第4章 表面微观轮廓精度
4第四章 表面粗糙度及表面微观形貌测量
§4－1 基本概念及评定参数
零件的横截面形状是复杂的，一般按波距(间距) 分成三类： 表面粗糙度：波距小于1mm 表面波度：波距在1~10mm 形状误差：波距大于等于10mm
§4－1 基本概念及评定参数
表面粗糙度测量 就是要从实际加 工表面中测取表 面粗糙度，并用 适当的评定参数 进行评定。
§4－1 基本概念及评定参数
§4－1 基本概念及评定参数
（四）表面缺陷 零件的表面缺陷，例如气孔、裂纹、 砂眼、划痕等缺陷，一般比加工痕迹的深 度或宽度大得多，不属于表面粗糙度的评 定范围，必要时，应单独规定对表面缺陷 的要求。
§4－2 表面粗糙度的测量方法
一、标准样板比较法 比较法：将被测表面与粗糙度标准样板比较。 是车间常用方法。 注意：表面粗糙度样板的材料、形状及制造工 艺应尽可能与工件相同。 比较法测量精度较低，只用于粗糙度参数值较 大的近似评定。
b H a 2
测量范围：
§4－2 表面粗糙度的测量方法
H
b a 2
λ—光波波长(λ白≈0.54μm)
§4－2 表面粗糙度的测量方法
§4－2 表面粗糙度的测量方法
四、针描法测量范围： Nhomakorabea§4－2 表面粗糙度的测量方法
§4－3纳米测量技术
定义：尺度为0.01nm-100nm的测量技术。
S
i 1
N
mi
1 N S Si N i 1
§4－1 基本概念及评定参数
§4－1 基本概念及评定参数
（一）测量方向的选取原则
§4－1 基本概念及评定参数
（一）测量方向的选取原则 1.当图样上未规定测量方向时，对于一般切 削加工表面，应在垂直于加工痕迹的方 向上测量； 2.当图样上明确规定测量方向的特定要求时， 则应按要求测量； 3.当无法确定表面加工纹理方向时(如经研 磨的加工表面)，应通过选定的几个不同 方向测量，然后取其中的最大值作为被 测表面的粗糙度参数值。
精密测量技术04
用性能。它影响机械系统的摩擦磨来自、接触刚度、疲劳强度、配合性质、传动精度、导电、
导热、抗腐蚀性等，从而影响到机械产品的质
量及可靠性。它是机械产品的重要质量指标，
不仅要定性测量，还要定量测量。
2020/5/6
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(2)表面微观形貌对加工过程中的工艺过程状态 (如刀具磨损、机床振动、切削用量等)变化非
定量评定则是通过一定的测量方法和相应的仪 器，测出待测表面的不平度参数值。目前，应 用较广的表面粗糙度测量方法主要有粗糙度样 板比较法、光切法、干涉法、触针法以及印模 法等。
2020/5/6
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一、比较法
比较法是车间常用的方法。将被测表面对照粗糙度样 板，用肉眼或借助于放大镜、比较显微镜；也可用手 摸感觉来判断被加工表面的粗糙度。粗糙度样板(如图 4-1)的材料、形成及制造工艺尽可能与工件相同，这样 才便于比较，否则会产生较大的误差。比较法一般只 用于粗糙度评定参数值较大的情况下，其判断的准确 性很大程度上取决于检验人员的经验。当有争议时， 可用仪器进行测量。
2020/5/6
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二、光切法 光切法是利用光切原理来测量表面粗糙度的方法。它
是将一束平行光带以一定角度投射于被测表面上，光 带与表面轮廓相交的曲线影像即反映了被测表面的微 观几何形状。这种用光带投影于被测面而获得截面轮 廓曲线的方法即称为光切法。光切原理如图所示。由 光源发出的光线经狭缝后形成一束光带。此光带以 45º方向与被测表面相截。若零件表面轮廓如图4-2(a) 所示的台阶面，则在与光带投射方向相应的反射方向 上。通过显微镜就可以看到4-2(b)所示图像。
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五、印模法
对于一些大型零件的内表面不便使用仪器测量，除了 用比较法测量之外还可用印模法来间接测量。
表面微观轮廓精度
Xsi
Xsm
lr
RSm
1 m
m
X
i1
si
3 形状特征参数 轮廓支承长度率 Rmr(c) 在评定长度 ln 内，一条平行于中线的
直线从峰顶线向下移动到某一水平位置 （移动距离 c ）时，轮廓的实体材料长度 Ml(c) 与评定长度 ln 之比（用百分率表 示）。
Rz c
基准线
ln
Rmr( c ) Ml( c ) ln
目的是限制、减弱表面加工不均匀性 对测量结果的影响。评定长度可以包含一 个或几个取样长度。一般取5个取样长度。
基准线
lr
lr
lr
lr
lr
ln
二 基准线（中线） 通过测量手段获得表面轮廓曲
线以后，需要提供一条定量评定表 面粗糙度量值的基准线，作为计算 各种参数的基础。
轮廓算术平均中线 轮廓最小二乘中线
