第五章 表面粗糙度与检测
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第五章 表面粗糙度与检测
5
2、表面粗糙度评定方向、基准、评定长度： ⑴ 横向轮廓：与实际表面加工纹理方向垂直的轮廓。
6
⑵ 基准线：评定表面粗糙度参数值大小的参考线。
GB/T1031-2009规定：以轮廓最小二乘中线——取样长度内， 使被测轮廓上各点偏距平方和为最小的基准线，按最小二乘法拟定。 分 为：粗糙度轮廓中线、波纹度轮廓中线和原始轮廓中线
1 8
★ 表面粗糙度表面特征的经济加工方法：
★ 粗加工非结合面： Ra＞10 ★ 半精加工结合面：
10＞Ra＞2.5
★ 精加工结合面、工作面：
2.5＞Ra＞1.25
★ 精加工配合面：
1.25＞Ra＞0.32
★ 精密配合面：
0.32＞Ra＞0.08
★ 镜面：
1 9
0.04＞Ra＞0.01
★ 轴、孔表面粗糙度大小推荐值：
① 最大轮廓峰高Rp ③ 轮廓最大高度Rz ：Rz=Rp+Rv
1 0
② 最大轮廓谷深Rv ④ 轮廓单元平均高度Rc：
RC
1
m
m
Z ti i
1
⑤ 轮廓算术平均偏差Ra
Байду номын сангаас
一个取样长度lr内，被测轮廓线上各点距中线距离的算术平均值
Z
Z1
Z2
算术平均偏差Ra
Ra
Z3
Zi
Zn
x
1 lr Ra Z ( x) dx lr 0
一般应包含五个以上的轮廓峰、谷；
⑷ 评定长度：评定轮廓表面粗糙度所必须的一段表面长度。 标准评定长度ln：一般按五个取样长度确定ln＝5lr ；被测表面比较均匀 时，可选ln＜5lr；若均匀性差，则选ln＞5lr。
第五章_表面粗糙度_新国标方案
6
表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷（Z）高低程度和 间距（S）状况。
一般按S分： S＜1mm 为表面粗糙度轮廓；
间距 S
1≤S≤10mm为表面 波纹度轮廓； S＞10mm为 f形状.。
表面粗糙度轮廓的产生：
高低 Z
(1) 切削后遗留 的刀痕； (2) 切削过程中切屑分离时的塑性变形； (3) 以及机床等工装系统的振动等。
极限判断规则及标注
(2) 最大规则
表面粗糙度参数的所有实测值均不得超过规定值。 在Ra（或Rz）后面标注“max”或“min”的标记
4、传输带和lr、ln的标注
① 传输带的标注
短滤波器—长滤波器 / Ra
(a) 标长—短滤波器 (b)标短滤波器“—” (c)标“—”长滤波器
传输带和lr、ln的标注
Y
中线
X
Rp Rz Rv
L
注意：在旧标准中也有轮廓最大高度，其符号为Ry。旧标准中微观不平度 十点高度Rz，在新标准中已取消。但是我国当前使用的一些测量仪器大多 是测量旧标准中的Rz ，因此，当采用现行的技术文件和图样时必须注意它 们的区别。
24
2.间距参数(附加评定参数)
附加评定参数 Rsm
轮廓单元的平均宽度是指在取样长度 单元宽度Xs的平均值。其计算式为：
2、评定长度ln——一般取ln=5,是指为了合理较全面反映整
个表面的表面粗糙度特性，而在测量和评定表面粗糙时所 必需的一段长度。
18
5.2 表面粗糙度的评定
三、轮廓参数
1.轮廓峰
轮廓峰(profile peak)是连接（轮廓和X轴）两相邻交点向 外（从材料到周围介质）的轮廓部分。轮廓峰高Zp为轮廓 峰最高点距X轴的距离
第5章 表面粗糙度
5
2. 微观不平度十点平均高度Rz（新标准没有）
在取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大 轮廓谷深yvi平均值之和，即 5 1 5 Rz y pi yvi 5 i 1 i 1
Rz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平 钝的几何特性，同时若取点不同，则所得Rz值不同，因 此受测量者的主观影响较大。
光波干涉原理
被测表面直接参与光路，并同另一标准反射镜比较，以 光波波长来度量干涉条纹的弯曲程度，从而测得该表面的粗 糙度。干涉法通常用于测定0.8～0.025m的Rz值。
干涉显微镜
1为白炽灯光源，它发出的光通过聚光 镜2，4，8(3是滤色片)，经分光镜9分 成两束，一束经补偿板lO，物镜11至被 测表面18，再经原路返回至分光镜9， 反射至目镜19；另一光束由分光镜9反 射后通过物镜12射至参考镜13(20是遮 光板)，再由原路返回到分光镜9再到达 目镜19。两路光束相遇叠加产生于涉， 通过目镜19可以看到在被测表面上的干 涉条纹。通过测出的干涉条纹的宽度和 弯曲量经数据处理得到粗糙度的值。
双管显微镜
从目镜1l可观察到如图所示的视场图。转动测微 目镜鼓轮13，可使视场中的黑十字线依次对准被测工 件表面峰、谷影像，自鼓轮13上相应地进行两次读数， 其两次读数之差再乘鼓轮每格的分度值c则得一组峰、 谷高度差。按前述标准规定进行测量和数据处理即可 确定粗糙度的数值Rz。
三、干涉法
利用“光波干涉原理”来测量表面粗糙度
p
10
评定参数的选用
