第三章(表面精度)表面粗糙度

1、第第3章章 表面精度（表面粗糙度）表面精度（表面粗糙度） 掌握表面粗糙度的評定參數和標注，為合掌握表面粗糙度的評定參數和標注，為合 理選用表面粗糙度打下基礎。理選用表面粗糙度打下基礎。：1、從微觀幾何誤差的角度理解表面粗糙度的概念從微觀幾何誤差的角度理解表面粗糙度的概念2 2、了解表面粗糙度對機械零件使用性能的影響、了解表面粗糙度對機械零件使用性能的影響3 3、理解規(guī)定取樣長度及評定長度的目的及基準線的作用、理解規(guī)定取樣長度及評定長度的目的及基準線的作用4 4、掌握表面粗糙度的高度參數及其檢測手段、掌握表面粗糙度的高度參數及其檢測手段5 5、掌握表面粗糙度參數和參數值的選用原則和方法。、掌握表

2、面粗糙度參數和參數值的選用原則和方法。6 6、熟練掌握表面粗糙度技術要求在零件圖上標注的方法、熟練掌握表面粗糙度技術要求在零件圖上標注的方法：4 4、5 5、6 6、：4 4、5 5、完工零件實際完工零件實際表面輪廓表面輪廓：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波長和波高之比一般小于其波長和波高之比一般小于4040。屬于微觀幾何形狀誤差。屬于微觀幾何形狀誤差。：零件表面中峰谷的波長和波高之比等于：零件表面中峰谷的波長和波高之比等于404010001000的不平程度稱為波紋度。會引起零件運轉時的的不平程度稱為波紋度。會引起零件運轉時的振動、噪聲，特別是對旋

3、轉零件（如軸承）的影響是相振動、噪聲，特別是對旋轉零件（如軸承）的影響是相當大的。目前表面波紋度還沒有制定國家標準。國際標當大的。目前表面波紋度還沒有制定國家標準。國際標準化組織第準化組織第5757技術委員會正在制定表面波紋度有關國際技術委員會正在制定表面波紋度有關國際標準。標準。：零件表面中峰谷的波長和波高之比大于：零件表面中峰谷的波長和波高之比大于10001000的不平程度屬于形狀誤差。的不平程度屬于形狀誤差。表面粗糙度輪廓表面粗糙度輪廓波紋度輪廓波紋度輪廓宏觀形狀輪廓宏觀形狀輪廓實際表面輪廓實際表面輪廓完工零件實際完工零件實際表面輪廓表面輪廓最早使用的國家標準（表面光潔度國家標準）最早使

4、用的國家標準（表面光潔度國家標準）：GB 1031-68GB 1031-68； GB 131-74GB 131-74過去的標準過去的標準( (表面粗糙度國家標準表面粗糙度國家標準- -舊標準舊標準) )：GB/T 3505-1983 GB/T 3505-1983 表面粗糙度表面粗糙度術語、表面及其參數術語、表面及其參數GB/T 1031-1995 GB/T 1031-1995 表面粗糙度表面粗糙度 參數及其數值參數及其數值GB/T 131-1993 GB/T 131-1993 機械制圖機械制圖 表面粗糙度符號、代號及其注法表面粗糙度符號、代號及其注法現在實施的標準現在實施的標準( (表面粗糙度

5、國家標準表面粗糙度國家標準- -新標準新標準) )：GB/T 3505-2000 GB/T 3505-2000 產品幾何技術規(guī)范產品幾何技術規(guī)范 表面結構表面結構 輪廓法輪廓法 表面表面 結構的、定義及參數結構的、定義及參數GB/T 1031-1995 GB/T 1031-1995 表面粗糙度表面粗糙度 參數及其數值參數及其數值GB/T 131-1993 GB/T 131-1993 機械制圖機械制圖 表面粗糙度符號、代號及其注法表面粗糙度符號、代號及其注法GB/T131-2006GB/T131-2006產品幾何技術規(guī)范（產品幾何技術規(guī)范（GPSGPS）技術產品文件中表面）技術產品文件中表面結構