三 评定参数 为了满足对表面不同的功能要求，
GB/T3505-2009从表面粗糙度微观几何 形状的高度、间距和形状等三个方面的 特征，相应规定了表面的高度特征参数、 间距特征参数和形状特征参数。
1 高度特征参数 （1）轮廓算数平均偏差Ra
在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到 基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值。
用去除材料的方法获得的表 面粗糙度Ra的最大值为3.2μm
3.2 max 1.6 min
Ra max 3.2 Ra min 1.6
§4-2 表面微观轮廓精度的评定
零件表面的粗糙度是否满足设计要求， 需要进行测量和评定。
为了使测量和评定结果统一，根据国家 标准的要求，应规定取样长度、评定长度、 基准线和评定参数。
一 取样长度和评定长度
表面微观轮廓的高分辨率光学测量方法
表面微观轮廓的高分辨率光学测量方法一、白光干涉法白光干涉法是一种基于干涉原理的测量方法，通过分析光的干涉图案来获取表面的轮廓信息。
该方法利用一束白光照射在被测表面上，由于光的波长范围较宽，不同波长的光在表面反射后会产生不同的干涉图案。
通过采集和分析这些干涉图案，可以得到表面的高度分布信息。
白光干涉法具有测量速度快、精度高的优点，适用于对微观表面进行快速、非接触的测量。
二、激光干涉法激光干涉法是一种利用激光光束进行测量的方法。
该方法使用单色激光光源照射在被测表面上，通过分析光的干涉图案来获取表面的轮廓信息。
激光干涉法具有测量精度高、分辨率高的优点，适用于对微观表面进行高精度测量。
同时，激光干涉法还可以应用于动态测量，实现对表面形貌变化的实时监测。
三、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种利用电子束进行高分辨率成像的仪器，也可以用于表面微观轮廓的测量。
SEM通过控制电子束的扫描路径，可以获取样品表面的形貌信息。
相比于光学方法，SEM具有更高的分辨率和更大的深度焦点，可以实现对微观结构的更精确测量。
但是，SEM需要真空环境下操作，并且对样品的制备要求较高。
四、原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种基于力的显微镜，可以实现对表面微观轮廓的高分辨率测量。
AFM利用探针对样品表面进行扫描，并通过探针与样品之间的相互作用力来获取表面的形貌信息。
AFM具有极高的分辨率和灵敏度，可以测量纳米级的表面结构。
此外，AFM还可以进行原子级的力测量，用于研究材料的力学性质。
白光干涉法、激光干涉法、扫描电子显微镜和原子力显微镜是常见的用于表面微观轮廓测量的高分辨率光学方法。
这些方法各具特点，可以根据不同的测量需求选择合适的方法。
通过这些方法，可以实现对微观表面形貌的精确测量，为材料科学、纳米技术等领域的研究提供重要的实验手段。
机械精度设计与检测课后习题答案.ppt
答案: 根据表1.1 得 1.00, 1.25, 1.60, 2.00， 2.50, 3.15, 4.00, 5.00，6.30，8.00, 10.0，12.5, 16.0, 20.0 ，25.0, 31.5，40.0, 50.0，63.0, 80.0, 100。
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第1章 绪 论
作 业 题 答 案(P8)
1. 按优先数的基本系列确定优先数： （1）第一个数为10，按R5系列确定后五项优先数。
答案: 根据表1.1得 (10.0),16.0，25.0, 40.0, 63.0，100。
（2）第一个数为100，按R10/3系列确定后三项优先数。 答案: 根据表1.1得 (100), 200，400, 800。
（或极限过盈）平均间隙（或平均过盈）和配合公差，并画
出尺寸公差带图,并说明其配合类别。 10
答案:
机械精度设计与检测基础
作业尔滨工业大学出版社
1
目
录
第 1 章 绪 论 作 业 题 答 案-----------------------------------------（3） 第 2 章 测 量 技 术 基 础 作 业 题 答 案 ------------------------（5） 第 3 章 孔轴结合尺寸精度设计与检测 作 业 题 答 案 ----------（9） 第4章 几何精度精度设计与检测 作 业 题 答 案 ----------（26） 第5章 表面粗糙度轮廓设计与检测 作 业 题 答 案------------（39）
（ 6） 算术平均值 的 0极 .01。 限 x81误 .0 43差 4 0.01。 8 xlim 2. 用两种测量方法分别测量尺寸为100mm和80mm的零件， 其测量绝对误差分别为8μm和7μm,试问此两种测量方法 3. 哪种测量方法精度高？为什么?