表面粗糙度国标(GB/T 1031-1995)规定：表面粗糙度的要 求可从上面6个参数中选取。其中高度参数是基本参数，对 表面粗糙度有要求的表面均需选取。当高度参数还不能满足表 面的功能要求时，根据需要可再选取间距参数或综合参数。 在高度参数的选取中优先选用参数Ra，当粗糙度要求 特别高或特别低时，生产中常选用参数RZ。当表面比较小， 不足一个取样长度时，常选取参数Ry，对于应力集中而导致疲 劳破坏比较敏感的表面，在选取参数Ra或RZ时可同时选取Ry 以控制波谷深度。但Ra和RZ在一个表面上不能同时选取。 表面粗糙度评定参数Sm，S和tp不能单独使用，只有当规 定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能选取用以作为补 充控制，当选取参数tp时，还应同时给出水平截距c的数值。c 的数值可用微米给出，也可按Ry的百分数给出。
2. 微观不平度十点平均高度Rz（新标准没有）
在取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大 轮廓谷深yvi平均值之和，即 5 1 5 Rz y pi yvi 5 i 1 i 1
Rz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平 钝的几何特性，同时若取点不同，则所得Rz值不同，因 此受测量者的主观影响较大。
光波干涉原理
被测表面直接参与光路，并同另一标准反射镜比较，以 光波波长来度量干涉条纹的弯曲程度，从而测得该表面的粗 糙度。干涉法通常用于测定0.8～0.025m的Rz值。
干涉显微镜
1为白炽灯光源，它发出的光通过聚光 镜2，4，8(3是滤色片)，经分光镜9分 成两束，一束经补偿板lO，物镜11至被 测表面18，再经原路返回至分光镜9， 反射至目镜19；另一光束由分光镜9反 射后通过物镜12射至参考镜13(20是遮 光板)，再由原路返回到分光镜9再到达 目镜19。两路光束相遇叠加产生于涉， 通过目镜19可以看到在被测表面上的干 涉条纹。通过测出的干涉条纹的宽度和 弯曲量经数据处理得到粗糙度的值。
双管显微镜
从目镜1l可观察到如图所示的视场图。转动测微 目镜鼓轮13，可使视场中的黑十字线依次对准被测工 件表面峰、谷影像，自鼓轮13上相应地进行两次读数， 其两次读数之差再乘鼓轮每格的分度值c则得一组峰、 谷高度差。按前述标准规定进行测量和数据处理即可 确定粗糙度的数值Rz。
三、干涉法
利用“光波干涉原理”来测量表面粗糙度
p
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评定参数的选用
表面粗糙度国标(GB/T 1031-1995)规定：表面粗糙度的要 求可从上面6个参数中选取。其中高度参数是基本参数，对 表面粗糙度有要求的表面均需选取。当高度参数还不能满足表 面的功能要求时，根据需要可再选取间距参数或综合参数。 在高度参数的选取中优先选用参数Ra，当粗糙度要求 特别高或特别低时，生产中常选用参数RZ。当表面比较小， 不足一个取样长度时，常选取参数Ry，对于应力集中而导致疲 劳破坏比较敏感的表面，在选取参数Ra或RZ时可同时选取Ry 以控制波谷深度。但Ra和RZ在一个表面上不能同时选取。 表面粗糙度评定参数Sm，S和tp不能单独使用，只有当规 定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能选取用以作为补 充控制，当选取参数tp时，还应同时给出水平截距c的数值。c 的数值可用微米给出，也可按Ry的百分数给出。
第五章_表面粗糙度轮廓及检测
对加工后表面测得的Ra值越大，则表面越粗糙。
Ra参数值
Ra为常用参数，取值有两个系列， Ⅰ系列为优先系列
Ⅰ系列： 100，50，25，12.5，6.3，3.2，1.6，0.8，0.4，0.2，0.1， 0.05，0.025，0.012。
Ⅱ系列： 80，63，40，32，20，16，10，8，5，4，2.5，2.0，1.25，1， 0.63，0.5，0.32，0.25，0.16，0.125，0.08，0.063，0.04， 0.032，0.02，0.016，0.01，0.008。
定长度为连续的5个取样长度（即 ln 5 lr ）。评定长度的标准化值见
表5-5。
3、长波和短波轮廓滤波器的截止波长
为了评价表面轮廓上各种几何形状误差中的某一几何形状误差，可以利用 轮廓滤波器来呈现这一几何形状误差，过滤掉其他的几何形状误差。
轮廓滤波器是指能将表面轮廓分离成长波成分和短波成分的滤波器，它们 所能抑制的波长称为截止波长。从短波截止波长至长波截止波长这两个极 限值之间的波长范围称为传输带。
图5-2 完工零件实际表面轮廓的形状和组成成分
粗糙度、波纹度、宏观形状通常按表面轮廓上相邻峰、谷间距 的大小来划分：
●粗糙度轮廓——相邻峰、谷间距小于1mm的表面轮廓。 ●波纹度轮廓——相邻峰、谷间距在1~10mm的表面轮廓。 ●宏观形状轮廓——相邻峰、谷间距大于10mm的表面轮廓。 在忽略由于粗糙度和波纹度引起的变化的条件下，表面总体形状 为宏观形状，其误差称为宏观形状误差或GB/T 1182-2008称谓的 形状误差。
