1、1Surface Texture第5章 外表粗糙度及檢測2022/7/172022/7/172本章學習內容5.3 外表粗糙度參數5.4 外表粗糙度的表示法5.2 術語和定義5.1 概述5.5 外表粗糙度的選用5.6 外表粗糙度的丈量2022/7/173本章所參照的主要國家規范GB/T3505-2021產品幾何技術規范(GPS)外表構造輪廓法術語、定義及外表構造參數 GB/T 1031-2021 產品幾何技術規范(GPS) 外表構造 輪廓法 外表粗糙度參數及其數值GB/T 131-2006 產品幾何技術規范(GPS) 技術產品文件中外表構造的表示法新標準GB/T 1031-1995 外表粗糙度

2、參數及其數值GB/T 131-1993 機械制圖 外表粗糙度符號、代號及注法GB/T 3505-2000產品幾何技術規范 外表構造 輪廓法 外表構造的術語、定義及參數 GB/T 7220-2004 產品幾何技術規范(GPS) 外表構造 輪廓法 外表粗糙度 術語 參數 丈量 舊標準2022/7/1745.1.1 外表構造5.1 概述General Description 外表構造是由實踐外表的反復或偶爾的偏向所構成的外表三維形貌，包括外表粗糙度、外表波紋度、外形誤差、紋理方向和外表缺陷。外表輪廓(外形誤差、波紋度、外表粗糙度)外表缺陷外表構造2022/7/175 在加工、運用或儲存期間，非故意或

3、偶爾生成的實踐外表的單元體、成組的單元體或不規那么體。5.1.2 外表缺陷(surface imperfection)破裂 毛孔 裂痕 擦痕 窩陷 砂眼 凹缺陷 2022/7/176凸缺陷 樹瘤 皰疤 飛邊 縫脊 夾雜物 氧化皮 2022/7/177環形坑 劃痕 切削剩余 混合外表缺陷 腐蝕 裂紋 斑點區域和外觀缺陷 2022/7/1785.1.3 外表輪廓(surface profile) 一個指定平面與實踐外表相交所得到的輪廓。10mm=11010mm 外形誤差=110mm 外表波紋度1mm 外表粗糙度2022/7/179丈量外表輪廓的輪廓法原始輪廓波紋度輪廓粗糙度輪廓2022/7/171

4、05.1.4 外表粗糙度對零件功用的影響 影響零件的耐磨性 影響配合性質的穩定性 影響零件的疲勞強度 影響零件的抗腐蝕性 影響零件的密封性 其他影響：對零件的外觀、丈量精度、外表光學性能、導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度的影響。 對于間隙配合，相對運動的外表因其粗糙不平而迅速磨損，致使間隙增大；對于過盈配合，外表輪廓峰頂在裝配時容易被擠平，使實踐有效過盈量減小，致使聯接強度降低。 零件外表越粗糙，凹痕就越深，當零件接受交變荷載時，對應力集中很敏感。使疲勞強度降低，導致零件外表產生裂紋而損壞。外表越粗糙，越容易將腐蝕物存于谷中，呵斥對工件外表的腐蝕。 粗糙的外表結合時，兩外表只在部分點上接

5、觸，中間有縫隙，影響密封性。因此，提高外表粗糙度，可提高其密封性。2022/7/17115.2 術語和定義Terminologies and Definitions混合參數1個間距參數1個幅度參數9個幾何參數術語14個普通術語16個外表輪廓參數定義16個普通術語和幾何參數術語術語和定義曲線和相關參數5個2022/7/17125.2.1 輪廓濾波器(profile filter)用輪廓法丈量外表輪廓時，把輪廓分為長波和短波的濾波器。 s 輪廓濾波器 確定存在于外表上的粗糙度與比它更短的波的成分之間相交界限的濾波器。 c 輪廓濾波器 確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器。 f 輪廓濾波器 確

6、定存在于外表上的波紋度與比它更長的波的成分之間相交界限的濾波器。2022/7/1713c波長fs 波長 c波長s2022/7/17145.2.2 外表輪廓與輪廓參數 原始輪廓(primary profile)P輪廓 經過s 輪廓濾波器后的總輪廓。 粗糙度輪廓(roughness profile)R輪廓 對原始輪廓采用c 輪廓濾波器抑制長波成分以后構成的輪廓。 波紋度輪廓(waviness profile)W輪廓 對原始輪廓延續運用f 和c 兩個輪廓濾波器以后構成的輪廓。在原始輪廓上計算得到的參數稱為P參數。在粗糙度輪廓上計算得到的參數稱為R參數。在波紋度輪廓上計算得到的參數稱為W參數。2022

