机械行业精度设计与检测表面粗糙管理知识度

表面粗糙度第5章中南林业科技大学精品课程《机械设计精度与检测》课程组制作本章重点

表面粗糙度的术语、定义、标注及测量方法本章内容5.1表面粗糙度概述5.2表面粗糙度的评定5.3表面粗糙度的符号、代号及其标注5.4表面粗糙度的选用5.5表面粗糙度的测量及量具量仪5.1表面粗糙度概述表面粗糙度：切削加工时，由于振动，刀痕及刀具与零件之间的摩擦，在制造的零件表面不可避免的产生一些微小的峰谷。零件表面上这些微小的峰谷的高低程度就称为表面粗糙度。粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放大镜或显微镜仍能观察到。从相反概念的角度表面粗糙度也可以称为表面光洁度。5.1表面粗糙度概述

实际上，一个完工零件的实际表面状态是极其复杂的，一般包括表面粗糙度、表面波度和几何形状误差等。5.1表面粗糙度概述表面几何形状误差(宏观几何形状误差)表面粗糙度表面波度(中间几何形状误差)按波距大小(相邻两波峰或相邻两波谷之间的距离)来划分

波距小于lmm的微观几何形状误差波距在l～10mm的并呈周期性变化的几何形状误差波距大于10mm的并无明显周期性变化5.1表面粗糙度概述

表面粗糙度对零件的使用性能有着重要的影响，尤其对在高温、高速、高压条件下的机器(仪器)零件影响更大。它主要影响零件的摩擦磨损、配合性质、抗疲劳强度和密封性等。5.1表面粗糙度概述

因此，表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，作为零件质量评定指标是十分重要的。

5.1表面粗糙度概述GB/T3053—2009表面粗糙度国家标准构成：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/T1031-2009表面粗糙度参数及其数值GB/T131-2006机械制图表面粗糙度符号代号及其标注5.1表面粗糙度概述5.2表面粗糙度的评定5.2表面粗糙度的评定5.2.1评定表面粗糙度的几个术语和定义5.1.2表面粗糙度的评定参数5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义

介绍GB/T3505-2000规定的与评定表面粗糙度有关的部分术语和定义。

部分术语轮廓滤波器坐标系表面轮廓原始轮廓粗糙度轮廓取样长度评定长度中线粗糙度轮廓中线轮廓峰轮廓谷高度和间距辨别力轮廓单元纵坐标值实体材料长度1.轮廓滤波器（profilefilter）λs滤波器（λsprofilefilter）λc滤波器（λcprofilefilter）λf滤波器（λfprofilefilter）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。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。

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。把轮廓分成长波和短波的滤波器。因为原始轮廓有粗糙度轮廓、波纹度轮廓和波长更长的表面形状误差轮廓5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义

图5-1粗糙度和波纹度轮廓的传输特性5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义4．原始轮廓（primaryprofile）在应用短波滤波器λs之后的总的轮廓。它是评定原始轮廓参数的基础。5．粗糙度轮廓（roughnessprofile）对原始轮廓采用λc滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。这是故意修正的轮廓。它的频带宽是由λs和λc滤波器来限制的。它是评定粗糙度轮廓参数的基础。5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义

是指用来判别被评定轮廓的不规则（粗糙）特征的X轴向上的长度。在取样长度内一般应包含有五个以上的峰谷，取样长度lr的方向与轮廓走向一致。规定取样长度的目的主要是为了限制和减弱表面波度对测量结果的影响。

6．取样长度lr(Samplinglength)5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义表5-1取样长度标准值

mm2582.50.80.250.08lr表5-2

lr和ln0.41.254.012.540.00.080.250.82.58.0≥0.025~0.10>0.10~0.50>0.50~10.0>10.0~50.0>50.0~320≥0.008~0.02>0.02~0.10>0.10~2.0>2.0~10.0>10.0~80ln/μmlr/μmRz/μmRa/μm一般情况下，在测量不同的表面粗糙度参数时，推荐按表5-2选取对应的取样长度值，此时取样长度值在标注中可省略。5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义7.评定长度ln(Evaluationlength)

是指用于判别被评定轮廓的x方向上的长度。它可包括几个取样长度，一般为5个，即ln＝5lr

；对均匀件好的表面，可少于5个，反之可多于5个。5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义8．中线（meanlines）

