互换性 第3章 表面结构(简)

SurfaceTexture第3章表面结构2023/2/51本章学习内容3.3表面粗糙度参数3.4表面粗糙度的表示法3.2术语和定义3.1概述3.5表面粗糙度的选用3.6表面粗糙度的测量2023/2/52本章所参照的主要国家标准GB/T

3505-2009

产品几何技术规范(GPS)

表面结构

轮廓法

术语、定义及表面结构参数GB/T1031-2009产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值GB/T131-2006产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法新标准GB/T1031-1995表面粗糙度参数及其数值GB/T131-1993机械制图表面粗糙度符号、代号及注法GB/T3505-2000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/T7220-2004产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度术语参数测量旧标准2023/2/533.1.1表面结构3.1概述GeneralDescription表面结构是由实际表面的重复或偶然的偏差所形成的表面三维形貌，包括表面粗糙度、表面波纹度、形状误差、纹理方向和表面缺陷。表面轮廓(形状误差、波纹度、表面粗糙度)表面缺陷表面结构2023/2/54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。3.1.2表面缺陷(surfaceimperfection)破裂毛孔裂缝擦痕窝陷砂眼凹缺陷2023/2/55凸缺陷树瘤疱疤飞边缝脊夹杂物氧化皮2023/2/56环形坑划痕切削残余混合表面缺陷腐蚀裂纹斑点区域和外观缺陷2023/2/573.1.3表面轮廓(surfaceprofile)一个指定平面与实际表面相交所得到的轮廓。实际上，已加工完零件的截面轮廓误差是非常复杂的，一般包括表面粗糙度、表面波纹度和形状误差。通常三者按波距划分。λ>10mmλ=1～10λ<1mmλ>10mm—形状误差(宏观几何形状误差)λ=1～10mm—表面波纹度λ<1mm—表面粗糙度(微观几何形状误差)2023/2/583.1.4表面粗糙度对零件功用的影响●影响零件的耐磨性●影响配合性质的稳定性●影响零件的疲劳强度●影响零件的抗腐蚀性●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、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。对于间隙配合，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容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变荷载时，对应力集中很敏感。使疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。表面越粗糙，越容易将腐蚀物存于凹谷中，堆积并深入到金属内部，造成对工件表面的腐蚀。粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。因此，提高表面粗糙度，可提高其密封性。表面越粗糙，摩擦阻力越大。提高零件表面粗糙度的要求，可以减少摩擦损失，提高工作机械的传动效率，延长机械使用寿命。但表面过于光滑，会不利于润滑油的存储，形成干摩擦，使磨损加剧。2023/2/593.2术语和定义TerminologiesandDefinitions混合参数1个间距参数1个幅度参数9个几何参数术语14个一般术语16个表面轮廓参数定义16个一般术语和几何参数术语术语和定义曲线和相关参数5个2023/2/510

以下仅对粗糙度轮廓上的术语、参数(基本符号为R)以及设计等有关情况加以介绍。2023/2/5113.2.1取样长度和评定长度◆规定取样长度的目的是为了限制或削弱测量、评定表面粗糙度时表面波纹度(1～10mm)以及形状误差(λ>10mm)的影响。◆评定表面粗糙度时的取样长度应适中，过长则测量结果中可能包含表面波纹度的成分，过短则不能客观反映表面粗糙度的实际情况。lr应从国家标准规定的系列值选取。■取样长度(samplinglength)lr在X轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长度。是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。说明：2023/2/512■评定长度(evaluationlength)ln用于评定被评定轮廓的X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Ra或Rz时，一般情况下取ln

=5×lr；当被测表面均匀性较好时可取ln

<5×lr；均匀性较差时可取ln

>5×lr。说明：2023/2/513取样长度lr

和评定长度ln2023/2/5143.2.2中线(meanline)——最小二乘中线

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λc轮廓滤波器抑制长波成分后形成的轮廓的中线——最小二乘中线。具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。注：用λc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。最小二乘中线满足，是唯一的。在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距Zi的平方和最小的线。

轮廓偏距Z是指在测量方向上，轮廓线上的点与基准线之间的距离。2023/2/5153.2.2中线(meanline)——算术平均中线在取样长度内划分实际轮廓为上下两部分，且使两部分面积相等的基准线称为轮廓的算术平均中线。2023/2/5163.3表面粗糙度参数SurfaceRoughnessParameters新国家标准中规定的关于表面粗糙度的常用参数有4个。●

幅度参数●

间距参数●

曲线和相关参数◆

轮廓的算术平均偏差——Ra◆

轮廓的最大高度——Rz◆

轮廓单元的平均宽度——Rsm◆

轮廓的支承长度率——Rmr(c)2023/2/5173.3.1轮廓的算术平均偏差Ra(arithmeticalmeandeviationoftheprofile)

在一个取样长度内纵坐标值Z(x)绝对值的算术平均值。2023/2/518

Ra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。2023/2/5193.3.2轮廓的最大高度Rz

(maximumheightofprofile)

在一个取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。2023/2/520注：旧原标准中的“轮廓最大高度”用Ry

表示，Rz

表示的是“微观不平度十点高度”(新标准无此参数)。一般情况下，表面粗糙度参数可从轮廓的算术平均偏差

Ra、轮廓的最大高度

Rz

之间选取其一。

在幅度参数(峰和谷)常用的参数值范围内(Ra为0.025～6.3µm,Rz

为0.1～25µm)，推荐优先选用

Ra。

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。当零件表面有抗疲劳破坏要求时，可对其Rz

提出适当要求。2023/2/5213.3.3轮廓单元的平均宽度Rsm(meanwidthoftheprofileelements)