7、/7/1715 以下僅對粗糙度輪廓上的術語、參數(根本符號為R)以及設計等有關情況加以引見。2022/7/17165.2.3 取樣長度和評定長度 規定取樣長度的目的是為了限制或減弱丈量、評定外表粗糙度時波紋度以及外形誤差的影響。 評定外表粗糙度時的取樣長度在數值上等于c輪廓濾波器的截止波長。取樣長度的數值應從國家規范規定的系列值選取。 取樣長度(sampling length)lr 在X軸方向判別被評定輪廓不規那么特征的長度。闡明：2022/7/1717 評定長度(evaluation length)ln 用于評定被評定輪廓的X軸方向上的(總)長度。 評定長度是延續的幾個取樣長度。規定評定長度

8、的目的是為了限制或減弱評定外表粗糙度時粗糙度輪廓特性不均勻性影響。 評定長度的數值應從國家規范規定的系列值選取。丈量Ra或Rz時，普通情況下取ln = 5lr；當被測外表均勻性較好時可取ln 5lr。闡明：2022/7/1718取樣長度 lr 和評定長度 ln2022/7/17195.2.4 中線(mean line) 中線穿過粗糙度輪廓，是用來確定粗糙度參數的基準線。它是用c輪廓濾波器抑制長波成分后構成的輪廓的中線最小二乘中線。 具有幾何輪廓外形并劃分輪廓的基準線。注：用c輪廓濾波器濾波后，可以為最小二乘中線的方向就是X方向。 最小二乘中線滿足 ，是獨一的。在取樣長度內，使輪廓線上各點輪廓偏

9、距Zi的平方和最小的線。2022/7/17205.3 外表粗糙度參數Surface Roughness Parameters 新國家規范中規定的關于外表粗糙度的常用參數有4個。 幅度參數 間距參數 曲線和相關參數 輪廓的算術平均偏向Ra 輪廓的最大高度Rz 輪廓單元的平均寬度Rsm 輪廓的支承長度率Rmr(c)2022/7/17215.3.1 輪廓的算術平均偏向Ra(arithmetical mean deviation of the profile) 在一個取樣長度內縱坐標值Z(x)絕對值的算術平均值。2022/7/1722 Ra實踐上是對粗糙度輪廓信號進展整流、濾波后得到的結果，反映的是輪

10、廓峰高、谷深的平均值。2022/7/17235.3.2 輪廓的最大高度Rz (maximum height of profile) 在一個取樣長度內，最大輪廓峰高與最大輪廓谷深之和。2022/7/1724注：舊原規范中的“輪廓最大高度用 Ry 表示，Rz 表示的是“微觀不平度十點高度(新規范無此參數)。 普通情況下，外表粗糙度參數可從輪廓的算術平均偏向 Ra、輪廓的最大高度 Rz 之間選取其一。 在幅度參數(峰和谷)常用的參數值范圍內(Ra 為0.0256.3m, Rz 為0.125m)，引薦優先選用 Ra。 根據外表功能的需求，除外表粗糙度高度參數(Ra、Rz)外可選用下面兩個附加參數為什么

11、見書本112頁。當零件外表有抗疲勞破壞要求時，可對其 Rz 提出適當要求。2022/7/17255.3.3 輪廓單元的平均間距Rsm(mean width of the profile elements) 在一個取樣長度內輪廓單元寬度 Xs 的平均值。2022/7/17265.3.4 輪廓支承長度率Rmr(c)(material ratio of the profile) 在給定程度截面高度 c 上輪廓的實體資料長度Ml(c)與評定長度的比率。2022/7/1727 Rmr(c)反映外表的耐磨性。在一樣的程度截面高度 c 上，Rmr(c)越大，耐磨性越好。試比較：2022/7/1728Ra0.