具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义

9．粗糙度轮廓中线（meanlinesfortheroughnessprofile）用轮廓滤波器λc抑制了长波轮廓成分相对应的中线。根据建立中线的方法不同，中线有以下两种：5.2.1评定表面粗糙度的术语和定义（1）炉轮廓最挖小二乘烫中线（leas胸tsq较uare芦ame爆anl房诚ine土oft挡hep范rofi辛le）：在取样长趴度内，使句轮廓线上铁各点到该切线的纵坐普标值Z(x风)的平方和最小涂。5.2携.1州评定表勇面粗糙谁度的术络语和定篮义（2）闷轮廓算构术平均便中线（arit顽hmet泉ical帆mea赤nli武neo读fth肥epr辜ofil香e）：在取样绍长度内备，与轮产廓走向奴一致，驳并将轮凤廓划分遥为上、级下两部足分面积相等桃的基准线疫，即5.2都.1险评定表轮面粗糙市度的术鼓语和定所义显然，背对于一株个实际驾轮廓，句其最小蓄二乘中耕线是唯脏一的，而一般蛾情况下税，算术贞平均中波线不是对唯一的搅。5.2.厨1评定贸表面粗糙铲度的术语赢和定义10．俱轮廓峰摊（pro拆fil费ep滋eak）连接（份轮廓和X轴）两革相邻交斑点向外及（从材里料到周卫围介质昨）的轮廓部趟分。11．挣轮廓谷退（prof搁ile填vall佣ey）连接（轮俗廓和X轴）两相险邻交点向辰内（从周最围介质到啊材料）的轮廓部盾分。5.2痕.1任评定表端面粗糙绸度的术队语和定睬义12．高启度和间距捉辨别力（heig壁hta饲nd/o给rsp餐acin查gdi跪scri逝mima痕tion）应计入掘被评定涨轮廓的悲轮廓峰秒和轮廓因谷的最厉小高度肆和最小棋间距。在这里严，最小仰高度通但常用Rz或任一南振幅参蝇数的百错分率表队示，最枯小间距则洗以lr的百分公率表示瞧。13．腐轮廓单蛇元（pro企fil港ee伴lem话ent）轮廓峰和培轮廓谷的估组合。5.2.俯1评定警表面粗糙典度的术语枯和定义14．纵汉坐标值Z(x)(or常din旅ate狼va晌lue妹Z(急x))被评定保轮廓在丢任一位箭置距X轴的高窝度。若Z(x)是在X轴的下方视为野负值，惜反之视扎为正值巴。15．绝在水平靠位置C喷上轮廓代的实体基材料长哄度Ml(奶c)(脉mat悼eri惕al辞len财gth接ofpro巨fil垮ea痒tt弓he给lev祖el趟CM愈l(c碰))在水平瞧给定位捐置C上用一条科平行于X轴的线释与轮廓免单元相僵截所得到叨的各段虎截线长刘度之和短。5.2董.1盖评定表态面粗糙完度的术谊语和定倒义GB/吉T3核505米-20亿09中规定的斤有关评定牙表面粗糙库度的参数脏有幅度参棵数（Z轴方向棵）9项、间距经参数（X轴方向）1项、混酸合参数1多项以及三曲线和德相关参鞋数5项，共4大类16项。这里选择介绍下面通几种，这希几种评定价参数有的岗已在GB/T表3505宣-198愿3中出现过。5.2.坚1评定与表面粗糙择度的术语甲和定义（1）怖评定轮坛廓的算幸术平均遭偏差Ra财（ar成ith手met达ica坚lm情ean僻de茄via东tio洋noft底he砖asse城ssed要Ra）在一个取观样长度内藏，纵坐标Z(x)绝对值蛇的算术秆平均值炕。5.2.销2表面黑粗糙度的曾评定参数态(幅度参拍数)（2）轮客廓的最大僚高度Rz（ma窄xim托um为hei畜ght佩of湾pr您ofi略le馒Rz）在一个拜取样长咬度内，燥最大轮争廓峰高Zp与拜最大谷判深Zv之和的关高度。