第4章 表面结构

1、Surface Texture第第4章章 表面结构表面结构第第4章章 表面结构表面结构本章学习内容本章学习内容4.4 表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数 4.6 表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用 4.3 表面粗糙度的术语和定义表面粗糙度的术语和定义4.2 表面结构及其组成表面结构及其组成4.1 概述概述4.5 表面粗糙度的表示法表面粗糙度的表示法 第第4章章 表面结构表面结构4.1 概述概述General DescriptionGB/T 3505-2009 产品几何技术规范（产品几何技术规范（GPS） 表面结构表面结构 轮廓法轮廓法 术语、术语、定义及表面结构参数定义及表面结构参数 GB

2、/T 1031-2009 产品几何技术规范（产品几何技术规范（GPS） 表面结构表面结构 轮廓法轮廓法 表面粗表面粗糙度参数及其数值糙度参数及其数值GB/T 131-2006 产品几何技术规范产品几何技术规范（GPS） 技术产品文件中表面结构技术产品文件中表面结构的表示法的表示法GB/T 15757-2002 产品几何量技术规范（产品几何量技术规范（GPS） 表面缺陷表面缺陷 术语、定义术语、定义及参数及参数 本章所参照的主要国家标准本章所参照的主要国家标准GB/T 3505-2009 产品几何技术规范（产品几何技术规范（GPS） 表面结构表面结构 轮廓法轮廓法 术语、术语、定义及表面结构参数

3、定义及表面结构参数 GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（产品几何技术规范（GPS） 表面结构表面结构 轮廓法轮廓法 表面粗表面粗糙度参数及其数值糙度参数及其数值GB/T 131-2006 产品几何技术规范产品几何技术规范（GPS） 技术产品文件中表面结构技术产品文件中表面结构的表示法的表示法GB/T 15757-2002 产品几何量技术规范（产品几何量技术规范（GPS） 表面缺陷表面缺陷 术语、定义术语、定义及参数及参数 本章所参照的主要国家标准本章所参照的主要国家标准第第4章章 表面结构表面结构4.2 表面结构及其组成表面结构及其组成Surface Texture and Its

4、 Composition4.2.1 表面结构表面结构 表面结构是由实际表面表面结构是由实际表面的重复或偶然的偏差所形成的重复或偶然的偏差所形成的表面三维形貌，包括表面的表面三维形貌，包括表面粗糙度、表面波纹度、形状粗糙度、表面波纹度、形状误差、纹理方向和表面缺陷。误差、纹理方向和表面缺陷。表面轮廓表面轮廓（形状误差、波纹度、表面粗糙度）（形状误差、波纹度、表面粗糙度）表面缺陷表面缺陷表面结构表面结构第第4章章 表面结构表面结构 在加工、使用或储存期间，非故意或偶然生成的实际表在加工、使用或储存期间，非故意或偶然生成的实际表面的单元体、成组的单元体或不规则体。面的单元体、成组的单元体或不规则体。

5、4.2.2 表面缺陷（表面缺陷（surface imperfection）破裂破裂 毛孔毛孔 裂缝裂缝 擦痕擦痕 窝陷窝陷 砂眼砂眼 凹缺陷凹缺陷 第第4章章 表面结构表面结构凸缺陷凸缺陷 树瘤树瘤 疱疤疱疤 飞边飞边 缝脊缝脊 夹杂物夹杂物 氧化皮氧化皮 第第4章章 表面结构表面结构环形坑环形坑 划痕划痕 切削残余切削残余 混合表面缺陷混合表面缺陷 腐蚀腐蚀 裂纹裂纹 斑点斑点区域和外观缺陷区域和外观缺陷 第第4章章 表面结构表面结构4.2.3 表面轮廓（表面轮廓（surface profile） 一个指定平面与实际表面相交所得到的轮廓。一个指定平面与实际表面相交所得到的轮廓。10mm=11

6、010mm 形状误差形状误差=110mm 表面波纹度表面波纹度1mm 表面粗糙度表面粗糙度第第4章章 表面结构表面结构轮廓法（针描法）测量轮廓法（针描法）测量第第4章章 表面结构表面结构电动轮廓仪的工作原理电动轮廓仪的工作原理 第第4章章 表面结构表面结构1. 轮廓滤波器轮廓滤波器 用轮廓法测量表面轮廓时，把轮廓分为长波和短波的滤用轮廓法测量表面轮廓时，把轮廓分为长波和短波的滤波器。波器。 确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限的滤波器。的滤波器。 确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。确定粗糙度与波纹度成分之间相