12、0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100輪廓的算術平均偏向Ra的數值 (m)Rz0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600輪廓的最大高度Rz的數值 (m)2022/7/1729Rsm0.0060.012 50.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5輪廓的單元平均間距Rsm的數值 (mm)Rmr(c)1015202530405060708090輪廓的支承長度率Rmr(c)的數值 (%)2022/7/17305.4 外表粗糙度的表示法Indication of

13、 Surface Roughness2022/7/17316060H2H1H1 1.4hh 字高數字與字母高度符號的線寬高度H1高度H22.50.253.57.53.50.35510.550.571570.710211011430最小值 根本圖形符號 擴展圖形符號去除資料不去除資料5.4.1 標注外表粗糙度的圖形符號2022/7/1732 完好圖形符號去除資料不去除資料允許任何工藝 工件輪廓各外表的圖形符號2022/7/1733外表粗糙度的標注ecbad1位置a 注寫外表構造參數代號、極限值和傳輸帶或取樣長度。2位置a和b 注寫兩個或多個外表構造要求。3位置c 注寫加工方法、外表處置或其他加工

14、工藝要求，如：車、磨、鍍等。4位置d 注寫外表紋理方向，如“=、“X、“M等。5位置e 注寫加工余量單位mm。2022/7/17342022/7/1735外表粗糙度代號及標注外表粗糙度標注闡明：當一切實測值不允許超越規定值時，應在圖樣上標注最大值或最小值；取樣長度：如按國標選用，那么可省略標注；外表加工紋理方向：指外表微觀構造的主要方向，由所采用的加工方法或其它要素構成，必要時才規定。常見加工紋理方向符號如下： =紋理平行于標注代號 紋理垂直于標注代號 X紋理呈兩相交的方向 M紋理呈近似各個方向 C紋理呈近似同心圓 R紋理呈近似放射狀 P紋理無方向或凸起的細粒狀外表構造代號1、參數代號的標注

15、4、傳輸帶的標注2、評定長度Ln的標注 5、單向極限或雙向極限的標注3、極限判別規那么的標注表58 外表構造代號例如極限值判別規那么 完工零件外表按檢驗規范測得輪廓參數值后, 需與圖樣上給定的極限比較, 以斷定其能否合格。極限值判別規那么有兩種:16%規那么: 運用本規那么時, 當被檢外表測得的全部參數值中,超越極限值的個數不多于總個數 16%時, 該外表是合格的。超越極限值有兩種含義: 當給定上限值時, 超越是指大于給定值; 當給定下限值時, 超越是指小于給定值。最大規那么: 運用本規那么時, 被檢的整個外表上測得的參數值一個也不應超越給定的極限值。16%規那么是一切外表構造要求標注的默許規

16、那么。即當參數代號后未標注寫“max字樣時, 均默以為運用 16%規那么( 例如 Ra0.8)。反之, 那么運用最大規那么( 例如 Ramax0.8) 外表構造代號 新規范允許用文字的方式表達外表構造要求。新規范規定，在報告和合同的文本中可以用文字“APA、“MRR、“NMR分別表示允許用任何工藝獲得外表、允許用去除資料的方法獲得外表以及允許用不去除資料的方法獲得外表。 例如：對允許用去除資料的方法獲得外表、其評定輪廓的算術平均偏向為0.8這一要求，在文本中可以表示為“MRR Ra0.8。序號代號含義標注示例1APA允許用任何工藝獲得APA Ra0.82MRR允許用去除材料的方法獲得MRR R

17、a0.83NMR允許用不去除材料的方法獲得NMR Ra0.8外表構造代號外表構造符號中注寫了詳細參數代號及數值等要求后即稱為外表構造代號。當運用16規那么默許傳輸帶時參數的標注 當運用最大規那么默許傳輸帶時參數的注法 雙向極限的注法 加工工藝和外表粗糙度要求的注法 鍍覆和外表粗糙度要求的注法 垂直于視圖所在投影面的外表紋理方向的注法 外表構造要求在圖樣中的注法圖1 外表構造要求的注寫方向 標注在輪廓線上或指引線上圖2 外表構造要求在輪廓線上的標注 外表構造的注寫和讀取方向與尺寸的注寫和讀取方向一致。外表構造要求可標注在輪廓線上, 其符號應從資料外指向并接觸外表, 如圖 2 所示。必要時, 外表