2．轮廓的算术平均中线
在一个取样长度 lr 范围内，算术平均中线与轮廓走向一致，
这条中线将轮廓划分为上、下两部分，使上部分的各个峰面
第五章表面粗糙度
2．表面结构的简化注法 （1）有相同表面结构要求的简化注法 如果工件的多数（包括全部）表面具有相同的表面结构 要求，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。 此时，表面结构要求的符号后面应有： ① 在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，如图515（a）所示； ② 在圆括号内给出不同的表面结构要求，如图5-15（b） 所示。
表面波度误差 表面粗糙度
波距在1～10 mm之间 波距小于1 mm
图5-1 某零件的三种误差
5.1 概述
表面粗糙度越小，表面 越光滑。
实际表面轮廓
粗糙度轮廓
λ 波纹度轮廓
宏观形状轮廓
下列论述正确的有(
)。
A．表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。
B．表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。
C．表面粗糙度属于表面波纹度误差。 D．经过磨削加工所得表面比车削加工所得表 面的表面粗糙度值大。 E．介于表面宏观形状误差与微观形状误差之
课堂练习题
判断下列各对配合使用性能相同时，哪一个表面粗糙度的要求高？说明理由。 1） φ 50H7/f6与φ 50H7/h6。 2） φ 20h7与φ 80h7。 3） φ 20H7/e6与φ 20H7/r6。 4） φ 30g6与φ 30G6。
解：1）φ 50H7/ h6要求高些，因为它是小间隙配合，对表面粗糙度比大间隙配合 的φ 50H7/f6更敏感。 2）φ 20h7要求高些，因为φ 80h7尺寸较大，加工更困难，因此应放松要求。 3）φ 20H7/r6要求高些，因为是过盈配合，为了连接可靠、安全、应减小粗糙度， 以避免装配时将微观不平的峰、谷挤平面减小实际过盈量。 4）φ 30g6要求高些，因为精度相同时，孔比轴难加工。
是指在一个取样长度内，纵坐标Z（x）绝对值的算术 平均值，其表达式为： lr 或近似为：
第5章表面粗糙度及检测PPT资料32页
2 i
i 1
表面粗糙度的评定参数及标注
（2）轮廓算术平均中线： 在取样长度L内，由中线至轮廓上、下两边的面积等。这条
中线就叫轮廓算术平均中线，应用很广。
F 1 F 2 F 2 n 1 F 2 F 4 F 2 n
表面粗糙度的评定参数及标注
二 . 评定参数及数值 国家标准GB/T 3505-2009规定的评定表面粗糙度的参数有幅度参数、间距
GB/T131—2019《机械制图 表面粗糙度符号 代号及其标注方法》 GB/T1031—2009《表面粗糙度参数及其数值》 GB/T10610—2009《轮廓法测定表面结构的规则和方法》 GB/T3505—2009《产品几何技术规范 表面结构的术语、定义及参数》 GB/T7220—2019《产品几何量技术规范（GPS）表面结构轮廓法 表面粗糙 度术语参数测量》
（1）位置a标注表面结构的单一要求； （2）位置a和b标注两个或多个表面结构要求； （3）位置c标注加工方法，如车、铣、磨、镀等加工方法； （4）位置d标注表面纹理和方向，如“=”“X”，见表5-9； （5）位置e标注加工余量，标注时以“mm”为单位给出数值。
表面粗糙度的标注
表面粗糙度的标注
在零件图上，表面粗糙度代号周围一般只标注幅度反映了轮廓表面峰谷的疏密程度，Rsm越大，峰谷越稀，密封性越差。 如图5-6所示，图5-6b比图5-6a的密封性好。
（a）
（b）
图5-6 高度参数相近，疏密度不同，密封性不同
3.混合参数
表面粗糙度的评定参数及标注
轮廓的均方根斜率 Rq是指在取样长度内纵坐标斜率为 dz/dx
的均方根值。 Rq
表面粗糙度的评定参数及标注
一 .主要术语及定义： 1.取样长度lr 用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线的长度。它在轮廓
第五章 粗糙度的检测
比较法
比较法就是将零件表面与表面粗糙度样板，通过视 比较法就是将零件表面与表面粗糙度样板， 触觉或其他方法进行比较后， 觉、触觉或其他方法进行比较后，对被测表面的粗 糙度作出评定的方法。 糙度作出评定的方法。
光切法
利用光切原理，用双管显微镜测量。 利用光切原理，用双管显微镜测量。 常 用于测量R 用于测量 z为0.5～60µm。 ～ 。 见图5-9（ ） 见图 （b）
公差配合与技术测量
公差配合与技术测量 第五章 表面粗糙度及检测
第五章 表面粗糙度及测量
1. 表面粗糙度的国家标准 2. 零件表面粗糙度参数值的选择 3. 表面粗糙度的测量
5.1 概述
一、表面粗糙度
