公差配合与检测技术 第5章 表面粗糙度

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1、第5章表面粗糙度课前导读本章从介绍表面粗糙度的概念出发，讨论并分析如何正确选用表面粗糙度参数及参数值，以满足零件的互换性和机器的使用性能要求。基础知识表面粗糙度的基本术语，评定参数和标注方法。重点知识表面粗糙度的评定参数和参数值的选择原则。难点知识类比法选择表面粗糙度参数值。5.1概述表面粗糙度主要是由加工过程中刀具和被加工表面间的摩擦、切削过程中切屑分离时表层金属材料的塑性变形以及工艺系统的高频振动零件被加工表面上的微观的几何形状误差称为表面粗糙度，又称微观不平度。表面粗糙度与形状误差（宏观的误差）和表面波度是有区别的

2、。通常波距λ（指相邻两波峰或两波谷之间的距离）小于1mm的属于表面粗糙度，波距在1~10mm的属于表面波度，波距大于10mm的属于形状误差，如图5-1所示。5.1.1表面粗糙度的概念图5-1加工误差示意图1、摩擦和磨损方面表面越粗糙，摩擦系数就大，摩擦阻力也越大，使零件配合面的磨损加剧。2、配合性质方面表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合，粗糙的表面会因峰尖很快磨损而使间隙逐渐加大；对过盈配合，则因装配表面的峰顶被挤平，使有效实际过盈减少，影响联结强度。3、疲劳强度方面表面越粗糙，一般表面微观不平的凹痕就越深，交变

3、应力作用下的应力集中就会越严重，越易造成零件抗疲劳强度的降低导致失效。5.1.2表面粗糙度对零件使用性能的影响4、耐腐蚀性方面粗糙的表面，腐蚀性气体或液体易于通过表面微观凹谷渗入到金属内层，造成表面锈蚀。5、接触刚度方面表面越粗糙，表面间接触面积就越小，致使单位面积受力就增大，造成峰顶处的局部塑性变形加剧，接触刚度下降，影响机器工作精度和平稳性。此外，表面粗糙度还影响结合面的密封性，影响产品的外观和表面涂层的质量等。本课小结表面粗糙度是指零件被加工表面上的微观几何形状误差。它不同于表面宏观几何形状误差以及表面波度。表面粗

4、糙度影响零件的使用性能。5.2表面粗糙度国家标准5.2.1取样长度l取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特征的一段长度。图5-2取样长度和评定长度表5-1取样长度与评定长度的选用值(摘自GB1031—1995)取样长度应与表面粗糙度的要求相适应(表5-1)。取样长度过短，不能反映表面粗糙度的实际情况；取样长度过长，表面粗糙度的测量值又会把表面波度的成分包括进去。在取样长度范围内，一般应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷。5.2.2评定长度评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度。如图5-2所示。为了充分合理地

5、反映表面的特性，通常取几个取样长度来评定表面粗糙度，一般=5l。5.2.3基准线用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条参考线称为基准线，基准线通常有轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线两种。（1）轮廓最小二乘中线（简称中线）在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线的距离的平方和为最小，即=Min，这条假想线就是最小二乘中线（图5-3a中的和）。图5-3轮廓中线（2）轮廓算术平均中线在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，在实际工作中可用算术平均中线代替最小二乘中线，两者相差不大.在取样长度内，由一条假想线将

6、实际轮廓分成上、下两部分，而且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即。这条假想线就是轮廓算术平均中线（图5-3b中的和）。5.2.4评定参数1.高度特征参数——主参数（1）轮廓算术平均偏差在取样长度内，被测表面轮廓上各点至基准线距离Yi的绝对值的平均值（图5-4）。式中：y(x)——表面轮廓上点到基准线的距离；yi——表面轮廓上第i个点到基准线的距离；l——取样长度；n——取样数。公式表示为或近似为图5-4轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差较全面地反映表面粗糙度的高度特征，概念清楚，检测方便，为当前世界各国普遍采用。（2）

7、微观不平度十点高度在取样长度内，被测实际轮廓上5个最大轮廓峰高的平均值与5个最大轮廓谷深的平均值之和（图5-5）。式中；Ypi——第i个最大轮廓峰高；Yvi——第i个最大轮廓谷深，谷深不取成负值。（3）轮廓最大高度在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距离（图6-8）。公式表示为轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度l内，平行于基准线且通过轮廓最高点和最低点的直线。图5-5高度特征参数公式表示为2.间距特征参数——附加参数（1）轮廓微观不平度的平均间距在取样长度内轮廓微观不平度间距的平均值（图5-6）。所谓轮廓微

8、观不平度的间距Smi是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。（2）轮廓的单峰平均间距S在取样长度内轮廓的单峰间距的算术平均值（图6-9）。所谓轮廓单峰间距Si是指两相邻单峰的最高点之间距离投影在中线上的长度。图5-6轮廓间距参数式中：n—轮廓单峰的个数—第i个轮廓单峰间距。3.形状特征参数——附加参数轮廓的支承长