表面精度知识-转载
表面精度知识产品表面质量直接影响产品的使用功能和外观表面精度要求可分为：表面缺陷、表面粗糙度及表面波纹度产品表面质量直接影响产品的使用功能和外观表面精度要求可分为：表面缺陷、表面粗糙度及表面波纹度表面缺陷可分为如图表面缺陷可以用缺陷的长度、宽度、深度、高度、面积、单位面积缺陷数等参数来评定，这些参数的含义可以去查相关手册或百度表面波纹度：是指零件表面形貌中具有明显周期性波动的中间几何形貌，其波纹变动周期显著，波长较表面粗糙度长。
产生的原因一般是加工工艺系统的强迫振动引起，也包括加工时意外因素如工件或刀具的失控运动引起的不平度表面波纹度有关表面、轮廓、评定方法及评定参数术语和定义与表面粗糙度类似。
包括轮廓不平度平均度度，轮廓的最大峰高、最大的谷深、最大高度、平均间距以及轮廓算术平均偏差、均方根偏差、不平度间距等。
具体可以去查相关手册或百度或参考下面介绍的表面粗糙度的参数：表面粗糙度指的是零件表面所具有的微小峰谷的微观几何形状误差产生的原因主要是由于切削加工过程中的刀痕、刀具和零件表面之间的磨擦、塑性变形以及工艺系统的高频振动。
表面粗糙度对产品使用性的影响有：1．对磨擦磨损的影响：在相对运动的一般情况下，表面粗糙度值越大，磨擦力越大，但是当表面过份光滑时，由于两表面之间的分子吸附力大，会使两表面间的接触力增强，润滑减少，增加了磨擦、磨损，同时加工成本也增大，所以有相对运动的表面应该规定合理的表面粗糙度2．对疲劳强度的影响：承受变动负荷的零件表面产生的疲劳裂纹主要是由于表面同微观波纹的波谷产生了应力集中引起的。
表面粗糙度对零件疲苏强度影响与材料有关，钢制的大于铸铁件，有色金属的影响更小3．对耐腐蚀性的影响：金属腐蚀主要发生在表面微观波谷处和裂纹处聚集的水汽和腐蚀性气体产生电化学从而产生腐蚀。
表面越粗糙，腐蚀现象越严重。
4．对配合性能的影响：一般相互配合的表面越粗糙，会增加装配困难，而且在工作状态下容易磨损，增大了配合间隙5．对结合密封性的影响：如果结合两面过于粗糙，则容易在波谷处造成泄漏引起密封不良，如果表面过于光滑，相对的运动表面又不能产生油膜，密封效果也将降低。
第四章 表面粗糙度及检测
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干涉法
利用光波干涉原理。 采用的仪器：干涉显微镜。 适宜测量极光滑的表面，Rz=0.025~0.8µm
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2）轮廓的算术平均中线 在一个取样长度lr范围内，轮廓的算术平均中线将实际 轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等 于下部分各个谷面积之和。
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4. 取样长度lr
规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙 测量结果的影响，5个以上完整轮廓的峰和谷。标准取样长 度的数值见附表4-5。
《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/T3505-2009） 《表面粗糙度 参数及其数值》 （GB/T1031-2009） 《技术产品文件中表面结构的表示法》（GB/T131-2006）
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二、基本术语：
1、λc滤波器（传输带）：确定粗糙度与波纹度成分
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针描法
利用触针直接在被测表面上轻轻滑过， 从而测量出表面粗糙度Ra值。
测量仪器：电动轮廓测量仪
测量范围：Ra=0.025~5µm表面。 特点：快速可靠，操作简便，易于实现自动 测量和微机数据处理；被测表面易被划伤。
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光切法
利用光切原理测量表面粗糙度的方法。 采用仪器：光切显微镜（双管显微镜） 适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属 零件的平面或外圆表面。 适宜测量Rz＝0.5～60µm的表面。
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3. 轮廓单元的平均宽度（间距参数）
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宽度（轮廓的宽度 Xsi）的平均值RSm，即 m
第四章 表面粗糙度及测量讲解
达式为
Rmr(c) Ml(c) ln
Ml(c)=Ml1+Ml2+…+Mln
(4-5) (4-6)
选用Rmr(c)值时必须同时给出c值。c值可用μm或c值与Rz值的百
分比表示。
Rmr (c)是评定轮廓的曲线和相关参数，当c一定时，Rmr (c)
值越大，则支承能力和耐磨性越好。如图4-10所示。 上一页 下一页
§4. 3 表面粗糙度的选用
一、表面粗糙度评定参数的选用
国家标准规定，轮廓的幅度参数(如Ra或Rz)是必须标注的参数，
而其他参数(如RSm , Rmr (c ))是附加参数。一般情况下，选用
Ra或Rz就可以满足要求。RSm主要在涂漆性能，冲压成形时防止
引起裂纹、抗振性、抗腐蚀性、减小流体流动摩擦阻力等要求时附加
上一页 下一页
§4. 4表面粗糙度的符号、代号及图样标注
三、表面粗糙度的标注示例
表面粗糙度参数的各种标注方法及其意义见表4-10，加工纹理方 向符号见表4-11。Ra只标数值，本身符号不标。Rz除标注数值外 还需在数值前标出相应的符号。在一个符号上可同时标出两个参数值。 当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定的个数少于总数的 16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。当要 求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上 标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。
选用表面粗糙度参数值的方法通常采用类比法。
上一页 下一页
§4. 3 表面粗糙度的选用
表4-6列出了轴和孔的表面粗糙度参数推荐值，表4 -7给出不同表
面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例，可供选用时参考。
根据类比法初步确定表面粗糙度参数值后，再对比工作条件，应
零件的表面轮廓评定参数
零件的表面轮廓评定参数机械产品表面轮廓是指机械零件表面的形状特征，是表征零件质量水平的重要检测参数。
因此，表面轮廓的评定是质量检测中的一种重要内容。
表面轮廓评定参数的主要指标主要有：表面直线度、表面中轴线成形度、轮廓方位元素的精度和表面粗糙度四个指标。
1、表面直线度是指零件表面直线元素的直线性，它是表示工件表面形状离散度的重要指标。
一般直线部件分析来说，表面直线度在
±0.005mm之内认为是良好的。
2、表面中轴线成形度是指在零件表面上有曲线或弧线元素时，曲线或弧线元素的完整性和连续性，即表面中轴线圆滑度。
表面中轴线成形度一般正常工件在±0.005mm以内认为是良好的.