18、構造也可用帶箭頭或黑點的指引線引出標注, 如圖 3 所示。標注在輪廓線上或指引線上 圖3 用指引線引出標注外表構造要求 標注在特征尺寸的尺寸線上 圖4 外表構造要求標注在尺寸線上 在不致引起誤解時, 外表構造要求可以標注在裝配構造給定的尺寸線上。如圖 4 所示。 標注在形位公差的框格上 圖5 外表構造要求標注在形位公差框格的上方 標注在延伸線上 圖6 外表構造要求標注在圓柱特征的延伸線上 外表構造墓多可以直接標注在延伸線上，或用帶箭頭的指引線引出標注標注在圓柱和棱柱外表上 圓柱和棱柱外表的外表構造要求只標注一次如圖6所示。假設每個棱柱表面有不同的外表構造要求，那么應分別單獨標注，如圖7所示。圖

19、7 圓柱和棱柱的外表構造要求的注法 有一樣外表構造要求的簡化注法 假設在工件的多數( 包括全部) 外表有一樣的外表構造要求時, 那么其外表構造要求可一致標注在圖樣的標題欄附近。此時, 外表構造要求的符號后面應有: 在圓括號內給出無任何其它標注的根本符號, 不同的外表構造要求仍應直接標注在圖形中, 如圖 8 所示。圖8 大多數外表有一樣外表構造要求的簡化注法一圖9 大多數外表有一樣外表構造要求的簡化注法二 圖10 在圖紙空間有限時的簡化注法只用外表構造符號的簡化注法 圖11 多個外表構造要求的簡化標注兩種或多種工藝獲得的同一外表的注法 由幾種不同的工藝方法獲得的同一外表，當需求明確每種工藝方法獲

20、得的同一外表。當需求明確每種工藝方法的外表構造要求時，可按圖12進行標注。圖12 多種工藝方法獲得的同一外表的標注可按圖 12(a)所示進展標注(圖中 Fe 表示基體資料為鋼,Ep 表示加工工藝為電鍍)。圖 12(b)所示為三個延續的加工工序的外表構造、尺寸和外表處置的標注。第一道工序: 單向上限值, Rz=1.6m, “16%規那么( 默許), 默許評定長度, 外表紋理沒有要求, 用去除資料的工藝。第二道工序: 鍍鉻, 無其它外表構造要求。第三道工序: 一個單向上限值, 僅對長度 50mm 的圓柱外表有效, Rz=6.3m, “16%規那么( 默許), 默許評定長度, 外表紋理沒有要求, 磨

21、削加工工藝。控制外表功能的最少標注圖13 技術產品文件中外表構造要求標注的控制元素a 上限或下限符號U或LB 濾波器類型“x。規范濾波器是高斯濾波器(GB/T 18777)。以前的規范濾波器是2RC濾波器。未來也能夠對其他的濾波器進展規范化。在轉換期間，在圖樣上標注濾波器類型對某些公司比較方便。濾波器類型可以標注為“高斯濾波器或“2RC。濾波器稱號并沒有規范化，但這里所建議的標注稱號是明確的，無爭議的。c 傳輸帶標注為短波或長波濾波器。d 輪廓(R、W或P。e 特征參數。f 評定長度包含假設干取樣長度，詳見6. 3 0當運用圖形參數時，評定長度標注在外表構造參數代號前兩個斜線之間。g 極限判別

22、規那么(“16規那么或“最大化規那么。h 以微米為單位的極限值。i 加工工藝類型。j 外表構造紋理。k 加工工藝。2022/7/17565.5 外表粗糙度的選用Application about Surface Roughness2022/7/17575.5.1 外表粗糙度參數的選用如無特殊要求，只規定幅度參數之一即可。1、引薦優先選用輪廓的算術平均偏向Ra值，由于Ra能充分反映零件外表輪廓的特征；外表過于粗糙、太光滑或有抗疲勞破壞要求時，多采用輪廓的最大高度Rz。2、當外表不允許出現較深加工痕跡，防止應力過于集中，要求保證零件的抗疲勞強度和密封性時，應選擇Ra與Rz聯用。 3、當丈量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的外表，可選用Rz值。2022/7/17585.5.1 外表粗糙度參數的選用附加參數普通不單獨運用。1對有特殊要求的少數零件的重要外表如要求噴涂均勻、涂層有較好的附著性和光澤外表需求控制輪廓單元的平均寬度Rsm數值。2對于有較高支撐剛度和耐磨性的外表，應規定輪廓的支承長度率Rmr(c)參數。2022/7/17595.5.2 外表粗糙度參數數值的選用 選用原那么: 首先滿足功能要求，其次是思索經濟性及工藝性。在滿足功能