零件表面的形貌可分为三种情况： 零件表面的形貌可分为三种情况： (1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于 50。属于微 表面粗糙度： 表面粗糙度 零件表面所具有的微小峰谷的不平程度， 。 观几何形状误差。 观几何形状误差。 (2)表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于50～1000的不平程度称为波纹度。会引起 表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于 ～ 的不平程度称为波纹度。 表面波纹度 的不平程度称为波纹度 零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承） 零件运转时的振动、 噪声 ，特别是对旋转零件 （ 如轴承 ） 的影响是相当大的目前表面波纹 度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标 度还没有制定国家标准。 国际标准化组织第 技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标 准。 (3)形状误差 ：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于 的不平程度属于形状误差。 形状误差 零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不平程度属于形状误差。 的不平程度属于形状误差
第五章 表面粗糙度与检测
表面粗糙度的评定
图５-７
04HC2
第二节
表５-２
表面粗糙度的评定
(摘自ＧＢ／Ｔ １０３１—１９９５) (μｍ)
表５-３
(摘自ＧＢ／Ｔ １０３１—１９９５)(μｍ)
04HC2
第三节
表面粗糙度参数及其数值的选择
一、表面粗糙度参数选择 １)对于光滑表面和半光滑表面，一般采用Ｒａ作为评 定参数。 ２)对于极光滑和极粗糙表面，宜采用Ｒｚ作为评定参 数。 ３)对不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表 面，应采用Ｒｙ作为评定参数。 ４)对密封性要求高的表面，可使用间距特性参数Ｓｍ 和Ｓ。 ５)对耐磨性要求高的表面可规定ｔｐ。 二、表面粗糙度参数值的选择
04HC2
第二节
表面粗糙度的评定
图５-３
轮廓算术平均中线
04HC2
第二节
三、评定参数
表面粗糙度的评定
１.高度特征参数
图５-４
04HC2
第二节
表面粗糙度的评定
图５-５
04HC2
第二节
２.间距特征参数
表面粗糙度的评定
图５-６
轮廓的单峰平均间距Ｓ和轮廓微观不平度的
04HC2
第二节
３.形状特征参数
04HC2
表面粗糙度参数及其数值的选择
表５-５ 表面粗糙度参数值的选用实例
04HC2
第三节
表面粗糙度参数及其数值的选择
表５-６ 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值
04HC2
第三节
表面粗糙度参数及其数值的选择
表５-６ 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值
04HC2
第四节 表面粗糙度的代号标注方法
１.表面粗糙度的符号
表５-７ 表面粗糙度的符号及标注意义
第5章 表面粗糙度及其检测讲解
波纹度和原始轮廓的仪器中使用三种滤波器。它们的传输特 性相同, 截止波长不同, 分别为λs、λc和λf。
2.λc轮廓滤波器(λc profile filter) 确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。当
测量信号通过λc滤波器后将抑制波纹度的影响。
3.取样长度lr
取样长度：是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准 线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。
零件表面越粗糙，表面上的凹痕和裂纹越明显，对应力集 中越敏感。尤其是当零件受到交变载荷时，零件的疲劳损坏可 能性越大，疲劳强度越差。
此外，表面粗糙度还影响零件的密封性能、产品的美观和 表面涂层的质量等。
第二节 表面粗糙度的评定
一、基本术语及定义
1. 轮廓滤波器(profile filter) 把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。在测量粗糙度、
Zv 4 Zp 3
Zp 4 Zp 5 Zv 5
Zp 6 Zv 6
2)轮廓的最大高度
在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷 深Zv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示， 即Rz = Zp + Zv
中线 lr
图5-7 表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定