3、轮廓方位元素的精度是指零件的表面轮廓受制造误差或机床表面精度影响而出现的偏差，它体现了零件在通过机床加工过程中，其表面轮廓加工精度程度。
通常，在±0.1mm之内认为是良好的。
4、表面粗糙度是指零件表面精度表征的重要参数，是指在表面细节处的毛刺、粗糙等缺陷的程度。
通常认为，表面粗糙度在Ra0.8微米以内是良好的。
总之，表面轮廓评定参数是检测工件质量的重要指标，表面直线度、表面中轴线成形度、轮廓方位元素的精度和表面粗糙度是其中最重要的参数，其精度需要控制在一定的范围内以保证机械零件质量上乘。
机械精度设计与检测课后习题答案
精选课件
7
4. 如图2.8所示的零件，用弓高弦长法处理法测量某一圆弧半 5. 径R,得到弓高、弦长值和精度分别为：
s5 0 0 .0,6 h 1 0 0 .005
试求 R 值及其测量精度。
答 案 : 参照例2.3可解得
图 2-8间及测量法
R3.6 2 50.0772
精选课件
8
第 3 章 孔轴结合尺寸精度设计与检测
答案:
（ 1 ） 轴 4 n 6 ； 0 2 ） 轴 1 （ ； 8 3 ） s 6 （ R 7 7 ； 5 孔 4 ） 2 （ D 9 。 4 孔
10. 设孔、轴的公称尺寸和使用要求如下：
（ 1） D(d)3,5Xmax12μ0m ,Xmi n 5μ 0m ；
（ 2） D(d)40Ym , ax8μ 0m Ym,i n 3μ 5m ；
（ 2 ） 极限偏 E S 0 差 .0、 2： E 7I0 ； 孔
轴 e s 0.0、 1e6 i 0.0。 34
精选课件
9
（ 3 ） 尺寸公 T D0差 .02 、 轴 ： 7 T d0 孔 .0。 18
（ 4 ） 极限 x m a 间 0 x .0； 6 x 隙 m 1 i n 0 .： 0。 16
（ 5） 平均间 x平 隙 0.0： 3。 85 （ 6） 配合公 Tf 差 0.0： 45
+27
TD
（7）尺寸公差带图见右图。
-16
Td
-34
图 作业题1尺寸公差带图
2. 设某配合的孔径、轴径分别为：
孔 D 4 0 0 ..5 0 00 3 、 5 4 d4-0 05 .0 。 25
试分别计算其极限尺寸、极限偏差、尺寸公差、极限间隙
第四章 表面粗糙度及表面微观形貌测量
1 m RC = ∑ Z ti m i =1
RC =
(h2 + h4 ......h10 ) − (h1 + h3 .......h9 ) 5
第
轮廓最大高度 Ry
新标准： 新标准： Rz
11 页
为在取样长度l内 轮廓的峰顶线与谷底线之间距离。 为在取样长度 内，轮廓的峰顶线与谷底线之间距离。 峰顶线与谷底线分别指在取样长度内，平行于中线且通过轮廓 峰顶线与谷底线分别指在取样长度内，平行于中线且通过轮廓 中线 的最高点和最低点的线。 的最高点和最低点的线。
第
2、电动轮廓仪
27 页
显示
触针法电信号处理工作原理
第
台式电动轮廓仪的结构
28 页
基座： 基座：1+7 驱动箱： 驱动箱：6 传感器：9 传感器： 电器箱： 电器箱：3 记录器： 记录器：10
12-V形块 形块
第 29 页
典型电动轮廓仪介绍 P99
第
五、印 模 法
大型零件的内表面
30 页
印模法的原理： 印模法的原理： 利用某些塑性材料作块状印模，贴合在被测表面上， 利用某些塑性材料作块状印模，贴合在被测表面上，取下 在印模上存有被测表面的轮廓形状， 后，在印模上存有被测表面的轮廓形状，然后对印模的表面进 行测量，得出原来零件的表面粗糙度。 行测量，得出原来零件的表面粗糙度。 常用的印模材料有： 常用的印模材料有： 川蜡、石蜡、赛璐珞和低熔点合金等。 川蜡、石蜡、赛璐珞和低熔点合金等。
第
表面微观形貌测量的意义 表面微观形貌测量的意义 (P93) 微观形貌 1、影响零件的使用性能 、 2、监测工艺过程状态 、 3、改善表面质量 、 4、与纳米技术、生物技术等学科相互影响 、与纳米技术、
表面粗糙度
第 4 章表面粗糙度4.1 概述一、表面粗糙度的实质在机械加工中，由于刀具或砂轮切削后遗留的刀痕、切削过程中切屑分离时塑性变形，以及机床的振动等原因，会使被加工零件的表面产生微小的峰谷，这些微小峰谷的高低程度和间距状况称表面粗糙度，它是一种微观几何形状误差，也称微观不平度。
机械零件表面精度所研究和描述的对象是零件的表面形貌特性。
零件的表面形貌可以分为三种成分，如图所示。
1)表面粗糙度是零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长小于 1mm ，波长和波高之比一般小于 50。
2)表面波纹度零件表面中峰谷的波长在 1~10mm ，波长和波高之比等于 50 ～1000 的不平程度称为波纹度。
3)形状误差零件表面中峰谷的波长大10mm ，波长和波高之比大于1000 的不平程度属于形状误差。
放大的实际表面轮廓表面粗糙度成分波纹度成分形状误差成分表面粗糙度对机器零件的摩擦磨损、配合性质、耐腐蚀性、疲劳强度及结合密封性等都有很大的影响。
