互換性與技術測量山東理工大學機械工程學院儀器科學與技術系互換性教學組第五章表面粗糙度與檢測

主講：趙學濤

課時：2

本章結構第一節表面粗糙度輪廓的基本概念第二節表面粗糙度輪廓的評定第三節表面粗糙度輪廓參數及其數值的選擇第四節表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注第五節表面粗糙度輪廓的檢測5.1表面粗糙度的基本概念5.1.1表面粗糙度的界定

為了研究零件的表面結構，通常用垂直于零件實際表面的平面與該零件的實際表面相交得到的截面輪廓作為評估對象。此輪廓稱為表面輪廓，是一條輪廓曲線。包含：1表面粗糙度輪廓2波紋度輪廓3宏觀形狀輪廓

截面輪廓誤差放大曲線λ<1mm表面粗糙度

1mm<λ<10mm表面波紋度λ>10mm宏觀形狀誤差3.1.1表面粗糙度的界定傳統界定∵實際表面輪廓呈復合特征且不同的加工、使用功能（例如手表芯軸與汽車輪軸）表面粗糙度輪廓成分波紋度輪廓成分宏觀形狀輪廓成分要求濾波獲得與使用功能相關的5.1.2表面粗糙度對零件使用性能的影響

1.對摩擦和磨損的影響：表面粗糙度大磨損大壽命低2.對配合性質的影響：表面粗糙度影響配合性質的穩定性3.對疲勞強度的影響：表面越粗糙，疲勞強度越低4.對耐腐蝕性能的影響：粗糙的表面易造成表面銹蝕5.對接觸剛度、密封性、外觀等都有影響。

5.2表面粗糙度輪廓的評定

5.2.1表面粗糙度評定樣本5.2.2表面粗糙度輪廓評定基準線

------粗糙度輪廓中線5.2.3評定參數5.2.1表面粗糙度評定樣本1.取樣長度lr

測量和評定表面粗糙度時所規定的一段基準線長度。基準線rrrrrn其作用是抑制或減弱波紋度、排除宏觀形狀誤差對表面粗糙度輪廓測量的影響。表面越粗糙，取樣長度取值越大。取樣長度的標準化值有國家標準。2.評定長度ln

--評定表面輪廓所必需的一段長度，一般為連續的幾個取樣長度，ln=lr

×n（n=1、2、3…）

5.2.1表面粗糙度評定樣本基準線rrrrrn其作用是更可靠地反應表面粗糙度輪廓的特性。評定長度的標準化值有國家標準。標準評定長度n取5.5.2.1表面粗糙度評定樣本3.輪廓濾波器的截止波長輪廓濾波器是指把輪廓分成長波和短波成分的濾波器，它們所能抑制的波長為截止波長。λc濾波器為長波濾波器，把波長較大的波紋度成分抑制或排除。其值等于取樣長度lrλs濾波器為短波濾波器，排出了比粗糙度波長更短的成分，只呈現表面粗糙度輪廓。

λc和λs取值都有國家標準。5.2.2評定表面粗糙度參數基準線X輪廓偏距z輪廓總的走向輪廓中線rn二、基準線基準線：指評定表面粗糙度參數的給定線，包括：（1）輪廓最小二乘中線（2）輪廓算術平均中線為更好的定量描述表面輪廓的微小峰、谷的幅值和間距的特征，通常采用幅度參數（高度參數）和間距參數進行表征。1.輪廓算術平均偏差（幅度參數）2.輪廓最大高度（幅度參數）3.輪廓單元的平均寬度（間距參數）4.輪廓支承長度率Rmr(c)5.2.3表面粗糙度評定參數lrZxZiZpiZviXsiRz1.輪廓算術平均偏差Ra----取樣長度內，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離絕對值的平均值

