SurfaceTexture第3章表面結構2023/2/51本章學習內容3.3表面粗糙度參數3.4表面粗糙度的表示法3.2術語和定義3.1概述3.5表面粗糙度的選用3.6表面粗糙度的測量2023/2/52本章所參照的主要國家標準GB/T

3505-2009

產品幾何技術規范(GPS)

表面結構

輪廓法

術語、定義及表面結構參數GB/T1031-2009產品幾何技術規范(GPS)表面結構輪廓法表面粗糙度參數及其數值GB/T131-2006產品幾何技術規范(GPS)技術產品文件中表面結構的表示法新標準GB/T1031-1995表面粗糙度參數及其數值GB/T131-1993機械制圖表面粗糙度符號、代號及注法GB/T3505-2000產品幾何技術規范表面結構輪廓法表面結構的術語、定義及參數GB/T7220-2004產品幾何技術規范(GPS)表面結構輪廓法表面粗糙度術語參數測量舊標準2023/2/533.1.1表面結構3.1概述GeneralDescription表面結構是由實際表面的重復或偶然的偏差所形成的表面三維形貌，包括表面粗糙度、表面波紋度、形狀誤差、紋理方向和表面缺陷。表面輪廓(形狀誤差、波紋度、表面粗糙度)表面缺陷表面結構2023/2/54在加工、使用或儲存期間，非故意或偶然生成的實際表面的單元體、成組的單元體或不規則體。3.1.2表面缺陷(surfaceimperfection)破裂毛孔裂縫擦痕窩陷砂眼凹缺陷2023/2/55凸缺陷樹瘤皰疤飛邊縫脊夾雜物氧化皮2023/2/56環形坑劃痕切削殘余混合表面缺陷腐蝕裂紋斑點區域和外觀缺陷2023/2/573.1.3表面輪廓(surfaceprofile)一個指定平面與實際表面相交所得到的輪廓。實際上，已加工完零件的截面輪廓誤差是非常復雜的，一般包括表面粗糙度、表面波紋度和形狀誤差。通常三者按波距劃分。λ>10mmλ=1～10λ<1mmλ>10mm—形狀誤差(宏觀幾何形狀誤差)λ=1～10mm—表面波紋度λ<1mm—表面粗糙度(微觀幾何形狀誤差)2023/2/583.1.4表面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、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。對于間隙配合，相對運動的表面因其粗糙不平而迅速磨損，致使間隙增大；對于過盈配合，表面輪廓峰頂在裝配時容易被擠平，使實際有效過盈量減小，致使聯接強度降低。零件表面越粗糙，凹痕就越深，當零件承受交變荷載時，對應力集中很敏感。使疲勞強度降低，導致零件表面產生裂紋而損壞。表面越粗糙，越容易將腐蝕物存于凹谷中，堆積并深入到金屬內部，造成對工件表面的腐蝕。粗糙的表面結合時，兩表面只在局部點上接觸，中間有縫隙，影響密封性。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，可以減少摩擦損失，提高工作機械的傳動效率，延長機械使用壽命。但表面過于光滑，會不利于潤滑油的存儲，形成干摩擦，使磨損加劇。2023/2/593.2術語和定義TerminologiesandDefinitions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個一般術語16個表面輪廓參數定義16個一般術語和幾何參數術語術語和定義曲線和相關參數5個2023/2/510

以下僅對粗糙度輪廓上的術語、參數(基本符號為R)以及設計等有關情況加以介紹。2023/2/5113.2.1取樣長度和評定長度◆規定取樣長度的目的是為了限制或削弱測量、評定表面粗糙度時表面波紋度(1～10mm)以及形狀誤差(λ>10mm)的影響。◆評定表面粗糙度時的取樣長度應適中，過長則測量結果中可能包含表面波紋度的成分，過短則不能客觀反映表面粗糙度的實際情況。lr應從國家標準規定的系列值選取?！鋈娱L度(samplinglength)lr在X軸方向判別被評定輪廓不規則特征的長度。是測量或評定表面粗糙度所規定的一段基準線長度，至少包含5個微峰和5個微谷。說明：2023/2/512■評定長度(evaluationlength)ln用于評定被評定輪廓的X軸方向上的(總)長度。◆評定長度是連續的幾個取樣長度。規定評定長度的目的是為了限制或削弱評定表面粗糙度時粗糙度輪廓特性不均勻性影響?！粼u定長度的數值應從國家標準規定的系列值選取。測量Ra或Rz時，一般情況下取ln