6、的表示法結構的表示法影響零件的耐磨性。影響零件的耐磨性。影響配合性質的穩(wěn)定性。影響配合性質的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強度。影響零件的疲勞強度。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的密封性。影響零件的密封性。對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、導電導熱對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度的影響。性能和膠合強度等也有著不同程度的影響。 綜上所述，為保證零件的使用性能和壽命，應對零件的表面粗糙度加以合理限制。綜上所述，為保證零件的使用性能和壽命，應對零件的表面粗糙度加以合理限制。1.1.實際輪廓實際輪廓（表面輪廓）（表面輪廓） 實際輪廓是指平面與實

7、際表面相交所得的輪廓線。實際輪廓是指平面與實際表面相交所得的輪廓線。：指在輪廓總的走向上量取的用于測量或評定表面粗糙度所指在輪廓總的走向上量取的用于測量或評定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準線長度規(guī)定的一段基準線長度。應與表面粗糙度的大小相適應。應與表面粗糙度的大小相適應。規(guī)定取樣長度是為了限制和減弱表面波紋度對表面粗糙測規(guī)定取樣長度是為了限制和減弱表面波紋度對表面粗糙測量結果的影響，一般在量結果的影響，一般在一個取樣長度內應包含個以上的一個取樣長度內應包含個以上的波峰和波谷。波峰和波谷。表面越粗糙，取樣長度就越大。表面越粗糙，取樣長度就越大。3.3.： 在評定或測量表面輪廓時所必須的一段長度在評定

8、或測量表面輪廓時所必須的一段長度。評定長度可。評定長度可包括一個或多個取樣長度。表面不均勻的表面，宜選用較包括一個或多個取樣長度。表面不均勻的表面，宜選用較長的評定長度。通常評定長度一般按長的評定長度。通常評定長度一般按5 5個取樣長度來確定。個取樣長度來確定。如下圖如下圖中線中線lnl取樣長度取樣長度l和評定長度和評定長度ln llll 0.0080.020.020.10.12.02.010.010.080.0Ra/ mRz/ mlr/mmln/mm 0.0250.100.100.500.5010.010.050.050.0320.00.080.250.802.508.00.41.254.0

9、12.540.0：評定表面粗糙度數值大小的參考線。它是具有與被測表面幾何形狀一致的幾何輪廓形狀，并將被測輪廓加以劃分的線。有兩種：（1）輪廓的最小二乘中線輪廓的最小二乘中線：指具有理想輪廓的基準線，在取樣：指具有理想輪廓的基準線，在取樣長度內，使輪廓上各點至該線的距離平方和為最小。即：長度內，使輪廓上各點至該線的距離平方和為最小。即： min12niiy圖圖3-4 輪廓最小二乘中線輪廓最小二乘中線圖3-4輪廓算術平均中線（2）輪廓算術平均中線輪廓算術平均中線：指具有理想輪廓形狀并在取樣：指具有理想輪廓形狀并在取樣長度內與輪廓走向一致的基準線，將實際輪廓劃分上下長度內與輪廓走向一致的基準線，將實

10、際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線兩部分，且使上下面積相等的直線 。即：。即： 圖圖3-5 輪廓算術平均中線輪廓算術平均中線 5.5.輪廓單元輪廓單元 即一個輪廓峰和其相鄰的一個輪廓谷的組合。即一個輪廓峰和其相鄰的一個輪廓谷的組合。 6.6.輪廓峰高輪廓峰高zpzp 7. 7.輪廓谷深輪廓谷深zvzv 8. 8.輪廓單元的高度輪廓單元的高度ztzt 9. 9.輪廓單元的寬度輪廓單元的寬度xsxs圖圖3-6 輪廓單元輪廓單元 國家標準國家標準GB3505-2000中規(guī)定了表面粗糙度高度中規(guī)定了表面粗糙度高度參數、間距參數、混合參數以及曲線和相關參數。參數、間距參數、混合參數以及曲線和相

