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评定表面粗糙度的方法与标准

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：取样长度与表面粗糙度的大小以及评定长度之间的关系如表5-1所示。

1.基本术语和定义

在测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、评定长度、基准线和长度参数，以限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。

1）轮廓峰和轮廓谷

轮廓峰是指连接两相邻点向外（从材料到周围介质）的轮廓部分；轮廓谷是指连接两相邻点向内（从周围介质到材料）的轮廓部分。

2）轮廓单元

轮廓单元是指轮廓峰和轮廓谷的组合，如图5-4所示。

3）轮廓峰高Zp和轮廓谷深Zv

轮廓峰高Zp指轮廓最高点距离X轴的距离；轮廓谷深Zv指轮廓最低点距离X轴的距离，如图5-4所示。

4）取样长度lr

取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特征，沿X轴方向所取轮廓试样的长度，即测量和评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，一般应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷，如图5-5中的lr。

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图5-4　轮廓单元

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图5-5　取样长度和评定长度

取样长度过长，表面粗糙度的测量值中可能会包含有表面波纹度的成分；取样长度过短，则不能客观地反映表面粗糙度的实际情况，因此取样长度应与表面粗糙度的大小相适应。

5）评定长度ln

评定长度是指用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度，它一般按5个取样长度来确定，称为标准长度，如图5-5所示。也可取非标准长度，如果被测表面加工性较好（如车、铣、刨加工表面），可取ln≥5lr；如果被测表面加工性较差（如磨、研磨加工表面），可取ln≤5lr。取样长度与表面粗糙度的大小以及评定长度之间的关系如表5-1所示。

表5-1　取样长度和评定长度的选用值（摘自GB/T1031—2009）

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6）轮廓中线

轮廓中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。中线包括轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线。

（1）轮廓最小二乘中线。轮廓最小二乘中线是指在取样长度内，使轮廓线上各点的轮廓偏距Zi的平方和最小，即最小。轮廓最小二乘中线如图5-6所示。

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图5-6　轮廓最小二乘中线

（2）轮廓算术平均中线。轮廓算术平均中线是在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上下两部分，使上半部分的面积之和等于下半部分的面积之和，这条假想线就叫轮廓算术平均中线，如图5-7所示。

2.评定参数

为了满足零件的不同功能要求，国家标准GB/T3505—2009规定了几种评定表面粗糙度的参数，如幅值参数、间距参数、形状参数等。下面介绍几种常用的评定参数。

1）幅值参数（高度参数）

（1）轮廓的算术平均偏差Ra。

轮廓的算术平均偏差是指在一个取样长度内，纵坐标值Z（x）绝对值的算术平均值，如图5-8所示。用公式表示为

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图5-7　轮廓算术平均中线

也可以近似为

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图5-8　轮廓的算术平均偏差

Ra值越大，表面越粗糙，Ra能客观地反映零件表面微观几何形状的特性，但因受到计量器具精度的限制，不宜用作过于粗糙或太光滑的评定参数，仅适用于Ra值为0.025～6.3μm的表面。轮廓的算术平均偏差Ra的参数值如表5-2所示。

表5-2　轮廓的算术平均偏差Ra的数值（摘自GB/T1031—2009）（单位：μm）

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（2）轮廓的最大高度Rz。

Rz是指在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv的和，如图5-9所示。用公式表示为

Rz值越大，也表明表面越粗糙，但它对表面粗糙度程度反映不如Ra客观，轮廓的最大高度Rz的数值如表5-3所示。

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图5-9　轮廓的最大高度

表5-3　轮廓的最大高度Rz的数值（摘自GB/T1031—2009）（单位：μm）

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幅值参数是国家标准规定必须标注的参数（二者只需取其一），故又称为基本参数。

2）间距参数

轮廓单元的平均宽度Rsm是指在一个取样长度内所有轮廓单元宽度Xs的平均值，如图5-10所示。用公式表示为

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图5-10　轮廓单元的宽度

轮廓单元的平均宽度的大小反映了轮廓表面峰谷的疏密程度。Rsm越小，峰谷越密，密封性越好。另外，零件表面的可漆性与轮廓单元的平均宽度有一定的关系，合适的Rsm可以改善零件表面的可漆性。轮廓单元的平均宽度Rsm的参数值如表5-4所示。

表5-4　轮廓单元平均宽度Rsm的参数值（摘自GB/T1031—2009）（单位：μm）

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3）形状参数

轮廓的支撑长度率Rmr（c）是指在给定的水平位置上轮廓的实体材料长度Ml（c）与评定长度ln的比率。轮廓的实体材料长度Ml（c），是指在评定长度内，一条平行于X轴的直线从峰顶向下移一水平截距c时，与轮廓相截所得的各段截线长度之和，如图5-11所示。用公式表示为

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图5-11　轮廓支承长度

从图5-11可以看出，支撑长度率是随着水平截距的大小而变化的。

间距参数和形状参数称为附加参数，其应用仅限于零件的重要表面，并且有特殊的使用要求时。

任务实施

任务答案如下：

（1）φ45的轴段圆柱外表面粗糙度Ra的上限值为0.8μm；

（2）φ52的轴段轴肩表面粗糙度Ra的上限值为3.2μm；

（3）φ52的轴段圆柱外表面粗糙度Ra的上限值为1.6μm；

（4）φ55的轴段圆柱外表面粗糙度Ra的上限值为0.8μm；

（5）φ65的轴段右侧轴肩表面粗糙度Ra的上限值为3.2μm；左侧轴肩表面粗糙度Ra的上限值为1.6μm；

（6）φ58的轴段圆柱外表面粗糙度Ra的上限值为0.8μm；

（7）左侧键槽两侧表面粗糙度Ra的上限值为3.2μm；键槽底面表面粗糙度Ra的上限值为6.3μm；

（8）右侧键槽两侧表面粗糙度Ra的上限值为3.2μm；键槽底面表面粗糙度Ra的上限值为6.3μm；

（9）其余表面粗糙度Ra的上限值为12.5μm。