1、第第4章章 表面粗糙度表面粗糙度 Surface Roughness4.1概述概述4.2表面粗糙度的評定表面粗糙度的評定4.3表面粗糙度的標注表面粗糙度的標注4.4表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用4.5表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量4.1概述概述一、表面粗糙度的定義一、表面粗糙度的定義零件的表面形貌可以分為三種成分，如圖零件的表面形貌可以分為三種成分，如圖4-1所示。所示。1、表面粗糙度、表面粗糙度是零件表面所具有的微小是零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波長峰谷的不平程度，其波長和波高之比一般小于和波高之比一般小于50（波距小于（波距小于1mm）。）。2、表面波紋度、表面波紋度零件表面

2、中峰谷的波長和零件表面中峰谷的波長和波高之比等于波高之比等于501000的不平程度稱為波紋度（波距的不平程度稱為波紋度（波距110mm）。）。3、形狀誤差、形狀誤差零件表面中峰谷的波長和波高之比大于零件表面中峰谷的波長和波高之比大于1000的不平程度屬于形的不平程度屬于形狀誤差（波距大于狀誤差（波距大于10mm）。）。 二、表面粗糙度對零件使用性能的影響二、表面粗糙度對零件使用性能的影響1、影響零件的耐磨性、影響零件的耐磨性 表面越粗糙，摩擦系數就越大，而結合面的磨損越快。表面越粗糙，摩擦系數就越大，而結合面的磨損越快。2、影響配合性質的穩定性、影響配合性質的穩定性 對間隙配合來說，表面越粗糙

3、，越易磨損，使工作邊程中對間隙配合來說，表面越粗糙，越易磨損，使工作邊程中間隙增大。間隙增大。3、影響零件的疲勞強度、影響零件的疲勞強度4、影響零件的接觸剛度、影響零件的接觸剛度5、影響零件的抗腐蝕性能、影響零件的抗腐蝕性能4.2表面粗糙度的評定表面粗糙度的評定一、基本術語一、基本術語1、輪廓濾波器、輪廓濾波器：把輪廓分成長波和短波的濾波器。：把輪廓分成長波和短波的濾波器。2、c濾波器：濾波器：確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器。確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器。3、取樣長度（、取樣長度（lr）：）：評定表面粗糙度時所取的一段基準線長度。評定表面粗糙度時所取的一段基準線長度。

4、一般有一般有 5 個以上的波峰、波谷。個以上的波峰、波谷。目的：目的：在于限制和減弱其他幾何形狀誤差，特別是表面波紋度在于限制和減弱其他幾何形狀誤差，特別是表面波紋度對測量結果的影響。對測量結果的影響。表面越粗糙，取樣長度越大，因為表面越粗糙，波距也越大，表面越粗糙，取樣長度越大，因為表面越粗糙，波距也越大，較大的取樣長度才能反映一定數量的微量高低不平的痕跡。較大的取樣長度才能反映一定數量的微量高低不平的痕跡。4、評定長度（、評定長度（ln）：）： 評定表面輪廓所必需的一段長度。評定表面輪廓所必需的一段長度。評定長度包括一個或幾個取樣長度，由于零件表面各部分評定長度包括一個或幾個取樣長度，由于

5、零件表面各部分的表面粗糙不一定很均勻，在一個取樣長度上往往不能合的表面粗糙不一定很均勻，在一個取樣長度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征，故需在表面上取幾個取樣理地反映某一表面粗糙度特征，故需在表面上取幾個取樣長度來評定表面粗糙度。長度來評定表面粗糙度。ln =5lr ，評定某表面最短長度。，評定某表面最短長度。5、輪廓中線（基準線）：、輪廓中線（基準線）：評定表面粗糙度參數值大小的一條參評定表面粗糙度參數值大小的一條參考線。考線。基準線有下列兩種：基準線有下列兩種：輪廓最小二乘中線、輪廓算術平均中線輪廓最小二乘中線、輪廓算術平均中線。（1）輪廓最小二乘中線）輪廓最小二乘中線m：輪廓的最小

