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互换性第5章表面粗糙度2024/3/25互换性第5章表面粗糙度本章学习内容5.3表面粗糙度参数5.4表面粗糙度的表示法5.2术语和定义5.1概述5.5表面粗糙度的选用5.6表面粗糙度的测量互换性第5章表面粗糙度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互换性第5章表面粗糙度5.1.1表面结构5.1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)表面缺陷表面结构互换性第5章表面粗糙度在加工、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。5.1.2表面缺陷(surfaceimperfection)破裂毛孔裂缝擦痕窝陷砂眼凹缺陷互换性第5章表面粗糙度凸缺陷树瘤疱疤飞边缝脊夹杂物氧化皮互换性第5章表面粗糙度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互换性第5章表面粗糙度5.1.3表面轮廓(surfaceprofile)一个指定平面与实际表面相交所得到的轮廓。λ>10mmλ=1～10λ<1mmλ>10mm——形状误差λ=1～10mm——表面波纹度λ<1mm——表面粗糙度互换性第5章表面粗糙度测量表面轮廓的轮廓法原始轮廓波纹度轮廓粗糙度轮廓互换性第5章表面粗糙度5.1.4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谷中，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。互换性第5章表面粗糙度5.2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个互换性第5章表面粗糙度5.2.1轮廓滤波器(profilefilter)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。■λs轮廓滤波器

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。■λc轮廓滤波器

确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。■λf轮廓滤波器

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。互换性第5章表面粗糙度λc<波长<λfλs

<波长<λc波长<λs互换性第5章表面粗糙度5.2.2表面轮廓与轮廓参数■原始轮廓(primaryprofile)——P轮廓

经过λs轮廓滤波器后的总轮廓。■粗糙度轮廓(roughnessprofile)——R轮廓

对原始轮廓采用λc轮廓滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓。■波纹度轮廓(wavinessprofile)——W轮廓

对原始轮廓连续应用λf和λc两个轮廓滤波器以后形成的轮廓。在原始轮廓上计算得到的参数称为P参数。在粗糙度轮廓上计算得到的参数称为R参数。在波纹度轮廓上计算得到的参数称为W参数。互换性第5章表面粗糙度

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。互换性第5章表面粗糙度5.2.3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、评定表面粗糙度时波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λc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(samplinglength)lr在X轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长度。说明：互换性第5章表面粗糙度■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：互换性第5章表面粗糙度取样长度lr和评定长度ln互换性第5章表面粗糙度5.2.4中线(meanline)

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。互换性第5章表面粗糙度5.3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)互换性第5章表面粗糙度5.3.1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。互换性第5章表面粗糙度

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。互换性第5章表面粗糙度5.3.2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。互换性第5章表面粗糙度注：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（为什么见书本112页）。当零件表面有抗疲劳破坏要求时，可对其Rz

提出适当要求。互换性第5章表面粗糙度5.3.3轮廓单元的平均间距Rsm(meanwidthoftheprofileelements)在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。互换性第5章表面粗糙度5.3.4轮廓支承长度率Rmr(c)(materialratiooftheprofile)在给定水平截面高度c上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率。互换性第5章表面粗糙度

Rmr(c)反映表面的耐磨性。在相同的水平截面高度c上，Rmr(c)越大，耐磨性越好。试比较：互换性第5章表面粗糙度Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100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)互换性第5章表面粗糙度Rsm0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5轮廓的单元平均间距Rsm的数值(mm)Rmr(c)1015202530405060708090轮廓的支承长度率Rmr(c)的数值(%)互换性第5章表面粗糙度5.4表面粗糙度的表示法IndicationofSurfaceRoughness互换性第5章表面粗糙度60°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5.4.1标注表面粗糙度的图形符号互换性第5章表面粗糙度■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互换性第5章表面粗糙度表面粗糙度的标注ecbad（1）位置a注写表面结构参数代号、极限值和传输带（或取样长度）。（2）位置a和b注写两个或多个表面结构要求。（3）位置c注写加工方法、表面处理或其他加工工艺要求，如：车、磨、镀等。（4）位置d注写表面纹理方向，如“=”、“X”、“M”等。（5）位置e注写加工余量（单位mm）。互换性第5章表面粗糙度互换性第5章表面粗糙度表面粗糙度代号及标注表面粗糙度标注说明：当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最小值；取样长度：如按国标选用，则可省略标注；表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号如下：

=（纹理平行于标注代号）⊥（纹理垂直于标注代号）

X（纹理呈两相交的方向）M（纹理呈近似各个方向）

C（纹理呈近似同心圆）R（纹理呈近似放射状）

P（纹理无方向或凸起的细粒状）互换性第5章表面粗糙度表面结构代号1、参数代号的标注4、传输带的标注2、评定长度（Ln）的标注5、单向极限或双向极限的标注3、极限判断规则的标注表5—8表面结构代号示例互换性第5章表面粗糙度极限值判断规则