11、關參數。主要的評定參數如下：主要的評定參數如下：1、輪廓的高度參數（幅度參數）、輪廓的高度參數（幅度參數） 輪廓算術平均偏差輪廓算術平均偏差a 在取樣長度內，被測實際輪廓上各點至輪廓中在取樣長度內，被測實際輪廓上各點至輪廓中線縱坐標線縱坐標Z（x）絕對值的算數平均值。）絕對值的算數平均值。 Ra值越大，表面越粗糙。值越大，表面越粗糙。 圖3-7輪廓算術平均偏差 輪廓最大高度輪廓最大高度z 在取樣長度內，輪廓各個高極點至中線的距離在取樣長度內，輪廓各個高極點至中線的距離稱為輪廓峰高，最大的距離稱為最大輪廓峰高稱為輪廓峰高，最大的距離稱為最大輪廓峰高Zp；輪；輪廓輪廓各個低極點至中線的距離稱為輪廓

12、谷深，最大廓輪廓各個低極點至中線的距離稱為輪廓谷深，最大的距離稱為最大輪廓谷深的距離稱為最大輪廓谷深Zv； 輪廓最大高度是在一個取樣長度內，最大輪廓輪廓最大高度是在一個取樣長度內，最大輪廓峰高峰高Zp和最大輪廓谷深和最大輪廓谷深Zv之和，即之和，即: Rz=Zpmax+Zvmax圖3-8輪廓最大高度Rz參數對不允許出現較深加工痕跡的表面和小零件的表面參數對不允許出現較深加工痕跡的表面和小零件的表面質量有著實際意義，尤其是在交變載荷作用下，是防止出質量有著實際意義，尤其是在交變載荷作用下，是防止出現疲勞破壞源的一項保證措施?，F疲勞破壞源的一項保證措施。 2. 2. 間距參數（與間距特性有關的參數

13、）間距參數（與間距特性有關的參數） 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度RSmRSm 即在一個取樣長度即在一個取樣長度lr lr 內，輪廓單元寬度內，輪廓單元寬度xs xs 的平均值。的平均值。圖圖3-9 輪廓單元的寬度輪廓單元的寬度3.3.形狀特性參數（曲線參數）形狀特性參數（曲線參數） 輪廓的支承長度率輪廓的支承長度率RmrRmr（c c） 即在給定水平位置即在給定水平位置c c上，輪廓的實體材料長度上，輪廓的實體材料長度MlMl（c c）與評定長度）與評定長度ln ln 的比率。的比率。 圖圖3-10 輪廓的實體材料長度輪廓的實體材料長度 鑒于零件表面粗糙度對其使用性能的多方面影響，在鑒

14、于零件表面粗糙度對其使用性能的多方面影響，在選擇表面粗糙度評定參數時，應能充分合理地反映表面微選擇表面粗糙度評定參數時，應能充分合理地反映表面微觀幾何形狀的真實情況。觀幾何形狀的真實情況。選擇原則如下。選擇原則如下。 如沒有特殊要求，一般選用幅度參數。推薦優(yōu)先選用如沒有特殊要求，一般選用幅度參數。推薦優(yōu)先選用R Ra a值，因為值，因為R Ra a能充分反映零件表面輪廓的特征。能充分反映零件表面輪廓的特征。在在R Ra=0.025a=0.0256.36.3 m m范圍內，優(yōu)先選用范圍內，優(yōu)先選用R Ra a，因為在該范圍內用輪廓儀，因為在該范圍內用輪廓儀能很方便地測出能很方便地測出R Ra a

15、的實際值。在的實際值。在R Ra a6.36.3 m m和和R Ra a0.0250.025 m m范圍內，即范圍內，即表面過于粗糙或過于光滑時，用光切顯微鏡和干涉顯微鏡測量很方便，表面過于粗糙或過于光滑時，用光切顯微鏡和干涉顯微鏡測量很方便，多采用多采用R Rz z。當表面不允許出現較深加工痕跡時，為防止應力過于集中，或要求保當表面不允許出現較深加工痕跡時，為防止應力過于集中，或要求保證零件的抗疲勞強度和密封性時，須選用證零件的抗疲勞強度和密封性時，須選用R Rz z。當零件材料較軟時，因為當零件材料較軟時，因為RaRa一般采用觸針測量。一般采用觸針測量。當測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部