7、交界限的滤波器。 确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相交界限确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相交界限的滤波器。的滤波器。 s 轮廓滤波器轮廓滤波器 c 轮廓滤波器轮廓滤波器 f 轮廓滤波器轮廓滤波器第第4章章 表面结构表面结构c c波长波长 f fs s 波长波长 c波长波长 s第第4章章 表面结构表面结构2. 表面轮廓与轮廓参数表面轮廓与轮廓参数 原始轮廓（原始轮廓（primary profile）P轮廓轮廓 经过经过s 轮廓滤波器后的总轮廓。轮廓滤波器后的总轮廓。 粗糙度轮廓（粗糙度轮廓（roughness profile）R轮廓轮廓 对原始轮廓采用对原始轮廓

8、采用c 轮廓滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。轮廓滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。 波纹度轮廓（波纹度轮廓（waviness profile）W轮廓轮廓 对原始轮廓连续对原始轮廓连续应用应用f 和和c 两个两个轮廓轮廓滤波器以后形成的轮廓。滤波器以后形成的轮廓。在原始轮廓上计算得到在原始轮廓上计算得到的参数称为的参数称为P参数。参数。在粗糙度轮廓上计算得在粗糙度轮廓上计算得到的参数称为到的参数称为R参数。参数。在波纹度轮廓上计算得在波纹度轮廓上计算得到的参数称为到的参数称为W参数。参数。第第4章章 表面结构表面结构4.2.4 表面粗糙度及其对零件功用的影响表面粗糙度及其对零件功用的影响 表面

9、粗糙度是存在于实际表面上的表面粗糙度是存在于实际表面上的微观几何形状误差微观几何形状误差，其波距和波高都比较小。其波距和波高都比较小。 影响零件的耐磨性影响零件的耐磨性 影响配合性质的稳定性影响配合性质的稳定性 影响零件的疲劳强度影响零件的疲劳强度 影响零件的抗腐蚀性影响零件的抗腐蚀性 影响零件的密封性影响零件的密封性 其他影响：对零件的外观、测量精度、表面光学性能、其他影响：对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响第第4章章 表面结构表面结构4.3 表面粗糙度的术语和定义表面粗糙度的术语和定义Termino

10、logies and Definitions of Surface Roughness混合参数混合参数1个个间距参数间距参数1个个幅度参数幅度参数9个个几何参数术语几何参数术语14个个一般术语一般术语16个个表面轮廓参数表面轮廓参数定义定义16个个一般术语和一般术语和几何参数术语几何参数术语术语术语和和定义定义曲线和相关参数曲线和相关参数5个个第第4章章 表面结构表面结构1. （轮廓）中线（轮廓）中线 中线穿过粗糙度轮廓，是用来确定粗糙度参数的基准线。它是用中线穿过粗糙度轮廓，是用来确定粗糙度参数的基准线。它是用c轮廓滤波器抑制长波成分后形成的轮廓的中线轮廓滤波器抑制长波成分后形成的轮廓的中线

11、最小二乘中线。最小二乘中线。 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。注：注：用用c轮廓滤波器滤波后，可认为最小二乘中线的方向就是轮廓滤波器滤波后，可认为最小二乘中线的方向就是X方向。方向。min)(2 xZi 最小二乘中线满足最小二乘中线满足 ，是唯一的。，是唯一的。第第4章章 表面结构表面结构2. 轮廓峰轮廓峰3. 轮廓谷轮廓谷4. 轮廓单元轮廓单元第第4章章 表面结构表面结构5. 取样长度（取样长度（sampling length）lr 规定取样长度的目的是为了限制或削弱测量、评定表面粗糙度时波规定取样长度的目的是为了限制或削弱测量、评定表面粗糙度时波纹度

12、以及形状误差的影响。纹度以及形状误差的影响。 评定表面粗糙度时的取样长度在数值上等于评定表面粗糙度时的取样长度在数值上等于c轮廓滤波器的截止波长。轮廓滤波器的截止波长。取样长度的数值应从国家标准规定的系列值选取。取样长度的数值应从国家标准规定的系列值选取。 在在X轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长度。轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长度。说明：说明：第第4章章 表面结构表面结构6. 评定长度（评定长度（evaluation length）ln 用于评定被评定轮廓的用于评定被评定轮廓的X轴方向上的（总）长度。轴方向上的（总）长度。 评定长度是连续的几个取样长度。规定评定长度的目的是为了限制评定长