=5×lr；當被測表面均勻性較好時可取ln

<5×lr；均勻性較差時可取ln

>5×lr。說明：2023/2/513取樣長度lr

和評定長度ln2023/2/5143.2.2中線(meanline)——最小二乘中線

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λc輪廓濾波器抑制長波成分后形成的輪廓的中線——最小二乘中線。具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線。注：用λc輪廓濾波器濾波后，可認為最小二乘中線的方向就是X方向。最小二乘中線滿足，是唯一的。在取樣長度內，使輪廓線上各點輪廓偏距Zi的平方和最小的線。

輪廓偏距Z是指在測量方向上，輪廓線上的點與基準線之間的距離。2023/2/5153.2.2中線(meanline)——算術平均中線在取樣長度內劃分實際輪廓為上下兩部分，且使兩部分面積相等的基準線稱為輪廓的算術平均中線。2023/2/5163.3表面粗糙度參數SurfaceRoughnessParameters新國家標準中規定的關于表面粗糙度的常用參數有4個?！?/p>

幅度參數●

間距參數●

曲線和相關參數◆

輪廓的算術平均偏差——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)2023/2/5173.3.1輪廓的算術平均偏差Ra(arithmeticalmeandeviationoftheprofile)

在一個取樣長度內縱坐標值Z(x)絕對值的算術平均值。2023/2/518

Ra實際上是對粗糙度輪廓信號進行整流、濾波后得到的結果，反映的是輪廓峰高、谷深的平均值。2023/2/5193.3.2輪廓的最大高度Rz

(maximumheightofprofile)

在一個取樣長度內，最大輪廓峰高與最大輪廓谷深之和。2023/2/520注：舊原標準中的“輪廓最大高度”用Ry

表示，Rz

表示的是“微觀不平度十點高度”(新標準無此參數)。一般情況下，表面粗糙度參數可從輪廓的算術平均偏差

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0.025～6.3μm,Rz

為0.1～25μm)，推薦優先選用

Ra。

根據表面功能的需要，除表面粗糙度高度參數(Ra、Rz)外可選用下面兩個附加參數。當零件表面有抗疲勞破壞要求時，可對其Rz

提出適當要求。2023/2/5213.3.3輪廓單元的平均寬度Rsm(meanwidthoftheprofileelements)

在一個取樣長度內輪廓單元寬度Xs的平均值。2023/2/5223.3.4輪廓支承長度率Rmr(c)(materialratiooftheprofile)

在給定輪廓水平截距c上輪廓的實體材料長度Ml(c)與評定長度的比率。2023/2/523輪廓支承長度率Rmr(c)反映表面的耐磨性。在相同的輪廓水平截距

c上，Rmr(c)越大，耐磨性越好。試比較：注意：選用輪廓支承長度率Rmr(c)必須給出輪廓水平截距c值，c值可用微米或Rz的百分數來表示。Rz的百分數系列如下：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輪廓的算術平均偏差Ra的數值(μm)Rz0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600輪廓的最大高度Rz的數值(μm)2023/2/525Rsm0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5輪廓的單元平均寬度Rsm的數值(mm)Rmr(c)1015202530405060708090輪廓的支承長度率Rmr(c)的數值(%)2023/2/5263.4表面粗糙度的表示法IndicationofSurfaceRoughness2023/2/52760°60°H2H1H1≈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）■基本圖形符號■擴展圖形符號去除材料不去除材料3.4.1標注表面粗糙度的圖形符號2023/2/528■完整圖形符號去除材料不去除材料允許任何工藝■工件輪廓各表面的圖形符號2023/2/5293.4.2表面粗糙度完整圖形符號的組成位置a