16、、儀表的小元件的表面，可當測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的表面，可選用選用RyRy值值. .。 附加參數一般不單獨使用，對有特殊要求的少數零件的重要表面，附加參數一般不單獨使用，對有特殊要求的少數零件的重要表面，需要控制需要控制RSRSm m的數值；對于有較高支承剛度和耐磨性的表面，應規(guī)定的數值；對于有較高支承剛度和耐磨性的表面，應規(guī)定R Rmr(mr(c c) )參數。參數。1.表面粗糙度的參數值 表面粗糙度的評定參數已經標準化，設計時應按國家標準GB/T1031-1995規(guī)定的參數值系列選?。ㄒ姳?-2表5-5）。幅度參數分為第一系列和第二系列，選用時應優(yōu)先采用第一系列的

17、參數值。表3-2輪廓算術平均偏差Ra的數值(摘自GB/T 10311995)(單位：m)第1系列第2系列第1系列第2系列第1系列第2系列第1系列第2系列0008001000120125125125001601601616002002020200025025252500320323232004004040400050050505000630636363008008080800100100100100表3-3 Rz的參數值(摘自GB/T 10311995)(單位：m)基本系列補充系列基本系列補充系列基本系列補充系列基本系列補充系列基本系列補充系列基本系列補充系列012512512512512500

18、16016016016016000202020200002502525252500032032323232000400404040400表3-3 Rz的參數值(摘自GB/T 10311995)(單位：m)0050050505050000630636363630008008080808000100101001001000表3-4RSm的數值(摘自GB/T 10311995)R/mm000600125002500501020408163263125表3-5 Rmr(%)的數值(摘自GB/T 10311995)(c)(%)1015202530405060708090具體參數值選用原則：1)同一零件上

19、，工作表面的粗糙度值應比非工作表面小(但Rmr(c)值應大2)摩擦表面的粗糙度值應比非摩擦表面小，滾動摩擦表面的粗糙度值應比滑動摩擦表面小。3)對于相對運動速度高、單位面積壓力大的表面，表面粗糙度值應小。4)對于承受交變應力作用的零件，在容易產生應力集中的部位，如圓角、溝槽處，表面粗糙度值應小。5)對于配合要求穩(wěn)定的間隙較小的間隙配合和承受重載荷的過盈配合，它們的孔、軸表面粗糙度值應小。表3-6形狀公差與表面粗糙度參數值的關系形狀公差t占尺寸公差T的百分比t/T(%)表面粗糙度參數值占尺寸公差百分比/T(%)/T(%)約60520約402510約251256)確定表面粗糙度參數值時，應注意它與

20、形狀公差值的協(xié)調，表3-6列出了在正常的工藝條件下，表面粗糙度參數值與尺寸公差及形狀公差的對應關系，可供設計參考。7)對于要求防腐蝕、密封性能好或外表美觀的表面，表面粗糙度值應較小。8)凡有關標準業(yè)已對表面粗糙度要求作出了具體規(guī)定(如與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔、鍵槽、各級精度齒輪的主要表面等)，則應按該標準的規(guī)定確定表面粗糙度參數值的大小。表3-7表面粗糙度的表面特征、經濟加工方法及應用舉例表面微觀特性/m加 工 方 法應 用 舉 例表面粗糙微見刀痕20粗車、粗刨、粗銑、鉆、毛銼、鋸斷半成品粗加工過的表面，非配合的加工表面，如軸端面、倒角、鉆孔、齒輪和帶輪側面、鍵槽底面、墊圈接觸面2.常見加

21、工方法的表面粗糙度半光表面微見加工痕跡10車、刨、銑、鏜、鉆、粗鉸軸上不安裝軸承、齒輪處的非配合表面，緊固件的自由裝配表面，軸和孔的退刀槽微見加工痕跡5車、刨、銑、鏜、磨、拉、粗刮、滾壓半精加工表面，箱體、支架、蓋面、套筒等和其他零件結合而無配合要求的表面，需要發(fā)藍的表面等看不清加工痕跡25車、刨、銑、鏜、磨、拉、刮、壓、銑齒接近于精加工表面，箱體上安裝軸承的鏜孔表面，齒輪的工作面 光 表 面可辨加工痕跡方向125車、鏜、磨、拉、刮、精鉸、磨齒、滾壓圓柱銷、圓錐銷、與滾動軸承配合的表面，臥式車床導軌面，內、外花鍵定心表面微辨加工痕跡方向063精鉸、精鏜、磨、刮、滾壓要求配合性質穩(wěn)定的配合表面，