13、度是连续的几个取样长度。规定评定长度的目的是为了限制或削弱评定表面粗糙度时粗糙度轮廓特性不均匀性影响。或削弱评定表面粗糙度时粗糙度轮廓特性不均匀性影响。 评定长度的数值应从国家标准规定的系列值选取。测量评定长度的数值应从国家标准规定的系列值选取。测量Ra或或Rz时，时，一般情况下取一般情况下取ln = 5lr；当被测表面均匀性较好时可取；当被测表面均匀性较好时可取ln 5lr。说明：说明：第第4章章 表面结构表面结构取样长度取样长度 lr 和评定长度和评定长度 ln第第4章章 表面结构表面结构4.4 表面粗糙度参数表面粗糙度参数Parameters of Surface Roughness 用

14、来定量评定表面粗糙度。常用参数有以下用来定量评定表面粗糙度。常用参数有以下4个。个。 高度参数高度参数 间距参数间距参数 混合参数混合参数 轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差Ra 轮廓的最大高度轮廓的最大高度Rz 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度Rsm 轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(c)第第4章章 表面结构表面结构1. 轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差Ra（arithmetical mean deviation of the profile） 在一个取样长度内纵坐标值在一个取样长度内纵坐标值Z(x)绝对值的算术平均值。绝对值的算术平均值。 lrdxxZlrRa0)(1第第4

15、章章 表面结构表面结构 Ra实际上是对粗糙度轮廓信号进行整流、滤波后得到的实际上是对粗糙度轮廓信号进行整流、滤波后得到的结果，反映的是轮廓峰高、谷深的平均值。结果，反映的是轮廓峰高、谷深的平均值。第第4章章 表面结构表面结构2. 轮廓的最大高度轮廓的最大高度Rz（maximum height of profile） 在一个取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。在一个取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。 iiZvZpRvRpRzmaxmax 第第4章章 表面结构表面结构注：注：旧原标准中的旧原标准中的“轮廓最大高度轮廓最大高度”用用 Ry 表示，表示，Rz 表示的表示的是是“微观不

16、平度十点高度微观不平度十点高度”（新标准无此参数）。（新标准无此参数）。 根据表面功能的需要，除表面粗糙度高度参数（根据表面功能的需要，除表面粗糙度高度参数（Ra、Rz）外可选用下面两个附加参数。）外可选用下面两个附加参数。 当零件表面有抗疲劳破坏要求时，可对其当零件表面有抗疲劳破坏要求时，可对其 Rz 提出适当提出适当要求。要求。 一般情况下，表面粗糙度参数可从轮廓的算术平均偏一般情况下，表面粗糙度参数可从轮廓的算术平均偏差差 Ra、轮廓的最大高度、轮廓的最大高度 Rz 之间选取其一。之间选取其一。 在幅度参数（峰和谷）常用的参数值范围内（在幅度参数（峰和谷）常用的参数值范围内（Ra 为为0

17、.0256.3m, Rz 为为0.125m），），推荐优先选用推荐优先选用 Ra。第第4章章 表面结构表面结构3. 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度Rsm（mean width of the profile elements） 在一个取样长度内轮廓单元宽度在一个取样长度内轮廓单元宽度 Xs 的平均值。的平均值。 miiXsmRsm11第第4章章 表面结构表面结构4. 轮廓支承长度率轮廓支承长度率Rmr(c)（material ratio of the profile） 在给定水平截面高度在给定水平截面高度 c 上轮廓的实体材料长度上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评与评定长度的比率。定长度的

18、比率。%100)()( nlcMlcRmr第第4章章 表面结构表面结构 Rmr(c)反映表面的耐磨性。反映表面的耐磨性。在相同的水平截面高度在相同的水平截面高度 c 下，下，Rmr(c)越大，耐磨性越好。试比较：越大，耐磨性越好。试比较：第第4章章 表面结构表面结构Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差Ra的数值的数值 （m）Rz0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600轮廓的最大高度轮廓的最大高度Rz的数值的数值 （m）第第4章章 表