5.2.扛2表面将粗糙度的逆评定参数戏(幅度参塑数)（3）轮全廓单元的素平均线高斥度RC（mea邮nhe娃ight久of卫prof流ile钉elem证ents昨RC）在一个取闪样长度内绣轮廓单元风高度Zt的平均模值。5.2.斧2表面旺粗糙度的孩评定参数钉(幅度参川数)选择此参觉数需要注枣意“高度顷和间距辨州别力”。凡除非另有绘规定，省略标记注的高群度分辨址力应为RZ的10%，间距勿分辨力哨为lr的1%，此两条件者需同时满炮足。5.2尖.2尿表面粗援糙度的委评定参街数(幅兔度参数)轮廓单元四的平均宽炊度RSm（mea车nwi里dth饥oft渐hep奋rofi属lee席leme半nts恶RSm）在一个取耐样长度内秤轮廓单元润宽度Xs的平均值笔。同理，选肃择此参数让也需要注摘意“高度对和间距分返辨力”。拢条件与Rc相同。5.2.拨2表面目粗糙度的户评定参数抓(间距参镇数)轮廓的支款撑长度率Rmr霉(c)魔(m籍ate打ria夕lr沾ati脑oo雕ft必he搂pro掘fil傻eR刘mr(桌c))在给定水利平位置C上轮廓的跟实体材料帮长度Ml(c鼻)与评定长崭度之比。叮即：这里应轰指出的较是，此完参数是鹅在评定许长度而红不是在忆取样长脸度上定屡义的，稻因为这贴样提供健的曲线惠和相关巨参数更坡稳定。5.2林.2咸表面粗柱糙度的鬼评定参葱数(曲线和相条关参数)GB/摇T35神05-槐200镰9所规定的老所有表面渣粗糙度评均定参数，蔑在实际中根据需要明选用，但狗幅度参数Ra或（和）Rz是必须航标注的抄。从Ra和Rz的定义可枝以看出，Ra所反映岗的轮廓巡寿信息量配比Rz要多，愚所以Ra参数是首选巾。如果零窄件表面有土密封性和来耐磨性要明求，则还武要考虑间右距参数或备曲线和广相关参倒数。5.2.杀2表面弄粗糙度的银评定参数昨(曲线和相政关参数)5.3服表面粗怪糙度符号预、代号及其辟标注5.3锁表吸面粗糙层度的符向号、代第号及其烛标注5.3.扫1表面证粗糙度的拔符号5.3.旁2表面番粗糙度的掌代号5.3.问3表面眨粗糙度的塑符号、代镇号在图样况上的标注屠示例5.3情.1递表面粗膜糙度的纹符号按GB辽/T1谣31-跌200陶6，标考注的基遥本原则处：在图样上座表示表面述粗糙度的构符号时，榜需在图样闸上用细实辣线画出。在同一个肢图上，每俘个表面一翁般只标注隐一次表面尊粗糙度代湾号。用不跑去除材料皇的方法获动得的或是猛保持原供副应状况的首表面，一听般只标注巧相应的表霜面粗糙蜜符号。表购面粗糙代绵号一般注列在可见轮搅廓线、尺箩寸界线、育引出线或族它们的延退长线上。霜符号尖端叮从材料外膊指向表面睁。5.3寸.1末表面粗留糙度的协符号基本图齿形符号表面粗斗糙度基顿本图形挡符号如科图所示（a）碎(b芬)炎(c)行(封d)标(e)淹(f跪)5.3.仅1表面煤粗糙度的铸符号表面粗逆糙度基显本图形电符号的凳含义如谁下：(a)杀用任何方隶法获得的夫表面；(b)龄用去伯除材料尚的方法梦获得的捐表面，糠如车、所铣、刨胖、磨、优电火花输等加工饥方法；(c)筹用不星去除材映料的方陵法获得私的表面笑，如铸术、锻、想轧等加明工方法逼；(d)面表示在图诉样某个视庄图上构成纪封闭轮廓睬的各表面话有相同的去表面结构牢要求时，进用任何方重法获得的日表面；(e)师表示纸在图样抓某个视谁图上构督成封闭庭轮廓的迎各表面悲有相同拐的表面触结构要悟求时，哪用去除秆材料的瘦方法获惧得的表峡面；(f)鲁表示在图仿样某个视舟图上构成嗽封闭轮廓乌的各表面露有相同的失表面结构洞要求时，挖用不去除断材料的方伤法获得的贿表面。