Ra=—∑∣Zi∣

n1i=1n近似表示：

5.2.3表面粗糙度評定參數輪廓最大峰高RplrZxZiZpiZviXsiRz輪廓最大谷深Rv---max{Zpi}---max{Zvi}2.輪廓最大高度Rz

輪廓總高度Rt評定長度內，輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離

取樣長度內，輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離

Rz=Rp+Rv5.2.3表面粗糙度評定參數lrZxZiZpiZviXsiRz3.輪廓單元的平均寬度RSm一個輪廓峰與相鄰輪廓谷的組合叫做輪廓單元。在一個取樣長度內，中線與各個輪廓單元相交的線段長度叫做輪廓單元的長度。RSm=

取樣長度內，輪廓單元寬度的平均值RSm，此參數屬于附加評定參數需與Ra或Rz同時選用。5.2.3表面粗糙度評定參數C1

C2

Ml(c)lnMl(c)i峰頂線4.輪廓支承長度率Rmr(c)----在給定的水平位置c上,輪廓的實體材料長度

Ml(c)

與評定長度ln之比

當給定水平位置C1時，Rmr(c)=∑Ml(c)i/ln；當給定水平位置C2時，Rmr(c)=Ml(c)/ln=100%5.2.3表面粗糙度評定參數5.2.3表面粗糙度評定參數一、表面粗糙度輪廓技術要求內容1.必須標注幅度參數符號及極限值，同時標注傳送帶、取樣長度、評定長度的數值、極限的判斷規則2.必要時可以標注補充要求：紋理及方向、加工方法、加工余量和附加的評定參數。3.評定參數及極限值應根據零件的功能和經濟性來選擇。5.3表面粗糙度輪廓參數及其數值的選擇二、表面粗糙度輪廓參數的選擇1.如無特殊要求，一般僅選用高度參數。推薦優先選用Ra值，因為Ra能充分反映零件表面輪廓的特征；2.對某些不允許出現較大加工痕跡和受交變應力作用的表面,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，極光滑或極粗糙的表面，可選用Rz值。4.密封性或耐磨性要求高的表面，輔助參數RSmRmr(c)5.3表面粗糙度輪廓參數及其數值的選擇三、表面粗糙度參數值的選擇國標GB/T1031-2009《表面粗糙度參數及其數值》，第一系列優選。選用原則：1)

同一零件上，工作表面的粗糙度值應比非工作表面小。2)

運動速度高，單位面積壓力大的表面數值要小。3）承載交變應力的零件，易產生應力集中處（圓角、溝槽），數值小4)

配合性質要求越穩定，小間隙配合和受重載的過盈配合，配合表面的數值小；5)防腐性、密封性要求高、外表美觀的表面，粗糙度值應小。6)

表面粗糙度數值與形位公差的協調關系（表5－4）7）已有專門標準對表面粗糙度作出要求的，按標準確定（齒輪齒面）8）實際工作經驗不足，參表5－4、表5－5和表5－6。5.3表面粗糙度輪廓參數及其數值的選擇0.0120.0250.050.1501000.81.60.20.43.26.312.525

Ra的數值(um)0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600

Rz的數值(um)5.3表面粗糙度輪廓參數及其數值的選擇Ra/um≥0.00～0.02＞0.02～0.10＞0.1～2.0＞2.0～10.0＞10.0～80.0Rz/um≥0.02～0.10＞0.10～0.50＞0.50～10.0＞10.0～50.0＞50.0～320lr/mm0.080.250.82.58.0ln/mm（ln≈5l）0.41.254.012.540.0

lr和ln的數值0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.51015202530405060708090

Rmr(c)的數值lr和ln的數值5.3表面粗糙度輪廓參數及其數值的選擇5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注一、表面粗糙度的基本圖形符號和完整圖形符號（GB/T130-2006）基本符號:60°60°H2H1H1≈1.4hH2=2H1h——字高數字與字母高度符號的線寬高度H1高度H22.50.253.583.50.3551150.571570.710211011430表面粗糙度符號用任何方法獲得的表面（單獨使用無意義）用去除材料的方法獲得的表面用不去除材料的方法獲得的表面橫線上用于標注有關參數和說明符號意義及說明表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注1各項技術標注的位置a