二、表面粗糙度对零件使用性能的影响1、影响零件的耐磨性具有表面粗糙度的两个零件，当它们接触并产生相对运动时，顶峰间的接触就会产生摩擦阻力，使零件磨损，表面越粗糙，摩擦系数就越大，阻力越大，而结合面的磨损越快。
2、影响配合性质的稳定性对间隙配合来说，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时易被挤平，实际有效过盈减小，致使连接强度降低。
因此表面粗糙度影响配合性质的稳定性。
3、影响零件的抗疲劳强度零件表面越粗糙，凹痕越深，波谷的曲率半径也越小，对应力集中越敏感，应力越集中，疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。
4、影响零件的抗腐蚀性能粗糙的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧，因此提高零件表面粗糙度的质量，可以增强其抗腐蚀能力。
此外，表面粗糙度对零件其它使用性能如结合的密封性，接触刚度、对流体流动的阻力以及对机器、仪器的外观质量等都有很大的影响。
4第四章 表面微观轮廓精度
Z ( x )dx min
l 2 0
Z
i 1
n
2 i
min
二、表面微观轮廓精度的评定
2.中线
②轮廓最小二乘中线:
Z
z1 z2 z3
zi
zn x
最小二乘中线
lr
二、表面微观轮廓精度的评定
3.评定参数
为了满足对表面不同的功能要求，
GB/T3505-2009从表面粗糙度微观几何形状 的高度、间距和形状等三个方面的特征，相
2.对零件使用性能的影响： ①耐磨性
相互运动的两零件表面，只能在轮廓的峰顶
间接触，当表面间产生相对运动时，峰顶的接触 将对运动产生摩擦阻力，使零件磨损。
相互运动的表面越粗糙，实际有效接触面积
就越小，压应力就越大，磨损就越快。
3.对零件使用性能的影响： ②配合性质的稳定性
相互配合的表面微小峰被去掉后，它们的配 合性质会发生变化。对于过盈配合，由于压入装 配时，零件表面的微小峰被挤平而使有效过盈减 小，降低了联结强度；对于有相对运动的间隙配 合，工作过程中表面的微小峰被磨去，使间隙增 大，影响原有的配合要求。
1.表面微观轮廓误差的界定： 加工表面上 具有的间距很小 的微小峰谷所形 成的微观几何形 状特征。
一、表面微观轮廓精度的基本概念
1.表面微观轮廓误差的界定：
表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，
三者通常按波距（间距）来划分： 波距小于 1mm 的属于表面粗糙度； 波距在 1～10mm 的属于表面波纹度；
实际表面间的接触面积有的
只有公称面积的百分之几。
接触面积愈小，单位面积受
力就愈大，粗糙峰顶处的局
部变形也愈大，接触刚度便
会降低，影响机件的工作精
第四章表面结构
满足使用要求，考虑经济合理性
➢考虑原因 首先考虑零件使用功能旳要求
基本参数：Ra、Rz
辅助参数：RSm 、Rmr(C)
其次考虑检测旳以便性以及仪器设备条件等原因
Ⅴ 表面粗糙度与检测‥表面粗糙度旳选用与标注
1. 基本参数：幅度参数 Ra、Rz
有粗糙度要求旳表面必须至少选择一种幅度参数
4.2.3 评估参数旳允许值
0.012
0.4
12.5
0.025
0.8
25
Ra 0.05
1.6
50
0.1
3.2
100
0.2
6.3
参见课本 表4.1～表4.5
0.006 0.2
6.3
0.0125 0.4
12.5
RSm
0.025 0.8
0.05
1.6
0.1
3.2
Ⅴ 表面粗糙度与检测‥表面粗糙度旳选用与标注
4.2 表面粗糙度旳评估
一、基本术语 二、表面粗糙度旳评估参数 三、 表面粗糙度评估参数旳数值 四、 表面粗糙度旳符号及标注
Ⅴ 表面粗糙度与检测‥表面粗糙度旳评估
4.2.1 基本术语
1. 取样长度 lr（sampling length ） 取样长度是指用于鉴别被评估轮廓表面粗糙度特征
旳 x 轴方向上旳长度。即测量和评估表面粗糙度时所要 求旳 x 轴方向上旳一段长度。
轮廓旳最小二乘中线
最小二乘中线
yi
l
在取样长度内使轮廓上旳轮廓偏距yi （在测量方向上轮廓上旳点至基准线 旳距离）旳平方和为最小
l 轮廓 偏差 的测 量方 向
图6—5
ln 轮廓的最小二乘法
轮廓的总方向
齿轮表面的轮廓精度
齿轮表面的轮廓精度
齿轮表面轮廓精度包括齿廓的齿距偏差和齿廓形状偏差。
齿距偏差分为实际齿距偏差和基节偏差两种。
齿廓形状偏差包括齿廓的直线性偏差和圆弧形状偏差。
此外，齿轮的表面粗糙度也是影响其轮廓精度的因素之一。
表面粗糙度是指加工表面上所具有的微小峰谷的高低和间距，它决定了齿面表面的微观几何形状特性。
在选择齿轮时，应考虑其表面轮廓精度和表面粗糙度，以确保齿轮的传动性能和寿命。
对于高精度要求的齿轮传动系统，需要进行齿面磨削或研磨等精加工，以提高其表面质量和轮廓精度。
第4章 表面微观轮廓精度