22、工作時受交變應力的重要零件，較高精度車床的導軌面不可辨加工痕跡方向032精磨、珩磨、研磨、超精加工精密機床主軸錐孔、頂尖圓錐面、發(fā)動機曲軸、凸輪軸工作表面，高精度齒輪齒面極光表面暗光澤面016精磨、研磨、普通拋光精密機床主軸軸頸表面，一般量規(guī)工作表面，汽缸套內表面，活塞銷表面亮光澤面008超精磨、精拋光、鏡面磨削精密機床主軸軸頸表面，滾動軸承的滾珠，高壓油泵中柱塞和柱塞套配合表面鏡狀光澤面004鏡面001鏡面磨削、超精研高精度量儀、量塊的工作表面，光學儀器中的金屬鏡面1.表面粗糙度符號和代號2.表面粗糙度的標注3.表面粗糙度代號在圖樣上的標注 表面粗糙度的評定參數及其數值確定后，還應按GB/T

23、 1312006產品幾何技術規(guī)范(GPS)技術產品文件表面結構的表示法的規(guī)定把表面粗糙度要求正確地標注在零件圖上。1.表面粗糙度符號和代號圖3-11表面粗糙度的基本符號2.表面粗糙度的標注a1，a2 粗糙度幅度參數代號及其數值（mm）；b 最后一道加工工序、鍍覆、涂覆、表面處理或其他說明等；c 取樣長度或波紋度（mm）;d 加工紋理方向符號； e 加工余量（mm）； f 粗糙度間距參數值（mm） 圖3-12表面粗糙度代號注法(1)表面粗糙度幅度（高度）參數的標注 幅度參數是表面粗糙度的基本參數，Ra、Rz在代號中用數值表示，單位為微米(m)，Ra的參數值前可不標注參數代號，Rz的參數值前需標注

24、出相應的參數代號。(2)表面粗糙度附加參數的標注 若需要標注表面粗糙度的附加參數Rsm或R（）時，應注在符號長邊的橫線下面，數值寫在相應代號的后面。圖是上限值；圖是最大值；圖表示水平位置在的位置上， Rsm為，此時Rsm為下限值；圖表示最小值圖3-13表面粗糙度的附加參數標注(3)表面粗糙度其他項目的標注（如圖3所示）加工紋理方向符號：43433、表面粗糙度代號在圖樣上的標注、表面粗糙度代號在圖樣上的標注（1 1）表面粗糙度代號應注在可見輪廓線、尺寸界線、引表面粗糙度代號應注在可見輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長線上，也可以注在指引線上出線或它們的延長線上，也可以注在指引線上。符號的。符號

25、的尖端必須從材料外指向被注表面，代號中數字及符號的尖端必須從材料外指向被注表面，代號中數字及符號的方向必須與尺寸線上的數字方向一致并盡可能靠近有關方向必須與尺寸線上的數字方向一致并盡可能靠近有關尺寸線。尺寸線。如下圖所示。如下圖所示。4444 代號中的數字方向應與 尺寸數字的方向 一致。表面結構要求可標注在輪廓線上，必要時，也可用細箭頭或型點的指引線引出標注。如下圖所示。 符號的尖端必須從材料 外指向表面。 在同一圖樣上每一個表面只標注一次粗糙度每一個表面只標注一次粗糙度 代號代號并盡可能靠近有關尺寸線4545 對不連續(xù)的同一表面不連續(xù)的同一表面，可用細實線相連，其表面粗糙度代號可注一次。Ra