2．间距特征参数 一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个
表面结构要求图形标注的演变
第三节 表面粗糙度的标注
一、表面粗糙度轮廓的符号和代号
1.表面粗糙度的基本符号
2．基本符号周围有关的标注 a ~标注表面结构的单一要求，注写顺序: 传输带（测量
粗糙度轮廓参数值时所用轮廓滤波器的限定波长范围）和取样 长度, 表面结构参数代号, 极限值。在传输带和取样长度后应 有一斜线“/”。 例如：0.0025~0.8/Rz 6.3
2.λc轮廓滤波器(λc profile filter) 确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。当
测量信号通过λc滤波器后将抑制波纹度的影响。
3.取样长度lr
取样长度：是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准 线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。
零件表面越粗糙，表面上的凹痕和裂纹越明显，对应力集 中越敏感。尤其是当零件受到交变载荷时，零件的疲劳损坏可 能性越大，疲劳强度越差。
此外，表面粗糙度还影响零件的密封性能、产品的美观和 表面涂层的质量等。
第二节 表面粗糙度的评定
一、基本术语及定义
1. 轮廓滤波器(profile filter) 把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。在测量粗糙度、
Zv 4 Zp 3
Zp 4 Zp 5 Zv 5
Zp 6 Zv 6
2)轮廓的最大高度
在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷 深Zv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示， 即Rz = Zp + Zv
中线 lr
图5-7 表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定
2．间距特征参数 一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个
表面结构要求图形标注的演变
第三节 表面粗糙度的标注
一、表面粗糙度轮廓的符号和代号
1.表面粗糙度的基本符号
2．基本符号周围有关的标注 a ~标注表面结构的单一要求，注写顺序: 传输带（测量
粗糙度轮廓参数值时所用轮廓滤波器的限定波长范围）和取样 长度, 表面结构参数代号, 极限值。在传输带和取样长度后应 有一斜线“/”。 例如：0.0025~0.8/Rz 6.3
表面粗糙度及其检测课件标准版文档
补了Ｒa、Ｒz不能测量极小面积的不足。
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第五章 表面粗糙度及其检测
第三节 表面(biǎomiàn)粗糙度的选用
一、评定参数的选用 1、 优先选用Ra；（不宜用于太粗或太光的表面） 2、 超精加工表面用Rz； 3、 微小面积用Ry；
Ry也可与Ra 、Rz联用，控制表面微观裂纹。 二、评定参数值的选用 原则：在满足功能要求的前提下，尽量选用大的参数值。 方法：采用类比法选择 类比法选择表面粗糙度参数值时,可先根据经验(jīngyàn)统计资料初步选定表 面粗糙度参数值,然后再对比工作条件作适当调整。
（2）微观不平度十点高度 Rz：在一个取样长度内，实际轮廓上五个最大轮 廓峰高平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和。
1 5
5 i 1 y pi
1 5
Rz=
5 i1
y vi
+
特点(tèdiǎn)：测量、计算方便，反映表面微观几何形状特征方面不如Ｒa全面。
第六页，共19页。
第五章 表面粗糙度及其检测
材料方法获得表面
：用去除(qù chú)
：用不去除(qù chú) 材料方法获得表面 第十五页，共19页值； b、加工方法(fāngfǎ)； c、取样长度； d、加工纹理方向； e、加工余量； f、间距参数。
3、 图样标注 位置：标在可见轮廓线、尺寸界线上，及其延长线上 方向：符号尖端从材料外指向材料里
面锈蚀
第三页，共19页。
第五章 表面粗糙度及其检测
第二节 表面(biǎomiàn)粗糙度的评定
一、基本术语 1、实际轮廓：平面与实际表 面相交所得的轮廓线 2、取样长度L：用来判别具 有表面粗糙度特征的 一段基 准线长度。 目的：限制(xiànzhì)、减弱 几何形状误差及表面粗糙度对 测量结果的影响。 3、评定长度Ln：评定表面粗 糙度时所必须的一段长度。 一 般Ln=5L 4、基准线：用以评定表面粗
第5章 表面粗糙度及其检测
图 5-20 同时给出镀覆前后的表面粗糙度要求的标注
5.5 表面粗糙度的检测 常用的表面粗糙度检测方法有比较法、光切法、干涉法、 针描法。 1.比较法 2.光切法