注寫單一表面粗糙度要求。

在完整符號中，對表面粗糙度的單一要求和補充要求應注寫在圖示的指定位置。位置b

注寫第2個或其他多個表面粗糙度要求。位置c

注寫加工方法(車、磨等)、表面處理、涂層或其他工藝要求。位置d

注寫表面紋理和方向，如“＝”、“×”、“M”等。位置e

注寫所要求的加工余量，以mm為單位給出數值。2023/2/530表面粗糙度標注示例用去除材料的方法獲得的表面,Ra的上限值為3.2m，加工方法為銑削。銑Ra3.2Rz0.4Rzmax0.4Ra25Ra6.3采用不去除材料的方法獲得的表面,Rz的上限值為0.4m用去除材料的方法獲得的表面,Rz的最大值為0.4m。用去除材料的方法獲得的表面,Ra的上限值為25m，Ra的下限值為6.3m。2023/2/5312023/2/532■表面粗糙度參數的標注

●參數代號的標注

●評定長度的標注

●極限值判斷規則的標注

●傳輸帶和取樣長度的標注

●單向極限或雙向極限的標注■加工方法或相關信息的標注■表面紋理的注法■加工余量的注法GB/T131-2006產品幾何技術規范(GPS)技術產品文件中表面結構的表示法詳細見2023/2/5333.4.3表面粗糙度要求在圖樣上的標注注寫方向■符號、代號的標注位置與方向表面粗糙度的注寫和讀取方向與尺寸的注寫和讀取方向一致。表面粗糙度可標注以下位置：輪廓線或指引線上；特征尺寸的尺寸線上；幾何公差的框格上；延長線；圓柱或棱柱表面上。2023/2/534標注在輪廓線(或延長線)上2023/2/535用指引線引出標注2023/2/536標注在尺寸線上2023/2/537標注在幾何公差框格上2023/2/538標注在延長線上2023/2/539標注在圓柱或棱柱表面上2023/2/540大多數表面有相同要求的簡化注法■簡化注法2023/2/541在圖紙空間有限時用帶字母的完整符號的簡化注法用基本符號以等式的形式給出多個表面粗糙度要求的簡化注法2023/2/542■兩種或多種工藝獲得的同一表面的注法同時給出鍍覆前后的表面粗糙度要求的注法2023/2/543

■熱處理、表面處理及其標注：常用的熱處理方法有退火、正火、淬火、回火、調質及時效處理等，而表面處理方法則有表面淬火、滲碳淬火、氮化、氰化、發藍、發黑等。2023/2/5443.5表面粗糙度的選用ApplicationaboutSurfaceRoughness2023/2/5453.5.1表面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、推薦優先選用輪廓的算術平均偏差Ra值，因為Ra能充分反映零件表面輪廓的特征；表面過于粗糙、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、當表面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Rz值。2023/2/5463.5.1表面粗糙度參數的選用附加參數一般不單獨使用。1）對有特殊要求的少數零件的重要表面(如要求噴涂均勻、涂層有較好的附著性和光澤表面)需要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表面，應規定輪廓的支承長度率Rmr(c)參數。2023/2/5473.5.2表面粗糙度參數數值的選用選用原則:

首先滿足功能要求，其次是考慮經濟性及工藝性。在滿足功能要求的前提下,幅度參數Ra、Rz的允許值應盡可能大些，Rsm、Rmr(c)的允許值應盡可能小些。2023/2/548●要求配合性質穩定可靠時，要求應嚴。如小間隙配合表面、過渡配合表面、受重載作用的過盈配合表面，都應選擇較小的表面粗糙度幅度參數值?！癖砻娴拇植诙葏抵祽c其尺寸公差值、形狀公差值相協調。表面粗糙度參數值的選用通常采用類比法。具體選用時，應注意以下幾點：●粗糙度參數允許值已標準化，應選用標準參數值?！裢涣慵希ぷ鞅砻娴拇植诙纫髴确枪ぷ鞅砻鎳??！駥τ谀Σ帘砻妫俣扔?，單位面積壓力愈大，則表面粗糙度幅度參數值應越小，尤