4 第4章 表面轮廓度

1、第4章表面轮廓度第1节概述一表面轮廓的特征与形成1表面粗糙度定义在机械加工过程中，由于整个加工工艺系统的原因，会在零件表面留下 加工误差。在切削过程中由于切屑分离时的塑性变形、工艺系统的振动以及 刀具和被加工表面的摩擦等原因，会使零件表面留下微小的凹凸不平的痕迹， 其微小峰谷的高低以及间距的细密程度所构成的微观几何形状误差称为表 面粗糙度。表面粗糙度对机器零件的使用性能影响很大，为保证产品质量、提高机 器的使用寿命以及降低生产成本，设计时必须对零件的表面轮廓精度提出合 理要求。2表面波纹度和表面形状误差在加工过程中，由于机床一刀具一工件系统的强迫振动、刀具进给的不 规则和回转质量的不平衡等原因

2、，在零件表面留下的波距较大且具有较强周 期性的误差称为表面波纹度。由于刀具导轨倾斜等原因造成的误差则为宏观的表面形状误差。表面轮 廓误差如图4-1所示。3表面粗糙度、表面波纹度、表面形状误差的划分表面粗糙度、表面波纹度和表面形状误差的划分，通常按相邻两波峰或 波谷之间的距离，即波距的大小来划分，或按波距与波幅（峰谷高度）的比 值来划分。波距小于1mm并呈周期性变化的，属于表面粗糙度范围；波距在1mm10mm之间并呈周期形变化的，属于表面波纹度范围；波距在10mm以上且无明显周期变化的，属于表面形状误差。r-上面波我度成陌朕It脚电图4-1表面几何形状误差二表面粗糙度对零件性能的影响（略）第2节

3、表面粗糙度的评定一主要术语和定义Is滤波器le滤波器3表面轮廓表面轮廓是平面与实际表面相交所得的轮廓。按照平面相截的方向不同， 又可分为X向表面轮廓和Y向表面轮廓，通常是指X向表面轮廓，即与加 工纹理方向垂直的截面上的轮廓，如图4-3所示。图4-3表面轮廓图4-4取样长度和评定4取样长度l r取样长度L是指用于判别被评定轮廓具有表面粗糙度特征的X轴向上的长度，如图4-4所示。lr在数值上与轮廓滤波器久的标志波长相等。规定和选择L是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影 响。取样长度的大小取决于表面粗糙度的疏密程度。5评定长度lnln是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴向上的长度，它

4、包含一个 或几个连续的取样长度，是评定表面粗糙度所必需的一段长度，如图4-4所 示。评定长度与取样长度之间的数量关系取决于表面粗糙度的均匀程度和加 工方法，表面粗糙度比较规则均匀，可以规定比较小的评定长度；反之，则 可规定较大的评定长度。一般情况下，取ln =5lr。二评定参数国家标准GB/T3504-2000从表面粗糙度特征的幅度、间距和形状等方面， 规定了相应的评定参数，以满足机械产品对零件表面的各种功能要求。1评定轮廓的算术平均偏差RaRa是指在一个取样长度内纵坐标Z（x）绝对值的算术平均值，如图4-6 所示，即（4-1）Z (x)|dx近似为Ra = 1/n咒Z. (x)i=1(4-2

5、)图4-6评定轮廓的算术平均偏差图4-7轮廓的最大高度2轮廓的最大高度RzRz是指在一个取样长度内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度， 如图4-7所示，即R =Z+Z（4-3）zpmaxvmax粗糙度轮廓峰是指连接（粗糙度轮廓和X轴）两相邻交点向外（从材料 到周围介质）的粗糙度轮廓部分，轮廓峰高是指轮廓最高点距X轴线的距离。 粗糙度轮廓谷是指连接两相邻交点向内（从周围介质到材料）的粗糙度轮廓 部分，轮廓谷深是指X轴线与轮廓谷最低点之间的距离。注意：在GB3504-1983及以前的标准中，Rz用来表示“微观不平度十点 高度”，其含义不同于轮廓的最大高度。因此，当采用现行的技术文件和图样 时必

6、须小心谨慎，需要确定其确切含义。3轮廓单元的平均宽度RSm4轮廓的支承长度率Rmr（c）第3节 表面粗糙度的选用一表面粗糙度评定参数的选用评定参数的选用，首先应考虑零件的功能要求。在表面粗糙度评定参数中，幅度评定参数可以单独使用。其中，轮廓的 算术平均偏差Ra能较完整全面地表征表面粗糙度特征。国家标准推荐在常 用数值范围内（Ra0025m 63Mm），应优先选用Ra。对于Ra值在63um 100m和0008“m 0020m范围的零件表面，可 以选用轮廓的最大高度Rz；对于不允许出现较深加工痕迹或对疲劳强度要求 较高的零件表面，可以在选用Ra同时，也选用Rz；对于仪表、轴承行业的 小零件，由于难