處標注表面粗糙度幅度特性參數的極限值（μm）和有關技術要求；上、下限值符號傳輸帶數值/幅度參數符號評定長度極限判斷規則（空格）參數極限值b處標注附加評定參數及數值（mm）；c處標注加工方法、鍍涂或其他的表面處理方法；d處標注加工紋理方向符號；e

處標注加工余量（mm）。用去除材料的方法獲得的表面,Ra的上限值為

3.2m，加工方法為銑制。銑3.25.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注二、表面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形符號上的標注2表面粗糙度輪廓極限值的標注（1）標注極限值中的一個數值默認為上限值默認傳輸帶，默認評定長度ln=5*lr判斷規則默認為16%（2）同時標注上下值在傳輸帶前加U、L，傳輸帶省略情況下，加在上下極限前，不引起歧義情況下，U、L可以省略5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注二、表面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形符號上的標注Ra1.6URa3.2LRa1.63極限值判斷規則的標注（1）16%規則指在同一評定長度范圍內幅度參數全部實測值中，大于上限值的個數不超過實測總值的16%，小于下限值的個數不超過實測總值的16%。（2）最大規則在參數符號后面，加一個max標記，要求所有實測值都不大于上限值5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注二、表面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形符號上的標注URamax3.2LRa1.6Ramax1.64.傳輸帶、取樣長度和評定長度的標注沒有標注傳輸帶表示默認傳輸帶，即取值為標準化值需要指定時，傳輸帶標注在幅度參數前，并用斜線/隔開短波濾波器在前，長波濾波器在后之間用-連接。5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注二、表面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形符號上的標注0.0025-0.8/Ra

3.2-0.8/Ra

3.20.0025-/Ra

3.2短、長波濾波器都標注只標注短波濾波器只標注長波濾波器采用標準評定長度可省略標注，需指定評定長度時，則應在幅度參數符號的后面注寫取樣長度的個數。-0.8/Ra

33.20.0025-0.8/Ra

6max3.25表面紋理的標注5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注二、表面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形符號上的標注6附加評定參數和加工方法的標注5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注二、表面粗糙度輪廓技術要求在完整圖形符號上的標注URamax3.2LRa1.6磨TRsm0.05用磨削方法獲得表面幅度參數Ra上限值為3.2（采用最大規則），下限值為1.6um（默認16%規則），間距參數Rsm0.05,加工紋理垂直視圖所在投影面。7加工余量的標注Ra1.6車.05車削工序的直徑方向加工余量為0.5mm5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注三、表面粗糙度在零件圖中標注在同一圖樣上每一表面只注一次粗糙度代號，且應注在可見輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長線上。Ra6.3Ra6.31.61.6×1.6Ra6.3××Ra1.6Ra6.3Ra1.6Ra.3.2Ra6.3Ra1.6

當零件的大部分表面具有相同的粗糙度要求時，對其中使用最多的一種，代（符）號，可統一注在圖紙的右上角。并加注“其余”二字。其余12.5例如：5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注Ra3.2Ra3.2Ra3.23.230°Ra3.230°

在不同方向的表面上標注時，代號中的數字及符號的方向必須按下圖的規定標注。

代號中的數字方向應與尺寸數字的方向一致。符號的尖端必須從材料外指向表面.Ra3.2Ra3.25.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注粗糙度代號可以標注在幾何公差框格的上方5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注?0.050.02AARa1.6簡化標注的規定方法當某些表面具有相同的技術要求時可以簡化標注5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注Ra1.6Rz6.3Rz6.3Ra3.2（）簡化標注的規定方法當某些表面具有相同的技術要求時可以簡化標注5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注Ra1.6y（）Ra1.6y簡化標注的規定方法當某些表面具有相同的技術要求時可以簡化標注5.4表面粗糙度輪廓的技術要求在零件圖上的標注