一、 表面粗糙度取样长度和评定基准
2. 评定长度(Evaluation Length) “ l n ” ——指在评定轮廓时必须取的一段长度， 它可以包括几个取样长度，一般为五个取 样长度，即 ln 5lr 。
常用评定长度规定见附表4-1（p202） 。
为了充分反映微观几何形状误差不均匀的程度，测量表 面粗糙度所必需的一段长度。
因此，在保证零件尺寸、形状和位置精度的同时，对其表面粗糙度也必 须加以控制。
§1表面微观轮廓精度的基本概念
三、国家标准—— GB/T1031-1995 ； GB/T131-1993 ； GB/T3505-2000； GB/T10610-1998； GB/T15757-2002 等为当前执行的关于表 面粗糙度的国家标准。
§4零件表面微观轮廓精度设计
一、表面微观轮廓的粗糙度参数选用
二、表面微观轮廓的粗糙度参数值的选用原则 三、表面微观轮廓的粗糙度参数值的应用场合 四、表面微观轮廓精度设计示例
§4零件表面微观轮廓精度设计
一、表面微观轮廓的粗糙度参数选用
零件表面的功能要求
原则是满足
加工经济性
选用高度参数的情况较多，即在
RZ ( Ry ) Z p Zv
在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓谷底线之间的距离。 图4-6（p83）
三、 评定参数
（二）表征微观不平度的间距参数
一个轮廓峰与相邻的轮廓谷组成一个轮廓单元。（见p84图4-7）
1. 轮廓单元的宽度 ( Si、X si )
在一个取样长度内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度。
§2 表面微观轮廓精度的评定
一、 表面粗糙度取样长度和评定基准 （即国标中给出的有关术语和定义） 1.取样长度（Sampling Length） ——用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准 长度。用“lr ”表示。
轮廓精度培训
通过测量手段获得表面轮廓曲线以后，需要
提供一条定量评定表面粗糙度量值的基准线，作
为计算各种参数的基础。
轮廓算术平均中线
轮廓最小二乘中线
4.评定参数
（1）高度特征参数 ①轮廓算术平均偏差Ra
在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到 基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值。
Z
zi
z1 z2
z n Ra1 l0l|Z(x)|dx
陷 术语、定义及参数》等。
表面（粗糙度）结构的评定
1.取样长度
是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段 基准长度，用符号 lr 表示。
目的是限制、减弱波纹度、形状误差对测量 结果的影响。从以下的系列中选取： 0.08，0.25，0.8，2.5，8.0 （mm）
基准线
lr
lr
lr
lr
lr
ln
2.评定长度 为了合理且较全面地反映整个表面的粗糙度 特征，而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一 段最小长度，用符号 ln 表示。 一般取3～5个取样长度。
Ra 6.3
（）
Ra 6.3
用细实线相 连的不连续的同 一表面只标注一 次。当零件所有 表面具有相同的 粗糙度时，其代 号可在图样的标 题栏附近统一标 注。
减速器的输出轴
三、表面微观轮廓精度
GB/T3505-2009《产品几何技术规范 表面结 构 轮廓法 术语、定义及表面结构参数》
GB/T10610-2009《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》
GB/T131-2006《产品几何技术规范 技术 产品文件中表面结构的表示法》
GB/T15757-2002《产品几何技术规范表面缺
科大几何精度规范学答案
第一章几何精度设计概论1－1 判断题1．任何机械零件都存在几何误差。
（√）2．只要零件不经挑选或修配，便能装配到机器上，则该零件具有互换性。
（×）3．为使零件具有互换性，必须把加工误差控制在给定的范围内。
（√）4．按照国家标准化管理委员会的规定，强制性国家标准的代号是GB/Q，推荐性国家标准的代号是GB/T （×）1－2 选择填空1．最常用的几何精度设计方法是类比法（计算法，类比法，试验法）。
2．对于成批大量生产且精度要求极高的零件，宜采用分组互换（完全互换，分组互换，不需要互换）的生产形式。
3．产品标准属于技术标准（基础标准，技术标准，管理标准）。
4．拟合轮廓要素是由测得轮廓（理想轮廓，实际轮廓，测得轮廓）形成的具有理想形状（理想形状，实际形状，测得形状）的要素。
第二章尺寸精度2－1 判断题1．公差可以认为是允许零件尺寸的最大偏差。
（×）2．只要两零件的公差值相同，就可以认为它们的精度要求相同。