7、于取得规定的取样长度，也可以单独选用Rz。一般情况下，选用幅度评定参数控制表面粗糙度即可满足功能要求。如 果对于零件表面有更多的功能要求时，可以考虑选用附加参数轮廓单元的平 均宽度RSm和轮廓的支承长度率Rmr（c）。二评定参数值及取样长度、评定长度的选用1表面粗糙度评定参数值GB/T1031-1995规定了表面粗糙度评定参数的数值系列。如表4-1至4-4 所示。表4-1 Ra的参数值（呻）（摘自GB/T1031-1995）Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100Ra的补充 系列0.0080.0100.0160.0200.0320.040

8、0.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.010.016.02032406380表4-2 Rz的参数值（呻）（摘自GB/T1031-1995）Rz0.025 0.05 0.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600Rz的补充 系列0.0320.0400.0630.0800.1250.160 0.25 0.32 0.50 0.631.001.252.02.54.05.0 8.0 10.0 16.0 20324063 80 12516025032050063010001250注：这

9、里的Rz对应GB35041983的Ry。表 4-3 RSm 的参数值（mm）（摘自 GB/T1031-1995）RSm0.006 0.01250.025 0.050.10.20.40.81.63.26.312.5RSm的补充 系列0.0020.0030.0040.0050.0080.0100.0160.0200.0320.0400.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.0 10.0注：这里的RSm对应GB35041983的Sm。 5）10152025304050607080902表面粗糙度参数值的选用2.1选用原则表面粗

10、糙度参数的允许值应该根据零件表面的功能要求并按国家标准规 定的参数值系列来选取。原则：在满足功能要求的前提下，表面粗糙度参数的允许值应尽可能大 一些（Rmr（c）反之），以便于加工而具有较好的经济性。2.2注意事项表面粗糙度参数允许值通常用类比法来选取，参见表4-5。当参数值初 步确定后，还应根据具体的工作条件等因素，进行必要的调整，调整时应注 意以下几点：（1）在同一零件上，工作表面的粗糙度要求高于非工作表面；（2）摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面；滚动摩擦表面粗糙度要求高 于滑动摩擦表面；运动速度高、载荷大的表面粗糙度要求要高些；（3）承受交变载荷的表面、容易引起应力集中的表面（如圆角、沟

11、槽等 处）粗糙度要求应高些；（4）对配合性质要求稳定可靠的表面，粗糙度要求应高些；（5）配合性质相同时，小尺寸结合面的粗糙度要求应高于大尺寸结合面； 同一公差等级，轴比孔的表面粗糙度要求应高些；（6）有防腐性、密封性等要求的表面，粗糙度要求应高些。另外还应注意协调好尺寸公差、形状公差和表面粗糙度之间的关系，参 考表4-6。一般情况下，尺寸公差、形状公差要求高的表面，表面粗糙度要 求也高。对于无特殊功能要求的表面，其表面粗糙度参数值 与尺寸公差 和形状公差之间的比例对应关系如下：若 T-0.6IT，则 Ra0.05IT；若 T-0.5IT则 Ra0.04IT；若 T-0.4IT则 Ra0.025

12、IT；若 TN0.25IT,则 Ra0.012IT；若 T 0.25IT,则 Ra0.15T。（4-7）式中T为形状公差，IT为尺寸公差。表面粗糙度参数值与公差等级、基本尺寸的对应关系可参考表4-7。3表面粗糙度参数的上限值、下限值、最大值和最小值的规定和选用GB/T131-1993规定了表面粗糙度参数的上限值、下限值、最大值和最小 值的概念。-表面粗糙度参数的上限值或下限值是指允许在表面粗糙度参数的所有 实测值中有不超过总数16%的实测值超过规定值（设计时选定的参数允许 值）。表面粗糙度参数的最大值或最小值则要求表面粗糙度的实测值不得超 过规定值（设计时选定的参数允许值）。在生产实际中，绝大

13、多数零件表面的功能要求用上限值（下限值）的就 可以达到，只有极少数零件表面要求高时（如作为测量基准的平板等），须采 用最大值（最小值）。4取样长度的选用第4节表面粗糙度符号、代号及其注法一表面粗糙度符号和代号图样上所标注的表面粗糙度符号、代号，是该表面完工后的要求。1表面粗糙度的符号表面粗糙度的符号及意义、说明见表4-9。若仅需要加工（采用去除材 料的方法或不去除材料的方法）但对表面粗糙度的其他规定没有要求时，允 许只注表面粗糙度符号。表4-9表面粗糙度符号（摘自GB/T131-1993）符号意义/基本符号，表示表面可用任何方法获得。当不加注粗 糙度参数值或有关说明（例如：表面处理、局部处理状