5.3业.2傅表面粗乞糙度的揭标注表面粗糙寒度代号是悼以表面粗聋糙度符号奏、参数、秤参数值及那其它有关鼻要求的标殊注组合形容成的。其叠表面特征樱各项规定害的注写位吸置如图所示。a－传输妻带、取偏样长度新、表面司结构参永数代号幼、极限竟值。（μm）；a和b－a处喘写第一泥个表面好结构要研求，b盐处写第姐二个表但面结构检要求；c－加工方欺法、表面召处理、涂锦层或其它叨加工工艺轧要求；d－加工纹絮理方向及服符号；e－加工余递量(mm)；符号说明示意图符号说明示意图=纹理平行于标注代号的视图的投影面C纹理呈近似同心圆⊥纹理垂直于标注代号的视图的投影面R纹理呈近似放射形╳纹理呈两相交的方向P纹理无方向或呈凸起的细粒状M纹理呈多方向加工纹余理方向卫符号若表中此所列符她号不能冶清楚地咐表明所妄要求的贩纹理方披向，应氏在图样宗上用文详字说明5.3菊.2纵表面粗按糙度的吓标注5.3.否3图样华标注示例璃（1）5.3屈.3胁图样标序注示例色（1）5.3滩.3丢图样标住注示例满（2）在形位公车差框格的尖上方5.4睬表面路粗糙度供的选用零件表面芬粗糙度参作数的选用房诚，应在满鹅足零件表足面的功能谋要求，同时考逆虑工艺近的可行骆性和经芝济性。协表面粗挪糙度参捆数值选偷择的合循理与否，血不仅对色产品的妻使用性攻能有很夜大的影水响，而极且直接址影响到扒产品的质量贫和制造成锻本。表面粗椒糙度的村选择包刘括参数推项目和配参数数怨值。5.4雪表面粗嫌糙度的选临用5.4遍表污面粗糙糖度的选姥用5.4.互1评定破参数的选廊择5.4询.2鼻评定参构数值的舒选用5.4.从1评定参网数的选择1.选择卸要求表面粗糙穗度是一项系重要的技狼术经济指裤标，它的疗合理选用匠不仅影响产品的姜使用性路能和寿套命，而练且直接傅关系到三产品的佛质量和搜经济效滑益等，所以在选幸择表面粗哀糙度时，端既要满足驼零件表面样的使用要砌求，也要丢考虑其经济拴合理性礼。2.考寨虑因素评定参数境的选取，错首先应考顽虑对零件桑使用功能纱的要求，捷其次应考虑检测的萝方便性及钩仪器设备幅条件等因漫素。在高度自评定参玻数中，Ra参数最常集用，因为虚它反映轮氧廓信息最多，完能较完缴整、全浴面地表形达零件恐表面微慎观几何裳特征。充国家标准推荐字：在常巧用数值郊（Ra0幸.02毙5～6显.3μ联m，R框z0.笔1～2铸5μm）内，应优先榨选用Ra参数。Ra参数通怖常采用予电动轮犁廓仪用比针描法樱测量。5.4绕.1评敞定参数迫的选择Rz也是一牲个常用剃的基本来评定参疼数。该新参数直同观易测颗，用一免般光学仪吹器，如俩双管显锯微镜、阁干涉显馆微镜等烂，即可亭测得。厉但该参盼数通常反打映轮廓述的表面飘信息有犹限，不煮如Ra参数全哲面。5.4.技1评定参徒数的选择此外，对葡于仪表、体轴承行业淹中的小零稼件，往往润测量能够莲长度不是伟一个取样薄长度，也唇选用Rz参数。5.4.膀1评定参贪数的选择一般情栗况下，派选用基寒本评定抽参数Ra或Rz控制表面位粗糙程度渗即可满足要求角。但当某卫些关键的输主要表面粮有更多的抵功能要求枪时，如涂咸镀性、抗腐蚀柿性、减栽小流体润流动摩塑擦阻力总（如车蛛身迎风膝面）等日，就需专要加选RSm来控制间错距的细密炉度。对表撕面耐磨性勉有较高要柄求时（如正轴瓦、轴承、量具锦等）需要娇加选Rmr戴(c)来进一怒步控制年加工表倘面的特夹征质量楚。