6、二乘中線是在取樣長度輪廓的最小二乘中線是在取樣長度范圍內，實際被測輪廓線上的各點至該線的距離平方和為最小范圍內，實際被測輪廓線上的各點至該線的距離平方和為最小（見圖），即（見圖），即 rlidxZ02min（2）輪廓算術平均中線）輪廓算術平均中線 輪廓的算術平均中線是在取樣長度范圍內，將實際輪廓輪廓的算術平均中線是在取樣長度范圍內，將實際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線（見圖劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線（見圖4.3），即），即F1F2+ Fn= F1F2+ Fn在實際評定和測量表面粗糙度時，使用圖解法時可用算術平在實際評定和測量表面粗糙度時，使用圖解法時可用算術平均中線代替

7、最小二乘中線。均中線代替最小二乘中線。輪廓算術平均中線往往不是唯一的，在一簇算術平均中輪廓算術平均中線往往不是唯一的，在一簇算術平均中線只有一條與最小二乘中線重合。線只有一條與最小二乘中線重合。二、評定參數二、評定參數1、幅度參數（高度參數）、幅度參數（高度參數）（1）輪廓算術平均偏差）輪廓算術平均偏差Ra：在取樣長度：在取樣長度l內，被測實際輪廓內，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離上各點至輪廓中線距離(Z(x)絕對值的平均值，絕對值的平均值，即：即： 或：或： 不宜做過于粗糙或太光滑表不宜做過于粗糙或太光滑表面的評定。面的評定。 rlrdxxZlRa01niiZnRa11xZ圖圖4.4輪廓的

8、算術平均偏差輪廓的算術平均偏差OlrRa（2）輪廓最大高度）輪廓最大高度Rz 在取樣長度內，最大輪廓峰高和最大輪廓峰谷深之和的在取樣長度內，最大輪廓峰高和最大輪廓峰谷深之和的高度。輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。峰頂線和谷底線高度。輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。峰頂線和谷底線平行于中線且分別通過輪廓最高點和最低點平行于中線且分別通過輪廓最高點和最低點 Ry =Zp+Zv 2、間距參數（附加參數）、間距參數（附加參數） 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度RSm：在一個取樣長度內輪廓單元：在一個取樣長度內輪廓單元寬度寬度Xs的平均值的平均值miiXsmRSm113、混合參數（附加參數）、混合參

9、數（附加參數）（1）輪廓的支撐長度率）輪廓的支撐長度率Rmr(c)：在給定水平位置：在給定水平位置c上輪廓上輪廓的實體材料長度的實體材料長度Ml（c）與評定長度的比率，即：）與評定長度的比率，即： nlcMlcRmr)()(（2）輪廓實體材料長度輪廓實體材料長度Ml(c)：指在評定長度內，一平行于：指在評定長度內，一平行于x軸的直線從峰頂線向下移一水平截距軸的直線從峰頂線向下移一水平截距c時，與輪廓相截所得時，與輪廓相截所得的各段線長度之和。的各段線長度之和。 Ml(c)=b1+b2+bi+bn 輪廓的水平截距可用微米或用它占輪廓最大高度的百分比輪廓的水平截距可用微米或用它占輪廓最大高度的百分

10、比表示。表示。 三、評定參數的數值規定三、評定參數的數值規定參數值參數值 ： mRz （ Ry ）：）： 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5 25 50 100 200Ra ： 0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5 25 504.3表面粗糙度的標注表面粗糙度的標注一、表面粗糙度的符號一、表面粗糙度的符號二、表面粗糙度的代號及其標注二、表面粗糙度的代號及其標注GB/T13193當允許在表面粗糙度參數的所有實測值中超過固定值的個數當允許在表面粗糙度參數的所有實測值中超過固定值的個數少于

