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第十六章 表面粗糙度 第一节 表面粗糙度的评定 一、表面粗糙度的概念 加工后的零件表面，总会存在几何形状误差。几何形状误差分为宏观几何形状误差（形状公差）、表面波纹度（波度）和微观几何形状误差（表面粗糙度）三类。目前通常是按波距的大小来划分的。波距小于1mm的属于表面粗糙度，波距在1～10 mm的属于表面波度，波距大于10 mm的属于形状误差，如图16.1所示。 图16.1 零件表面的几何形状误差 表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距（小于1mm）和微小峰谷不平度。表面租糙度越小，则表面越光滑。 二、表面粗糙度的基本术语 在测量和评定表面粗糙度时，要确定取样长度、评定长度、基准线和评定参数。 1、取样长度l 取样长度是指评定表面粗糙度时所规定的一段基准长度，它是在轮廓总的走向上选取的用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。规定和选择这段长度是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，表面越粗糙，取样长度应越大。在所选取的取样长度内至少包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷，如图16.2所示。国标GB/T1031－1995/m 、/m 取样长度/mm 评定长度/mm ≥0.008～0.2 ≥0.0～0.＞0.02～0.1 ＞＞＞＞＞＞＞ 评定长度是指评定表面粗糙度所需的一段长度，它包括一个或几个取样长度，如图16.2和图16.3所示。国标推荐＝5l，见表16.1。均匀性好的表面，可选＜＞（在测量方向上，轮廓上各点至基准线的距离）的平方和为最小，即，如图16.2所示。 图16.2 取样长度、评定长度和最小二乘中线 图16.3 算术平均中线 （2）轮廓算术平均中线m 轮廓算术平均中线是指用算术平均法确定的的基准线，在取样长度内，基准线把实际轮廓划分为上下两部分，且使上下两部分的面积相等，即，见图16.3所示。 三、评定参数 为了满足不同功能对表面组糙度的不同要求，国标GB/T1301－1995及GB/T3505－2000从表面微观几何形状的高度、间距和形状等三个方面规定了六项评定参数。 1、高度特征参数 （1）轮廓算术平均偏差 在取样长度l内，轮廓上各点至轮廓中线的距离的绝对值的算术平均值，称为轮廓算术平均偏差，见图16.4所示。图中x轴为中线m。 值越大，表面越粗糙。 图16.4 轮廓算术平均偏差 （2）微观不平度十点高度 在取样长度l内，5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和，称为微观不平度十点高度，见图16.5所示。 式中，为第i个最大的轮廓峰高；为第i个最大的轮廓谷深。 值越大，则表面越粗糙。 图16.5 微观不平度十点高度和轮廓最大高度 （3）轮廓最大高度 在取样长度l内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离，称为轮廓最大高度，见图16.5所示。图中平行于基准线并通过轮廓最高点（最低点）的线称为峰顶线（谷底线）。 式中，为轮廓最大峰高；为轮廓最大谷深。 2、间距特征参数 （1）轮廓微观不平度的平均间距 在取样长度l内，轮廓微观不平度的间距的平均值，称为轮廓微观不平度的平均间距。 式中，，轮廓微观不平度的间距，含有一个轮廓峰（与中线有交点的峰）和相邻轮廓谷（与中线有交点的谷）的一段中线长度，见图16.6所示；为取样长度内的个数。 （2）轮廓的单峰平均距离 在取样长度l内，轮廓的单峰间距的平均值，称为轮廓的单峰平均距离。 式中，，轮廓的单峰间距，两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度，见图16.6所示；为取样长度内的个数。 和的值反映被测表面加工痕迹的细密程度。和的值越小，加工痕迹越细密。 图16.6 轮廓微观不平度的平均间距和轮廓的单峰平均距离 3、形状特征参数 轮廓支承长度率 在取样长度l内，一条平行于中线的截线与轮廓相截所得到的各段截线长度之和（即支承长度）与取样长度l之比，即为轮廓支承长度率，见图16.7所示。 截线与轮廓峰顶线间的距离C叫水平截距。显然，同一轮廓上取不同的C值所得到的值是不同的。所以，值是对应于不同水平截距C而给定的。C值可用微米或的百分数表示。 图16.7 轮廓支承长度 值大，表示该轮廓的凸起实体部分较多，即起支承载荷作用的长度长，接触刚度高，承载能力及耐磨性也好。 国标规定，高度特征参数是基本评定参数，而间距和形状特征参数是附加评定参数。在图样上给出表面粗糙度参数时，一般只给出高度特征参数。只有在对零件表面轮廓的细密程度有严格要求时，才用间距特征参数。若要求轮廓实际接触面积大或耐磨性好时，才用形状特征参数。 四、评定参数的数值规定 国标GB/T1031－1995规定了评定表面粗糙度的参数值，见表16.2～表16.5所示。 表16.2 轮廓算术平均偏差的数值 m 基本系列 补充系列 基本系列 补充系列