5.4.齐1评定参驳数的选择5.4猜.2市评定参洞数值的电选用在满足读功能性川能要求耍的前提痕下，尽共可能选侍用较大间的粗糙度参数慢值。在工程实陵际中，由肾于表面粗僚糙度和功誉能的关系十分朵复杂，屠因而很扩难准确箭地确定摩参数的伯允许值情，在具沃体设计时，仗除有特殊挑要求的表淘面外，一瓜般多采用森经验统计毛资料用类易比法选艳取。根据类比法初步确质定表面雾粗糙度羊后，再护对比工翅作条件浆做适当调整。这籍时应注意指下述一些灰原则：1．同禁一零件娘上，工衔作表面俊的粗糙独度参数弯值小于徐非工作悔表面的粗糙踪蝶度参数呆值。5.4震.2芬评定参卸数值的矮选用5.4.冈2评定参章数值的选宁用2.摩板擦表面耗比非摩洞擦表面恒的粗糙冶度参数帅值要小雹，滚动疫摩擦表院面滑动摩撑擦表面非的粗糙删度参数拖值要小溪；运动见速度高尊、单位乡丰压力大欠的摩擦表面，驰应比运动肯速度低、辫单位压力亮小的摩擦迷表面的粗过糙度参数侦值要小。3．受循摩环载荷的瞒表面及易埋引起应力闭集中的部修分(如圆亭角、沟槽否)，表面宰粗糙度参我数值要小熔。5.4临.2评推定参数轻值的选灵用4．配合魔性质要求肉高的结合屑表面，配丹合间隙小苗的配合表呜面以及要求连序接可靠忍、受重危载的过翅盈配合尤表面等焰，都应插选取较购小的粗摸糙度参数柿值。5.4烛.2评吸定参数杨值的选坝用5．配合讽性质相同拢，零件尺宋寸愈小则株表面粗糙颤度参数值掩应愈小；同一召精度等级您，小尺寸示比大尺寸古、轴比孔泊的表面粗界糙度参数值要小。5.4.刮2评定参病数值的选涝用6．要求果防腐蚀、驰密封性能产好，或者健要求外表泡美观的表椒面粗糙度数仓值应较堂小。5.4控.2评劲定参数陈值的选蠢用数控铣床7．凡有肃关标准已际对表面粗钞糙度要求追作出规定参（如与滚传动轴承配合的轴傲颈和外壳蛮孔的表面阵粗糙度）翼，则应按犯该标准确浊定表面粗盘糙度参数棍值。5.4咸.2评冰定参数疤值的选泻用8．在心确定表钥面粗糙攻度参数追值时，与应注意妹它与尺虾寸公差符和形位公差相疾协调，伯一般尺扇寸公差坏、表面抚形状公含差小时剖，表面市粗糙度踪蝶参数值也小婚，但它耳们之间刑不存在孟确定的可函数关追系。5.4.滑2评定参笑数值的选怖用形状公差t与尺寸公差IT的关系Ra与IT的关系T≈60％ITRa≤0.05ITT≈40％ITRa≤0.025ITT≈25％ITRa≤0.12ITT＜25％ITRa≤0.15IT尺寸公妨差，形介状公差真和表面恰粗糙度退参数值慕的关系5.4您.2评棉定参数吧值的选插用5.4仓.3说表面粗的糙度评古定参数雷的数值纹规定1．与幅燥度特性有业关参数的森允许值。2．与间龟距特性有谦关的参数册允许值。3．与形涉状特性有活关的参数蛇允许值。见表5臭-8~引5-1削15.5叮表面淘粗糙度闸的测量5.5爬表面孟粗糙度吩的测量表面粗糙碑度样块块933长9341.与听表面粗荣糙度样箭板比较屯测量表面粗拘糙度比配较样块是用比已较法检巧查零件那表面粗扒糙度的果一种量削具，在症机械工辽业生产色中得到喷广泛的此应用。泻用比较尚法评定稠表面粗迷糙度虽绢然不能狠精确地臭得出被朝测表面痒的粗糙咏度值，贩但由于惰器具简贪单，使词用方便渐，能满估足一般胶的生产业需要，柴适宜在示生产车只间中使鼓用，用桑于粗糙肚度值Ra、Ry或Rz较大的场逐合。但其启评定的准仗确性在很陕大程度上台取决于检蜓验人员的墓经验。2.在型选定截左面内，尖测量表勒面粗糙躁度主要仪器这类方