11、總數的少于總數的16時，應在圖樣上標注表面粗糙度參數的上限時，應在圖樣上標注表面粗糙度參數的上限值或下限值值或下限值當要求在表面粗糙度參數的所有實測值中不得超過規定值時，當要求在表面粗糙度參數的所有實測值中不得超過規定值時，應在圖樣上標注表面粗糙度參數的最大值或最小值應在圖樣上標注表面粗糙度參數的最大值或最小值1、表面粗糙度基本參數的標注（表、表面粗糙度基本參數的標注（表4.7） Ra在代號中用數值表示在代號中用數值表示 Rz的參數前應標注出參數代號的參數前應標注出參數代號Rz。2、表面粗糙度附加參數的標注、表面粗糙度附加參數的標注間距參數和混合參數為附加參數間距參數和混合參數為附加參數2、表

12、面粗糙度附加參數的標注、表面粗糙度附加參數的標注間距參數和混合參數為附加參數間距參數和混合參數為附加參數 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度RSm輪廓的支撐長度率輪廓的支撐長度率Rmr(c)3、表面粗糙度其他項目的標注、表面粗糙度其他項目的標注三、表面粗糙度圖紙上的標注方法三、表面粗糙度圖紙上的標注方法1、表面粗糙度符號、代號一般注在可見輪廓線、尺寸線、尺寸、表面粗糙度符號、代號一般注在可見輪廓線、尺寸線、尺寸界限、引出線或其他延長線上；界限、引出線或其他延長線上；2、符號的尖端必須從材料外指向表面；、符號的尖端必須從材料外指向表面；3、螺紋直徑上的符號表示螺紋工作表面的粗糙度；、螺紋直徑上

13、的符號表示螺紋工作表面的粗糙度；4、同一圖樣上每一表面通常只標注一次符號、代號；、同一圖樣上每一表面通常只標注一次符號、代號；5、當零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求時，其符號、代、當零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求時，其符號、代號可在圖樣的右上角統一標注；大小應為正常標注的號可在圖樣的右上角統一標注；大小應為正常標注的1.4倍。倍。4.4表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用 一、評定參數的選用一、評定參數的選用1、幅度參數的選用、幅度參數的選用(1)一般情況下可從一般情況下可從Ra和和Rz中任選一個中任選一個 (2)在常用值范圍內（在常用值范圍內（Ra為為0.0256.3m），優先選用），

14、優先選用Ra，電，電動輪廓儀的測量范圍動輪廓儀的測量范圍0.028m。 (3)粗糙度要求特別高或低時，選用粗糙度要求特別高或低時，選用Rz，用于測量部位小或有，用于測量部位小或有疲勞強度要求的零件表面的評定，用雙管顯微鏡或干涉顯微疲勞強度要求的零件表面的評定，用雙管顯微鏡或干涉顯微鏡測量。鏡測量。 (4)少數零件的重要表面，有特殊要求時才附加選用少數零件的重要表面，有特殊要求時才附加選用 2、間距參數的選用、間距參數的選用 RSm（輪廓單元的平均寬度）（輪廓單元的平均寬度）主要在對涂漆性能，沖壓成形時主要在對涂漆性能，沖壓成形時抗裂紋、抗振、抗腐蝕、減小流體流動摩擦阻力等有要求時抗裂紋、抗振、

15、抗腐蝕、減小流體流動摩擦阻力等有要求時選用選用3、混合參數的選用、混合參數的選用 Rmr(c)（輪廓的支撐長度率）（輪廓的支撐長度率）主要在耐磨性、接觸剛度要求較主要在耐磨性、接觸剛度要求較高等場合附加選用高等場合附加選用二、參數值的選用二、參數值的選用1、零件表面粗糙度參數值既要滿足零件功能要求，也要考慮、零件表面粗糙度參數值既要滿足零件功能要求，也要考慮到經濟性及工藝性。到經濟性及工藝性。2、類比法類比法 一般選擇原則如下一般選擇原則如下:在滿足表面功能要求的情況下，盡可能選用較大的零件表面在滿足表面功能要求的情況下，盡可能選用較大的零件表面粗糙度參數值（粗糙度參數值（Rmr（c）除外）除