图 5-21 光切显微镜原理 3.干涉法
4.针描法 图 5-22 针描法原理
4.标注在几何公差的框格上 表面粗糙度要求可标注在几何公差框格的上方，如图 5-14 所示。
(a)
(b)
图 5-14 表面粗糙度要求标注在几何公差框格的上方
5.标注在延长线上 表面粗糙度要求可以直接标注在延长线上，或用带箭头的 指引线引出标注，如图 5-15 所示。
图 5-15 表面粗糙度要求标注在圆柱特征的延长线上
Rmr(c)值对应于不同的 c 值，c 值可用微米或 c 值与Rz值 的百分比表示。
Rmr(c)是评定轮廓的曲线和相关参数，当 c 一定时，
Rmr(c)值愈大，则支承能力和耐磨性更好，如图 5-9b 所示。
(a)
(b)
图 5-8 轮廓的支撑长度率
5.3 表面粗糙度的评定参数及其数值的选用 5.3.1 评定参数的选用 1．幅度参数的选用
5.4.2 表面粗糙度要求的图样标注
1.概述 使表面粗糙度的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方 向一致，如图 5-11 所示。
图 5-11 表面粗糙度的注写方向 2.标注在轮廓线上或指引线上
(a)
(b)
图 5-12 表面粗糙度标注在轮廓线上或指引线上示例
3.标注在特征尺寸的尺寸线上 图 5-13 表面粗糙度要求标注在尺寸线上
(b)
图 5-17 大多数表面有相同表面粗糙度要求的简化注法
7.有相同表面粗糙度要求的简化标注 图 5-18 在图纸空间有限时的简化注法
5.5 表面粗糙度的检测 常用的表面粗糙度检测方法有比较法、光切法、干涉法、 针描法。 1.比较法 2.光切法
图 5-21 光切显微镜原理 3.干涉法
4.针描法 图 5-22 针描法原理
4.标注在几何公差的框格上 表面粗糙度要求可标注在几何公差框格的上方，如图 5-14 所示。
(a)
(b)
图 5-14 表面粗糙度要求标注在几何公差框格的上方
5.标注在延长线上 表面粗糙度要求可以直接标注在延长线上，或用带箭头的 指引线引出标注，如图 5-15 所示。
图 5-15 表面粗糙度要求标注在圆柱特征的延长线上
Rmr(c)值对应于不同的 c 值，c 值可用微米或 c 值与Rz值 的百分比表示。
Rmr(c)是评定轮廓的曲线和相关参数，当 c 一定时，
Rmr(c)值愈大，则支承能力和耐磨性更好，如图 5-9b 所示。
(a)
(b)
图 5-8 轮廓的支撑长度率
5.3 表面粗糙度的评定参数及其数值的选用 5.3.1 评定参数的选用 1．幅度参数的选用
5.4.2 表面粗糙度要求的图样标注
1.概述 使表面粗糙度的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方 向一致，如图 5-11 所示。
图 5-11 表面粗糙度的注写方向 2.标注在轮廓线上或指引线上
(a)
(b)
图 5-12 表面粗糙度标注在轮廓线上或指引线上示例
3.标注在特征尺寸的尺寸线上 图 5-13 表面粗糙度要求标注在尺寸线上
(b)
图 5-17 大多数表面有相同表面粗糙度要求的简化注法
7.有相同表面粗糙度要求的简化标注 图 5-18 在图纸空间有限时的简化注法
表面粗糙度与检测
• 可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状 公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存 在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。 • 一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设 形状公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关 系可参照以下对应关系： 若T≈0.6 IT，则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT T≈0.4 IT，则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT T≈0.25 IT，则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT，则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T
• 取样长度L：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表 面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波 纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含 ５个以上的波峰和波谷。 • 评定长度 Ln：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或 测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个 取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。 • 评定长度一般按5个取样长度来确定。