19、面结构表面结构Rsm0.0060.012 50.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5轮廓的单元平均宽度轮廓的单元平均宽度Rsm的数值的数值 （mm）Rmr(c)1015202530405060708090轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(c)的数值的数值 （%）第第4章章 表面结构表面结构4.5 表面粗糙度的表示法表面粗糙度的表示法Indication of Surface Roughness4.5.1 标注表面粗糙度的图形符号标注表面粗糙度的图形符号1. 基本图形符号基本图形符号2. 扩展图形符号扩展图形符号基本图形符号基本图形符号去除材料去除材料不去除材料

20、不去除材料第第4章章 表面结构表面结构3. 完整图形符号完整图形符号去除材料去除材料不去除材料不去除材料允许任何工艺允许任何工艺4. 工件轮廓各表面的图形符号工件轮廓各表面的图形符号第第4章章 表面结构表面结构4.5.2 表面粗糙度完整图形符号的组成表面粗糙度完整图形符号的组成位置位置a 注写单一表面粗糙度要求。注写单一表面粗糙度要求。 在完整符号中，对表面粗糙度的单一在完整符号中，对表面粗糙度的单一要求和补充要求应注写在图示的指定位置。要求和补充要求应注写在图示的指定位置。示例示例1： 0.0025-0.8/Rz 6.3 （传输带标注）（传输带标注）示例示例2： -0.8/Rz 6.3 （取

21、样长度标注）（取样长度标注）位置位置b 注写第注写第2个或其他多个表面粗糙度要求。个或其他多个表面粗糙度要求。位置位置c 注写加工方法（车、磨等）注写加工方法（车、磨等） 、表面处理、涂层或其他工艺要求。、表面处理、涂层或其他工艺要求。位置位置d 注写表面纹理和方向，如注写表面纹理和方向，如“”、“”、“M”等。等。位置位置e 注写所要求的加工余量，以注写所要求的加工余量，以mm为单位给出数值。为单位给出数值。第第4章章 表面结构表面结构4.5.3 表面粗糙度要求在图样上的标注表面粗糙度要求在图样上的标注1. 符号、代号的标注位置与方向符号、代号的标注位置与方向注写方向注写方向第第4章章 表面

22、结构表面结构标注在轮廓线（或延长线）上标注在轮廓线（或延长线）上第第4章章 表面结构表面结构用指引线引出标注用指引线引出标注第第4章章 表面结构表面结构标注在尺寸线上标注在尺寸线上第第4章章 表面结构表面结构标注在几何公差框格上标注在几何公差框格上第第4章章 表面结构表面结构标注在延长线上标注在延长线上第第4章章 表面结构表面结构标注在圆柱或棱柱表面上标注在圆柱或棱柱表面上第第4章章 表面结构表面结构2. 简化注法简化注法大多数表面有相同要求的简化注法（一）大多数表面有相同要求的简化注法（一）第第4章章 表面结构表面结构大多数表面有相同要求的简化注法（二）大多数表面有相同要求的简化注法（二）第

23、第4章章 表面结构表面结构在图纸空间有限时用带字母的完整符号的简化注法在图纸空间有限时用带字母的完整符号的简化注法第第4章章 表面结构表面结构用基本符号、扩展符号以等式的形式用基本符号、扩展符号以等式的形式给出多个表面粗糙度要求的简化注法给出多个表面粗糙度要求的简化注法第第4章章 表面结构表面结构3. 两种或多种工艺获得的同一表面的注法两种或多种工艺获得的同一表面的注法同时给出镀覆前后的表面粗糙度要求的注法同时给出镀覆前后的表面粗糙度要求的注法第第4章章 表面结构表面结构表面粗糙度、尺寸和表面处理的注法表面粗糙度、尺寸和表面处理的注法 第第4章章 表面结构表面结构4.6 表面粗糙度的选用表面粗糙度的选用Application about Surface Roughness4.6.1 表面粗糙度参数的选用表面粗糙度参数的选用 有特殊要求时可规定以下间距参数、混合参数作为附加有特殊要求时可规定以下间距参数、混合参数作为附加参数：参数： 对于一般的表面，只规定高度参数之一即可：对于一般的表面，只规定高度参数之一即可：轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度Rsm有间距细密度要求时选用有间距细密度要求时选用轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(c)有耐磨性要求时选用有耐磨性要求时选用轮廓的算术平均偏