14、况） 时，仅适用于简化代号标注。基本符号加一短划，表示表面是用去除材料的方法获 得。例如，车、铣、钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花 加工、气割等。基本符号加一小圆，表示表面是用不去除材料的方法 获得。例如：铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉末冶金 等。或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道工序 的状况）在上述三个符号的长边均可加一横线，用于标注有关参数 和说明。r-广-/在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表面具有 相同的表面粗糙度要求。二表面粗糙度的代号表面粗糙度代号由表面粗糙度符号、表面粗糙度参数代号及数值和有关 规定等内容所构成。表面粗糙度数值及其有关规定在符号中的书写位置如图 4

15、-12所示。a1、a2粗糙度幅度参数代号及其数值（单位为微米）；toDL1 ,X ,/ c./F (e g / 吕 J777777 图4-12表面粗b一加工要求、镀覆、表面处理或其他说明等；c一取样长度（单位为毫米）或波纹度（单位为微米）；d一加工纹理方向符号；e一加工余量（单位为毫米）；f一粗糙度间距参数值（单位为毫米）或支承长度率。1表面粗糙度幅度参数的标注幅度参数是表面粗糙度的基本参数，它们的标注见表4-10。Ra值和Rz值在代号中用数值表示（单位为微米）。Ra的参数值前可不 标注参数代号，但参数代号Rz必须注在其参数值前。4-10表面粗糙度幅度参数标注示例（摘自GB/T131-1993

16、）代号意义代 号意义3.2/用任何方法获得的表 面粗糙度，Ra的上限值为 3.2pm3.2用任何方法获得的 表面粗糙度，Ra的最大 值为3.2pm3.2 /V用去除材料方法获得 的表面粗糙度，Ra的上限 值为3.2pm3.2用去除材料方法获 得的表面粗糙度，Ra的 最大值为3.2pm3.2V用不去除材料方法获 得的表面粗糙度，Ra的上 限值为3.2pm3.2用不去除材料方法 获得的表面粗糙度，Ra 的最大值为3.2pm3.24.6-用去除材料方法获得 的表面粗糙度，Ra的上限 值为3.2pm,Ra的下限值为 1.6pm3.23 1.6用去除材料方法获 得的表面粗糙度，Ra的 最大值为3.2pm

17、,Ra的最 小值为1.6pm3.2用任何方法获得的表 面粗糙度，Rz的上限值为 3.2pm/3.21用任何方法获得的 表面粗糙度，Rz的最大 值为3.2pm3.2V用去除材料方法获得 的表面粗糙度，Rz的上限 值为3.2pm,Rz的下限值为 1.6pm丁3.2|/ 1.6i ii用去除材料方法获 得的表面粗糙度，Rz的 最大值为3.2pm,Rz的最 小值为1.6pm3.2、-12.5V用去除材料方法获得 的表面粗糙度，Ra的上限 值为3.2pm,Rz的上限值为 12.5pm3.212.5用去除材料方法获 得的表面粗糙度，Ra的 最大值为3.2pm,Rz的最 小值为12.5pm2表面粗糙度附加参

18、数的标注若需要标注表面粗糙度间距参数轮廓单元的平均宽度RSm值或轮廓的 支承长度率Rmr（c）时，应注在符号长边的横线下面，数值写在相应的代号 后面。图4-13（a）是轮廓单元的平均宽度RSm上限值的标注示例，单位为 毫米。图4-13（b）为RSm为最大值的标注示例。图4-13（c）是轮廓的支 承长度率Rmr（c）的标注示例，表示水平截距c在轮廓的最大高度Rz的50% 位置上，支承长度率为70%，给出的Rmr（c）为下限值。图4-13（d）为Rmr （c）最小值的标注示例。图4-13表面粗糙度附加参数的标注3表面粗糙度其他项目及其有关规定的标注如图4-14所示：取样长度应标注在符号长边的横线下面，单位为mm, 如图4-14（a）所示。若按GB/T1031-1995 （见表4-8）选取对应的取样长度 时，在图样上可以省略标注；如标注的表面粗糙度要求由指定的加工方法获 得，可用文字标注在符号长边的横线上方，如图4-14（b）所示；需要标注加工余量时，可在符号左边标注加工余量数值，单位为毫米， 如图4-14（c）所示；需要控制加工纹理方向时，可在符号右边加注加工纹理方向符号，如图 4-14（d）所示。常见的加工纹理方向符号见表4-10。符号图4-14表面粗糙度其他项目的标注表4-11加工纹理符号及说明图例与说明符号图例与说