第二节 表面粗糙度的评定
表面粗糙度标准有: 《产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术 语、定义及参数》（GB/T 3505-2000）
《表面粗糙度 参数及其数值》（GB/T1031-2006）
《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》（GB/T 131-1993）
一、取样长度与评定长度
F
1
F
2
y=f(x)
Fn
0 G1 G2 L Gm
x
三、表面粗糙度的评定参数
• 国家标准GB3505-83和GB/T1031-2006中规定了4个评定参数， 其中有关高度特性的参数2个，附加参数2个，其中高度参数 是主要的。 • 1、高度特征参数（2个） （1）轮廓算术平均偏差Ｒa 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的 平均值，即 n 1 l
第五章-表面粗糙度与检测
基 本 概 念
一、基本概念
零件加工表面的实际形状，是由一系列不同高度和 间距的峰谷组成，它包括宏观的形状误差、表面波度和 表面粗糙度。 通常可按相邻两波峰或波谷之间的距离(即波距)加 以区分，波距大于10mm的属于宏观几何形状误差；波距 小于1mm的为表面粗糙度；波距在1～10mm的属于表面波 度。
互换性与技术测量
ห้องสมุดไป่ตู้
表 4．评定表面粗糙度的中线制 面 以中线 m为基准线评定表面粗糙度各项参数 粗 糙 值的计算制。中线包括轮廓最小二乘中线、轮廓 度 算术平均中线两种： 的 (1)轮廓最小二乘中线 评 轮廓的最小二乘中线是根据实际轮廓用最小 定 乘法来确定，即在取样长度内，使轮廓上各点至
基 本 术 语
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 概 念
3)表面粗糙度影响零件的疲劳强度。
粗糙的零件表面，存在较大的波谷，它们 像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感， 从而影响零件的疲劳强度。 4)表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。
粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过 表面的微观凹谷渗入列金属内层，造成表面锈 蚀。 5)表面粗糙度影响零件的密封性。
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 术 语
(6)在水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml(c) 在一个给定水平位置c上用一条平行于X轴 的线与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之 和，即 n
Ml ( c ) Ml i
i 1
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
评 定 参 数
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
评 定 参 数
一、基本概念
零件加工表面的实际形状，是由一系列不同高度和 间距的峰谷组成，它包括宏观的形状误差、表面波度和 表面粗糙度。 通常可按相邻两波峰或波谷之间的距离(即波距)加 以区分，波距大于10mm的属于宏观几何形状误差；波距 小于1mm的为表面粗糙度；波距在1～10mm的属于表面波 度。
互换性与技术测量
ห้องสมุดไป่ตู้
表 4．评定表面粗糙度的中线制 面 以中线 m为基准线评定表面粗糙度各项参数 粗 糙 值的计算制。中线包括轮廓最小二乘中线、轮廓 度 算术平均中线两种： 的 (1)轮廓最小二乘中线 评 轮廓的最小二乘中线是根据实际轮廓用最小 定 乘法来确定，即在取样长度内，使轮廓上各点至
基 本 术 语
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 概 念
3)表面粗糙度影响零件的疲劳强度。
粗糙的零件表面，存在较大的波谷，它们 像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感， 从而影响零件的疲劳强度。 4)表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。
粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过 表面的微观凹谷渗入列金属内层，造成表面锈 蚀。 5)表面粗糙度影响零件的密封性。
