表面粗糙度对零件功能的影响及其选择

14.2.1 对零件功能的影响

1.对摩擦和磨损的影响

零件实际表面越粗糙，则摩擦系数越大，因摩擦而消耗的能量也就越大。表面越粗糙，配合表面间的实际有效接触面积越小，单位面积压力增大，表面易磨损，从而影响机械传动效率和零件使用寿命。但过于光滑的表面却不利于润滑油的储存，还会增加两表面间的分子吸附作用，磨损也会加剧。

2.对工作精度的影响

表面粗糙不平，不仅会降低机器或仪器零件运动的灵敏性，而且，由于粗糙表面的实际有效接触面积小，表面层接触刚度变差，还会影响机器工作精度的持久性。

3.对配合性质的影响

表面粗糙度会影响配合性质的稳定性，对于间隙配合，相对运动的表面因粗糙而迅速磨损，使间隙增大，特别对小尺寸的配合，影响更大。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，降低连接强度。

4.对零件强度的影响

零件表面越粗糙，对应力集中越敏感，特别是在交变载荷作用下，影响更为严重，使零件表面产生裂痕而导致损坏，故在零件的沟槽或圆角处的表面粗糙度应小。

5.对抗腐蚀性的影响

表面越粗糙，凹谷越深，越易积聚含腐蚀性物质，向零件表面层内渗透，使腐蚀加剧。

表面粗糙度对零件其他使用性能，如对结合面的密封性，流体流动的阻力、导电、导热性能及对机器、仪器的外观质量等都有很大影响。

14.2.2 表面粗糙度的选择

零件表面粗糙度的选择，主要包括评定参数和参数值的大小选择。选择时，首先应满足零件表面的功能要求，同时还要考虑实际工艺的可能性和经济性。

1.评定参数和参数值的选择

Ra、Rz都是用于评定表面粗糙垂直幅度的高度参数。

Ra的概念直观，基本上表征了零件表面的轮廓特征，反映轮廓的信息多，在仪器上（如表面粗糙度检查仪）能进行自动测量，测量效率高，测得的数据准确可靠，并能描绘出表面粗糙度曲线。由于受仪器结构和测针的曲率半径的限制，目前，只能测量Ra的0.02μm～8μm的值，故标准推荐在常用数值范围内（Ra为0.025μm～6.3μm，Rz为0.100μm～25μm）优先选用评定参数Ra，超出此范围就需选用评定参数Rz。

Rz在取样长度内只考虑一个最高峰和最低谷，反映轮廓的信息不如Ra全面。但Rz的测量与计算比较简单可靠，它在评定某些不允许出现较大的加工痕迹的零件表面和小零件表面时，有突出的实用意义。对疲劳强度来说，零件表面只要有深的痕纹，就易于产生疲劳裂纹而导致损坏，对此情况应选用评定参数Rz与Ra并列使用。

因为高度参数是基本评定参数，所以零件表面都应选择高度参数。只有少数特殊零件的重要表面有特殊使用要求时，才附加选择间距参数和形状特性参数。

表面粗糙度数值愈小即评定参数值愈小，零件的工作性能愈好，使用寿命也愈长。但不可认为表面粗糙度数值愈小愈好，为了获得粗糙度值小的表面，则零件需要经过复杂的工艺过程，加工成本随之急剧增高。因此，在满足使用性能要求的前提下，应尽可能选用较大的粗糙度数值。高度参数值应优先选用表14－2和表14－3所示的基本系列。

2.表面粗糙度的选择方法

与公差、配合的选择方法相类似，表面粗糙度的选择方法也分为计算法、实验法和类比法三种。常用的是类比法。类比法是参考实践证明为合理的类似零件作依据，经分析比较具体使用要求及工作条件后，确定设计零件表面粗糙度的有关评定参数的允许值。表14－4可供设计时参考。

表14－4 表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例

3.表面粗糙度的选择原则

（1）同一零件上，工作表面的粗糙度应比非工作表面要求严。

（2）对于摩擦面，速度愈高，单位面积压力愈大，则表面粗糙度值应愈小，尤其是对滚动摩擦表面，要求更严。

（3）受交变载荷时，特别是在零件圆角、沟槽处表面粗糙度要求应严。

（4）同一公差等级时，轴比孔的表面粗糙度要严。

（5）要求配合性质稳定可靠时，表面粗糙度要求要严。

（6）在确定零件配合表面的粗糙度时，应与尺寸公差、形位公差相协调，一般是尺寸公差＞形位公差＞表面粗糙度值Rz。

此外，还应考虑其他一些特殊因素和要求。