16、外）（1）同一零件上，工作表面的零件表面粗糙度參數值小于非）同一零件上，工作表面的零件表面粗糙度參數值小于非工作表面的工作表面的（2）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度零件表面粗糙度參數值）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度零件表面粗糙度參數值要小；滾動表面比滑動表面零件表面粗糙度參數值要小；要小；滾動表面比滑動表面零件表面粗糙度參數值要小；（3）高速運動，單位壓力大的摩擦表面粗糙度參數值較小；）高速運動，單位壓力大的摩擦表面粗糙度參數值較小；受循環載荷的表面及極易引起應力集中的部分，鋼質零件圓受循環載荷的表面及極易引起應力集中的部分，鋼質零件圓角、溝槽處，零件表面粗糙度參數值較小；角、溝槽處，零件表面粗

17、糙度參數值較小；（4）配合性質要求高的結合表面，間隙小的配合表面以及要）配合性質要求高的結合表面，間隙小的配合表面以及要求連接可靠、受重載荷的過盈配合表面等都應取較小的粗糙求連接可靠、受重載荷的過盈配合表面等都應取較小的粗糙度參數值；度參數值；（5）通常尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度參數值）通常尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度參數值也小，但并不存在確定的函數關系；也小，但并不存在確定的函數關系；（6）要求防腐蝕、密封性能好或外表美觀的表面粗糙度值小；）要求防腐蝕、密封性能好或外表美觀的表面粗糙度值小；（7）凡有關標準已對表面粗糙度要求作出規定的，則應按該）凡有關標準已對表面粗糙度

18、要求作出規定的，則應按該標準確定表面粗糙度參考值。標準確定表面粗糙度參考值。（8）配合性質相同，零件尺寸越小，則零件表面粗糙度參數）配合性質相同，零件尺寸越小，則零件表面粗糙度參數值越小；同一精度等級，小尺寸比大尺寸，軸比孔零件表面值越小；同一精度等級，小尺寸比大尺寸，軸比孔零件表面粗糙度參數值要小。粗糙度參數值要小。表面形狀公差為表面形狀公差為T，尺寸公差值為，尺寸公差值為IT，對應關系，對應關系 T 0.6IT Ra 0.05IT Rz 0.2IT T 0.4IT Ra 0.025IT Rz 0.1IT T 0.25IT Ra 0.012IT Rz 0.05IT T 0.25IT Ra 0

19、.015T Rz 0.6T4.5表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量測量方法：測量方法：比較法、光切法、干涉法、針描法、激光反射法等比較法、光切法、干涉法、針描法、激光反射法等1、比較法：比較法：一般只用于粗糙度參數值較大的近似評定一般只用于粗糙度參數值較大的近似評定 簡單實用，車間條件下判斷較粗糙的表面簡單實用，車間條件下判斷較粗糙的表面 比較樣板：材質、形狀，加工方法比較樣板：材質、形狀，加工方法2、光切法：光切法：光切原理，對大零件的內表面可以采用，測定光切原理，對大零件的內表面可以采用，測定0.880m的的Rz值值 3、針描法：針描法：利用觸針直接在被測表面上輕輕劃過，從而測利用觸針直接在

20、被測表面上輕輕劃過，從而測出表面粗糙度出表面粗糙度（1）原理：電感式輪廓儀，電容式輪廓儀，壓電式輪廓儀、）原理：電感式輪廓儀，電容式輪廓儀，壓電式輪廓儀、光學觸針式輪廓儀光學觸針式輪廓儀 （2）測量參數：）測量參數：Ra、Rz、RSm、Rmr(c)4、干涉法：通常用于測定、干涉法：通常用于測定0.80.025m的的Rz值值5、激光反射法、激光反射法6、三維幾何表面測量、三維幾何表面測量 將表面粗糙度符號標注在圖將表面粗糙度符號標注在圖上，要求上，要求（1）用任何方法加工圓柱）用任何方法加工圓柱面面d3，R a最大允許值為最大允許值為3.2m。（2）用去除材料的方法獲）用去除材料的方法獲得孔得孔d1，要求，要求R a最大允最大允許值為許值為3.2m。（3）用去除材料的方法獲）用去除材料的方法獲得表面得表面a，要求，要求Ry最大允許最大允許值為值為3.2m。 （4）其余用去除材料的方）其余用去除材料的方法獲得表面，要求法獲得表面，要求R