26、 12.54646 在不同方向的表面上標注時，代號中的數代號中的數字及符號的字及符號的方向方向必須按圖中的規(guī)定標注。4747 零件上連續(xù)要素及重連續(xù)要素及重復要素復要素（孔、槽、齒等）的表面，其表面粗糙度代表面粗糙度代號只注一次。號只注一次。Ra 1.6拋光齒輪、蝸輪等齒槽齒輪、蝸輪等齒槽的粗糙度代(符)號可注在分度線的延長線上。鍵槽鍵槽側面的粗糙度代(符)號可注在引出線上。4848 齒輪、漸開線花鍵齒輪、漸開線花鍵的工作表面，在圖中沒有表示出齒形時，其粗糙度代號可注在分度線上注在分度線上。RY2.5RY2.5 螺紋工作表面需要注出粗糙度代號而圖形中又未螺紋工作表面需要注出粗糙度代號而圖形中又

27、未畫出螺紋牙型時，畫出螺紋牙型時，其粗糙度代號必須與螺紋代號一起其粗糙度代號必須與螺紋代號一起注出。注出。5050 同一表面上有不同表面粗糙度要求時，應用同一表面上有不同表面粗糙度要求時，應用細實細實線分界線分界，并注出尺寸與表面粗糙度代號。，并注出尺寸與表面粗糙度代號。Ra 0.8Ra 6.3 （2 2）當零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要當零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時，對其中使用最多的一種符號、代號可以統(tǒng)一注在求時，對其中使用最多的一種符號、代號可以統(tǒng)一注在圖樣的右上角，并加注圖樣的右上角，并加注“其余其余”兩字。兩字。 （3 3）當零件的所當零件的所有表面具有相同的表有

28、表面具有相同的表面粗糙度要求時的標面粗糙度要求時的標注。注。圖圖3-16 零件所有表面具有相同要求的表面粗糙度零件所有表面具有相同要求的表面粗糙度 （4 4） 盡量采用簡化標注。盡量采用簡化標注。圖圖3-17 表面粗糙度簡化代號的標注示例表面粗糙度簡化代號的標注示例 （5 5） 中心孔的工作表面，鍵槽工作表面、圓中心孔的工作表面，鍵槽工作表面、圓角、倒角的表面粗糙度代號標注。角、倒角的表面粗糙度代號標注。 圖圖3-20 表面粗糙度標注示例表面粗糙度標注示例 （6 6） 同一表面上有不同的表面粗糙度要求時，同一表面上有不同的表面粗糙度要求時，需用細實線畫出其分界線并注出相應的表面粗糙需用細實線畫

29、出其分界線并注出相應的表面粗糙度代號和尺寸。以及用細實線連接的不連續(xù)的同度代號和尺寸。以及用細實線連接的不連續(xù)的同一表面，其粗糙度代號只注一次。一表面，其粗糙度代號只注一次。圖圖3-21 表面粗糙度標注示例表面粗糙度標注示例 （7 7）對零件上的連續(xù)表面及重復要素（如孔、槽、對零件上的連續(xù)表面及重復要素（如孔、槽、齒等）的表面的標注。齒等）的表面的標注。圖圖3-22 表面粗糙度標注示例表面粗糙度標注示例表面粗糙度在不同位置的標注方法表面粗糙度的概念表面粗糙度的概念（加工表面所具有的較小間距和微小峰谷不平度）。（加工表面所具有的較小間距和微小峰谷不平度）。 國家標準在評定表面粗糙度的參數時，規(guī)定

30、了國家標準在評定表面粗糙度的參數時，規(guī)定了取樣長度取樣長度l l、評定長度評定長度L Ln n和和輪廓中線輪廓中線m m。表面粗糙度的評定參數有表面粗糙度的評定參數有高度參數高度參數（包括輪廓算術平均偏差（包括輪廓算術平均偏差RaRa、微觀微觀不平度十點高度不平度十點高度RzRz、輪廓最大高度輪廓最大高度RyRy）和和間距參數間距參數（輪廓單峰平均間（輪廓單峰平均間距距S S和輪廓微觀不平度平均間距和輪廓微觀不平度平均間距SmSm）表面粗糙度評定時表面粗糙度評定時通常只給出高度參數通常只給出高度參數RaRa或或RzRz及允許值及允許值，必要時可規(guī)，必要時可規(guī)定輪廓其他評定參數定輪廓其他評定參數, ,如表面