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4章表面结构Rmr(c)反映表面的耐磨性。在相同的水平截面高度c下，Rmr(c)越大，耐磨性越好。试比较：cccRmr(c)%cRmr(c)%01000100第4章表面结构Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100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4章表面结构Rsm0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5轮廓的单元平均宽度Rsm的数值（mm）Rmr(c)1015202530405060708090轮廓的支承长度率Rmr(c)的数值（%）第4章表面结构4.5表面粗糙度的表示法IndicationofSurfaceRoughness4.5.1标注表面粗糙度的图形符号1.基本图形符号2.扩展图形符号基本图形符号去除材料不去除材料第4章表面结构3.完整图形符号去除材料不去除材料允许任何工艺4.工件轮廓各表面的图形符号第4章表面结构4.5.2表面粗糙度完整图形符号的组成adbce位置a注写单一表面粗糙度要求。在完整符号中，对表面粗糙度的单一要求和补充要求应注写在图示的指定位置。示例1：0.0025-0.8/Rz6.3（传输带标注）示例2：-0.8/Rz6.3（取样长度标注）位置b注写第2个或其他多个表面粗糙度要求。位置c注写加工方法（车、磨等）、表面处理、涂层或其他工艺要求。位置d注写表面纹理和方向，如“＝”、“×”、“M”等。位置e注写所要求的加工余量，以mm为单位给出数值。第4章表面结构4.5.3表面粗糙度要求在图样上的标注1.符号、代号的标注位置与方向注写方向Ra0.8Rz3.2Rz12.5Rp1.6第4章表面结构标注在轮廓线（或延长线）上Rz12.5Ra1.6Ra1.6Rz12.5Rz6.3Rz6.3第4章表面结构用指引线引出标注Rz3.2a)铣Rz3.2车b)第4章表面结构H7120Rz6.36h120Rz12.5标注在尺寸线上第4章表面结构标注在几何公差框格上A2.0Rz6.30.1Ra1.6a)B1.010b)第4章表面结构标注在延长线上Ra1.6Rz6.3Rz6.3Ra1.6Rz6.3第4章表面结构标注在圆柱或棱柱表面上Ra3.2Rz1.6Ra6.3Ra3.2第4章表面结构2.简化注法大多数表面有相同要求的简化注法（一）Ra3.2Rz6.3Rz1.6第4章表面结构大多数表面有相同要求的简化注法（二）Ra3.2Rz6.3Rz1.6Rz1.6Rz6.3第4章表面结构在图纸空间有限时用带字母的完整符号的简化注法URz1.6LRa0.8zzyyRa3.2第4章表面结构用基本符号、扩展符号以等式的形式给出多个表面粗糙度要求的简化注法Ra3.2c)不允许去除材料Ra3.2b)要求去除材料Ra3.2a)未指定工艺方法第4章表面结构3.两种或多种工艺获得的同一表面的注法同时给出镀覆前后的表面粗糙度要求的注法Rz1.6h750Fe/Ep－Cr25bRa0.8第4章表面结构表面粗糙度、尺寸和表面处理的注法Rz1.6h729Fe/Ep－Cr50Rz6.350磨第4章表面结构4.6表面粗糙度的选用ApplicationaboutSurfaceRoughness4.6.1表面粗糙度参数的选用●有特殊要求时可规定以下间距参数、混合参数作为附加参数：●对于一般的表面，只规定高度参数之一即可：轮廓单元的平均宽度Rsm——有间距细密度要求时选用轮廓的支承长度率Rmr(c)——有耐磨性要求时选用轮廓的算术平均偏差Ra——推荐优先选用轮廓的最大高度Rz——有抗疲劳破坏要求时选用第4章表面结构4.5.2表面粗糙度参数数值的选用选用原则:首先满足功能要求，其次是考虑经济性及工艺性。在满足功能要求的前提下,高度参数Ra、Rz及间距参数Rsm的允许值应尽可能大些，混合参数Rmr(c)的允许值应尽可能小些。表面粗糙度参数值的选用通常采用类比法。具体选用时，应注意以下几点。第4章表面结构●粗糙度参数允许值已标准化，应选用标准参数值。●同一零件上，工作表面的粗糙度要求应比非工作表面严。●对于摩擦表面，速度愈高，单位面积压力愈大，则表面粗糙度高度参