（×）3．基本偏差用来决定公差带的位置。
（√）4．孔的基本偏差为下偏差，轴的基本偏差为上偏差。
（×）5．30f7与30F8的基本偏差大小相等，符号相反。
（√）6．30t7与30T7的基本偏差大小相等，符号相反。
（×）7．孔、轴公差带的相对位置反映配合精度的高低。
（×）8．孔的实际尺寸大于轴的实际尺寸，装配时具有间隙，就属于间隙配合。
（×）9．配合公差的数值愈小，则相互配合的孔、轴的公差等级愈高。
（√）10．配合公差越大，配合就越松。
（×）11．轴孔配合最大间隙为13微米，孔公差为28微米，则属于过渡配合。
(√）12．基本偏差a～h与基准孔构成间隙配合，其中a配合最松。
（√）13．基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。
（×）14．有相对运动的配合选用间隙配合，无相对运动的均选用过盈配合。
（×）15．不合格的轴孔装配后，形成的实际间隙（或过盈）必然不合格。
表面轮廓分析
表面轮廓分析第一章介绍随着现代工业化和自动化程度日益提高，对于高精度的表面品质要求越来越高，反过来，表面轮廓分析技术也逐渐发展成为一种重要的表面检测技术。
表面轮廓分析是指对于物体表面轮廓的几何形状进行测量、分析和评价的一种技术手段。
表面轮廓分析不仅应用于生产制造领域，也广泛应用于其他领域，如医疗设备、汽车零配件、航空航天等领域。
第二章几何形状参数分析2.1 线段度线段度是指在给定尺寸下物体表面所占据区域内的线段长度，也可以认为是物体表面在一段距离上断面曲线之间距离的平均值。
在表面质量检测中，线段度用于判断物体表面是否光滑、是否有坑凹等缺陷。
2.2 高度度高度度是指物体表面高度的分布，主要用于评估物体表面的平整度和粗糙度。
高度度的计算需要借助于三维测量设备，如三维激光扫描仪、白光轮廓仪等。
2.3 傍线度傍线度是指垂直于表面上的测量方向的垂直距离的分布，也称为横向高度度（Linearity），该参数表征物体表面垂向均匀性。
2.4 全局曲率全局曲率是指表面几何形状的光滑程度，在给定尺寸范围内计算出表面曲率的平均值。
全局曲率常用于精密零件的表面检测。
第三章表面纹理分析3.1 纹理对称性分析纹理对称性分析主要通过图像处理技术来完成，用于检查零件表面是否有对称性缺陷，可以进一步评估零件的表面质量。
3.2 方向性纹理分析方向性纹理分析用于表征物体表面的方向性特质，主要通过指定区域或者特征点计算得到，利用纹理分析技术能够反映出物体表面的粗糙度、阻塞等信息。
3.3 纹理属性分析纹理属性分析包括纹理均匀性、纹理密度等纹理属性，可以从表面的纹理信息中获取更多的表面特征并更好的描述物体表面形貌。
第四章表面偏差分析4.1 偏差度偏差度是指物体表面形状和给定模型的偏差程度，通常通过比对给定模型和实际物体的数据进行计算。
4.2 平面度、圆度和直线度平面度、圆度和直线度是表征物体表面偏差的重要参数，分别用于表征表面平面度、圆度特征和直线度特征。
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三、 评定参数
国标规定，表面粗糙度的参数有三个方面： ⑴高度特征参数；
⑵间距特征参数； ⑶形状特征参数。
三、 评定参数
（一）表征微观不平度的高度参数 1.轮廓算术平均偏差 Ra （p75图4-5）
1 lr Ra Y ( x) dx ； lr 0
RZ ( Ry ) Z p Zv
在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓谷底线之间的距离。 图4-6（p83）
三、 评定参数
（二）表征微观不平度的间距参数
一个轮廓峰与相邻的轮廓谷组成一个轮廓单元。（见p84图4-7）
1. 轮廓单元的宽度 ( Si、X si )
在一个取样长度内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度。
lr
Байду номын сангаас
0
Y ( x)dx min
2
二、 基准线
⑵ 轮廓的算术平均中线 从理论上讲，最小二乘中线是理想的唯 一基准线，但在实际应用时，其位置很难确 切地获得，因此常用轮廓的算术平均中线来 代替，这条基准线的方向应与被测轮廓线的 方向一致，并将轮廓曲线划分为上、下两半， 使其在取样长度内，由中线至轮廓上、下两 边的面积相等的基准线。
Ra 1 Yi n
i 1
n
2.微观不平度十点高度 Rz
RY 1 (Ypi Yvi ) 5
i 1 i 1 5 5
（新标准中此项已取消）
也可表示为：在取样长度内，从平行于轮廓 中线的任一平行线算起，到被测轮廓的5个最高 点（峰）和5个最低点（谷）之间的平均距离。
3.轮廓最大高度( Ry ) Rz
2. 轮廓的平均宽度 ( Smi 或 RSm)
在一个取样长度内，所有轮廓单元宽度的平均值。
（三）表征微观不平度的形状特征参数 轮廓支承长度率 Rmr (c)
轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度
§3 表面微观轮廓精度的标注方法
• P85-87
• 图4-9、图4-10、图4-11、图4-12、图4-13、 表4-1。
一、 表面粗糙度取样长度和评定基准
2. 评定长度(Evaluation Length) “ l n ” ——指在评定轮廓时必须取的一段长度， 它可以包括几个取样长度，一般为五个取 样长度，即 ln 5lr 。
常用评定长度规定见附表4-1（p202） 。
为了充分反映微观几何形状误差不均匀的程度，测量表 面粗糙度所必需的一段长度。
§4零件表面微观轮廓精度设计
一、表面微观轮廓的粗糙度参数选用
二、表面微观轮廓的粗糙度参数值的选用原则 三、表面微观轮廓的粗糙度参数值的应用场合 四、表面微观轮廓精度设计示例
§4零件表面微观轮廓精度设计
一、表面微观轮廓的粗糙度参数选用
零件表面的功能要求
原则是满足
加工经济性
选用高度参数的情况较多，即在
§4零件表面微观轮廓精度设计
三、表面微观轮廓的粗糙度参数值的应用场合
表4-3、表4-4、表4-5。（p89-90）
§4零件表面微观轮廓精度设计
四、表面微观轮廓精度设计示例 （p92）
• 臭vbcv
§4 表面粗糙度的测量
一、比较法
二、光切法 三、干涉法 四、针描法
• 本章完
作业 p16 5-2；5-3；5-4；5-5。
Ra
和 RZ 中选择。
通常优先选Ra； 但对于测量部位小，峰谷少的表面，或疲劳强度要求较高的零件表 面，可选 RZ 。
§4零件表面微观轮廓精度设计
二、表面微观轮廓的粗糙度参数值的选用原则
其基本原则：在满足使用性能要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙 度参数值。 1.工作表面比非工作表面小； 2.摩擦表面比非摩擦表面小，滚动摩擦比滑动摩擦表面小； 3.承受交变载荷作用的表面粗糙度应小； 4.要求配合性质稳定的表面及重载下的过盈配合表面粗糙度应小； 5.粗糙度值与尺寸公差和形位公差要相协调； 6.有国标单独规定的情况执行国标规定； 7.同一公差等级的零件，小尺寸零件比大尺寸零件小； 8.相互配合的孔、轴，轴的粗糙度值应小，同等条件下间隙配合的粗糙度 比过盈配合粗糙度值小； 9.有密封要求或防腐蚀要求的表面粗糙度值应小……
第四章 表面微观轮廓精度
第四章
表面微观轮廓精度
1. 表面微观轮廓精度的基本概念
2. 表面微观轮廓精度的评定 3. 表面微观轮廓精度的标注方法
4. 表面微观轮廓精度的设计
5. 表面微观轮廓精度的测量方法
§1表面微观轮廓精度的基本概念
一、表面微观轮廓误差的界定 1.定义——指工件表面上具有的较小间距 的微小峰谷组成的微观几何形状的特征。 2.引起原因——在切削加工中的刀痕，材 料的塑性变形、加工工艺系统的高频振 动、刀具与被加工表面的摩擦等。
§2 表面微观轮廓精度的评定
一、 表面粗糙度取样长度和评定基准 （即国标中给出的有关术语和定义） 1.取样长度（Sampling Length） ——用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准 长度。用“lr ”表示。
常用取样长度规定见附表4-1（p202）
为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响所 规定的用于判别具有表面粗糙特征的一段基准线长度，并应在轮 廓总的走向上量取。
§1表面微观轮廓精度的基本概念
3.容易混淆的几何术语：
⑴表面粗糙度——工件表面上的微观几何特征； ⑵形状误差 ——工件表面的宏观几何特征；
⑶表面波纹度——工件表面上介于微观和宏观几 何特征之间的特征。
§1表面微观轮廓精度的基本概念
二、表面微观轮廓误差对零件使用性能的影响
——它直接影响零件的
耐磨性、 配合性能、 耐疲劳性、 耐腐蚀性、 密封性以及接触刚度、摩擦、磨损、工作精度、可 靠性和使用寿命。
二、 基准线
1.轮廓中线 (Mean Line) “ m ” ——是指评定表面粗糙度值的具有理想几何形状并划 分轮廓的基准线。
⑴ 轮廓的最小二乘中线 它是具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓 形状，并将被测轮廓加以划分的线。 根据实际轮廓用最小二乘法来确定，即在取样长 度内，使被测轮廓上各点到中线的偏距（在测量方 向上轮廓上的点到基准线的距离）的平方和为最小。 这条基准线为轮廓的最小二乘中线。
因此，在保证零件尺寸、形状和位置精度的同时，对其表面粗糙度也必 须加以控制。
§1表面微观轮廓精度的基本概念
三、国家标准—— GB/T1031-1995 ； GB/T131-1993 ； GB/T3505-2000； GB/T10610-1998； GB/T15757-2002 等为当前执行的关于表 面粗糙度的国家标准。