完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后,需与图样上给定的极限比较,以判定其是否合格。极限值判断规则有两种:16%规则:运用本规则时,当被检表面测得的全部参数值中,超过极限值的个数不多于总个数16%时,该表面是合格的。超过极限值有两种含义:当给定上限值时,超过是指大于给定值;当给定下限值时,超过是指小于给定值。最大规则:运用本规则时,被检的整个表面上测得的参数值一个也不应超过给定的极限值。16%规则是所有表面结构要求标注的默认规则。即当参数代号后未标注写“max”字样时,均默认为应用16%规则(例如Ra0.8)。反之,则应用最大规则(例如Ramax0.8)互换性第5章表面粗糙度表面结构代号新标准允许用文字的方式表达表面结构要求。新标准规定，在报告和合同的文本中可以用文字“APA”、“MRR”、“NMR”分别表示允许用任何工艺获得表面、允许用去除材料的方法获得表面以及允许用不去除材料的方法获得表面。例如：对允许用去除材料的方法获得表面、其评定轮廓的算术平均偏差为0.8这一要求，在文本中可以表示为“MRRRa0.8”。序号代号含义标注示例1APA允许用任何工艺获得APARa0.82MRR允许用去除材料的方法获得MRRRa0.83NMR允许用不去除材料的方法获得NMRRa0.8互换性第5章表面粗糙度表面结构代号表面结构符号中注写了具体参数代号及数值等要求后即称为表面结构代号。

当应用16％规则（默认传输带）时参数的标注

当应用最大规则（默认传输带）时参数的注法

互换性第5章表面粗糙度双向极限的注法加工工艺和表面粗糙度要求的注法

互换性第5章表面粗糙度镀覆和表面粗糙度要求的注法

垂直于视图所在投影面的表面纹理方向的注法

互换性第5章表面粗糙度表面结构要求在图样中的注法图1

表面结构要求的注写方向

互换性第5章表面粗糙度标注在轮廓线上或指引线上图2

表面结构要求在轮廓线上的标注

表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。表面结构要求可标注在轮廓线上,其符号应从材料外指向并接触表面,如图2所示。必要时,表面结构也可用带箭头或黑点的指引线引出标注,如图3所示。互换性第5章表面粗糙度标注在轮廓线上或指引线上

图3

用指引线引出标注表面结构要求

互换性第5章表面粗糙度标注在特征尺寸的尺寸线上

图4

表面结构要求标注在尺寸线上

在不致引起误解时,表面结构要求可以标注在装配结构给定的尺寸线上。如图4所示。

互换性第5章表面粗糙度标注在形位公差的框格上

图5

表面结构要求标注在形位公差框格的上方

互换性第5章表面粗糙度标注在延长线上

图6

表面结构要求标注在圆柱特征的延长线上

表面结构墓多可以直接标注在延长线上，或用带箭头的指引线引出标注互换性第5章表面粗糙度标注在圆柱和棱柱表面上

圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一次（如图6所示）。如果每个棱柱表面有不同的表面结构要求，则应分别单独标注，如图7所示。图7

圆柱和棱柱的表面结构要求的注法

互换性第5章表面粗糙度有相同表面结构要求的简化注法

如果在工件的多数(包括全部)表面有相同的表面结构要求时,则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。此时,表面结构要求的符号后面应有:在圆括号内给出无任何其它标注的基本符号,不同的表面结构要求仍应直接标注在图形中,如图8所示。图8

大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（一）互换性第5章表面粗糙度图9

大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（二）

图10

在图纸空间有限时的简化注法互换性第5章表面粗糙度只用表面结构符号的简化注法

图11

多个表面结构要求的简化标注互换性第5章表面粗糙度两种或多种工艺获得的同一表面的注法

由几种不同的工艺方法获得的同一表面，当需要明确每种工艺方法获得的同一表面。当需要明确每种工艺方法的表面结构要求时，可按图12进行标注。图12

多种工艺方法获得的同一表面的标注互换性第5章表面粗糙度可按图12(a)所示进行标注(图中Fe表示基体材料为钢,Ep表示加工工艺为电镀)。图12(b)所示为三个连续的加工工序的表面结构、尺寸和表面处理的标注。第一道工序:单向上限值,Rz=1.6μm,“16%规则”(默认),默认评定长度,表面纹理没有要求,用去除材料的工艺。第二道工序:镀铬,无其它表面结构要求。第三道工序:一个单向上限值,仅对长度50mm的圆柱表面有效,Rz=6.3μm,“16%规则”(默认),默认评定长度,表面纹理没有要求,磨削加工工艺。互换性第5章表面粗糙度控制表面功能的最少标注图13技术产品文件中表面结构要求标注的控制元素互换性第5章表面粗糙度a上限或下限符号U或LB滤波器类型“x”。标准滤波器是高斯滤波器(GB/T18777)。以前的标准滤波器是2RC滤波器。将来也可能对其他的滤波器进行标准化。在转换期间，在图样上标注滤波器类型对某些公司比较方便。滤波器类型可以标注为“高斯滤波器”或“2RC"。滤波器名称并没有标准化，但这里所建议的标注名称是明确的，无争议的。c传输带标注为短波或长波滤波器。d轮廓(R、W或P。e特征／参数。f评定长度包含若干取样长度，详见6.30当使用图形参数时，评定长度标注在表面结构参数代号前两个斜线之间。g极限判断规则(“16％规则”或“最大化规则”）。h以微米为单位的极限值。i加工工艺类型。j表面结构纹理。k加工工艺。互换性第5章表面粗糙度5.5表面粗糙度的选用ApplicationaboutSurfaceRoughness互换性第5章表面粗糙度5.5.1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。互换性第5章表面粗糙度5.5.1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。互换性第