在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。2023/2/5223.3.4轮廓支承长度率Rmr(c)(materialratiooftheprofile)

在给定轮廓水平截距c上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率。2023/2/523轮廓支承长度率Rmr(c)反映表面的耐磨性。在相同的轮廓水平截距

c上，Rmr(c)越大，耐磨性越好。试比较：注意：选用轮廓支承长度率Rmr(c)必须给出轮廓水平截距c值，c值可用微米或Rz的百分数来表示。Rz的百分数系列如下：5%、10%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%。2023/2/524Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100轮廓的算术平均偏差Ra的数值(µm)Rz0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600轮廓的最大高度Rz的数值(µm)2023/2/525Rsm0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5轮廓的单元平均宽度Rsm的数值(mm)Rmr(c)1015202530405060708090轮廓的支承长度率Rmr(c)的数值(%)2023/2/5263.4表面粗糙度的表示法IndicationofSurfaceRoughness2023/2/52760°60°H2H1H1≈1.4hh——字高数字与字母高度符号的线宽高度H1高度H22.50.253.57.53.50.35510.550.571570.710211011430（最小值）■基本图形符号■扩展图形符号去除材料不去除材料3.4.1标注表面粗糙度的图形符号2023/2/528■完整图形符号去除材料不去除材料允许任何工艺■工件轮廓各表面的图形符号2023/2/5293.4.2表面粗糙度完整图形符号的组成位置a

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要求和补充要求应注写在图示的指定位置。位置b

注写第2个或其他多个表面粗糙度要求。位置c

注写加工方法(车、磨等)、表面处理、涂层或其他工艺要求。位置d

注写表面纹理和方向，如“＝”、“×”、“M”等。位置e

注写所要求的加工余量，以mm为单位给出数值。2023/2/530表面粗糙度标注示例用去除材料的方法获得的表面,Ra的上限值为3.2m，加工方法为铣削。铣Ra3.2Rz0.4Rzmax0.4Ra25Ra6.3采用不去除材料的方法获得的表面,Rz的上限值为0.4m用去除材料的方法获得的表面,Rz的最大值为0.4m。用去除材料的方法获得的表面,Ra的上限值为25m，Ra的下限值为6.3m。2023/2/5312023/2/532■表面粗糙度参数的标注

●参数代号的标注

●评定长度的标注

●极限值判断规则的标注

●传输带和取样长度的标注

●单向极限或双向极限的标注■加工方法或相关信息的标注■表面纹理的注法■加工余量的注法GB/T131-2006产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法详细见2023/2/5333.4.3表面粗糙度要求在图样上的标注注写方向■符号、代号的标注位置与方向表面粗糙度的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。表面粗糙度可标注以下位置：轮廓线或指引线上；特征尺寸的尺寸线上；几何公差的框格上；延长线；圆柱或棱柱表面上。2023/2/534标注在轮廓线(或延长线)上2023/2/535用指引线引出标注2023/2/536标注在尺寸线上2023/2/537标注在几何公差框格上2023/2/538标注在延长线上2023/2/539标注在圆柱或棱柱表面上2023/2/540大多数表面有相同要求的简化注法■简化注法2023/2/541在图纸空间有限时用带字母的完整符号的简化注法用基本符号以等式的形式给出多个表面粗糙度要求的简化注法2023/2/542■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2023/2/543

■热处理、表面处理及其标注：常用的热处理方法有退火、正火、淬火、回火、调质及时效处理等，而表面处理方法则有表面淬火、渗碳淬火、氮化、氰化、发蓝、发黑等。2023/2/5443.5表面粗糙度的选用ApplicationaboutSurfaceRoughness2023/2/5453.5.1表面粗糙度参数的选用如无特殊要求，只规定幅度参数之一即可。1、推荐优先选用轮廓的算术平均偏差Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征；表面过于粗糙、太光滑或有抗疲劳破坏要求时，多采用轮廓的最大高度Rz。2、当表面不允许出现较深加工痕迹，防止应力过于集中，要求保证零件的抗疲劳强度和密封性时，应选择Ra与Rz联用。

3、当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Rz值。2023/2/5463.5.1表面粗糙度参数的选用附加参数一般不单独使用。1）对有特殊要求的少数零件的重要表面(如要求喷涂均匀、涂层有较好的附着性和光泽表面)需要控制轮廓单元的平均宽度Rsm数值。2）对于有较高支撑刚度和耐磨性的表面，应规定轮廓的支承长度率Rmr(c)参数。2023/2/5473.5.2表面粗糙度参数数值的选用选用原则:

首先满足功能要求，其次是考虑经济性及工艺性。在满足功能要求的前提下,幅度参数Ra、Rz的允许值应尽可能大些，Rsm、Rmr(c)的允许值应尽可能小些。2023/2/548●要求配合性质稳定可靠时，要求应严。如小间隙配合表面、过渡配合表面、受重载作用的过盈配合表面，都应选择较小的表面粗糙度幅度参数值。●表面的粗糙度参数值应与其尺寸公差值、形状公差值相协调。表面粗糙度参数值的选用通常采用类比法。具体选用时，应注意以下几点：●粗糙度参数允许值已标准化，应选用标准参数值。●同一零件上，工作表面的粗糙度要求应比非工作表面严。●对于摩擦表面，速度愈高，单位面积压力愈大，则表面粗糙度幅度参数值应越小，尤