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 术 语
(6)在水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml(c) 在一个给定水平位置c上用一条平行于X轴 的线与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之 和，即 n
Ml ( c ) Ml i
i 1
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
评 定 参 数
互换性与技术测量
表 面 粗 糙 度 的 评 定
评 定 参 数
互换性与测量技术第5章表面粗糙度与检测课件
个，但在常用值范围内(Ra为0.025～6.3， Rz 为0.1～25)，应优先选用Ra ，因为Ra能较充 分合理地反映零件表面的粗糙度特征。 Ra值 通常用触针式电动轮廓仪测量，测量效率高。 ¨ Rz参数对不允许有较深加工痕迹的表面、有 疲劳强度要求的表面和小零件表面有实用意 义。
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距zi的 平方和最小的线。
即
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
9
5.2.2 轮廓中线 2）轮廓算术平均中线
轮廓算术平均中线是指在取样长度内划分实 际轮廓为上、下两部分，且使两部分面积相等的 基准线。
即
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
10
5.2.4 评定参数
¨ 波距小于1mm的属于表面粗糙度(微观几何形状误差)， 波距在l～10 mm的属于表面波度(中间几何形状误差)， 波距大于10 mm的属于形状误差(宏观几何形状误差)， 如图5.1所示。
¨ 如图5.1(a)所示为某工件表面实际轮廓误差曲线，将这 一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误差曲 线，分别如图5.1(b)、图5.1(c)和图5.1(d)所示。
参数，因此当采用现行技术文件时必须小心慎重。
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
12
5.2.4 评定参数
轮廓峰和轮廓谷的
3.轮廓单元的平均宽度RSm（间距组特合征单参元数） 在取样长度内，轮廓单元宽度Xs的平均值。
RSm=
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
13
5.2.4 评定参数
评定长度内，一平行于X轴的
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
2
5.1.1 表面特征的意义
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距zi的 平方和最小的线。
即
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
9
5.2.2 轮廓中线 2）轮廓算术平均中线
轮廓算术平均中线是指在取样长度内划分实 际轮廓为上、下两部分，且使两部分面积相等的 基准线。
即
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
10
5.2.4 评定参数
¨ 波距小于1mm的属于表面粗糙度(微观几何形状误差)， 波距在l～10 mm的属于表面波度(中间几何形状误差)， 波距大于10 mm的属于形状误差(宏观几何形状误差)， 如图5.1所示。
¨ 如图5.1(a)所示为某工件表面实际轮廓误差曲线，将这 一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误差曲 线，分别如图5.1(b)、图5.1(c)和图5.1(d)所示。
参数，因此当采用现行技术文件时必须小心慎重。
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
12
5.2.4 评定参数
轮廓峰和轮廓谷的
3.轮廓单元的平均宽度RSm（间距组特合征单参元数） 在取样长度内，轮廓单元宽度Xs的平均值。
RSm=
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
13
5.2.4 评定参数
评定长度内，一平行于X轴的
互换性与测量技术第5章 表面粗糙度与检测
2
5.1.1 表面特征的意义
第五章 表面粗糙度与检测
2、间距特征参数 、
内轮廓的单峰间距Si的平均值 （1） 轮廓的单峰平均间距 ：取样长度 内轮廓的单峰间距 的平均值 ） 轮廓的单峰平均间距S：取样长度l内轮廓的单峰间距
S = (1 / n)∑ Si
单峰间距Si： 单峰间距 ：两相邻轮廓单峰最高点在基准线上的投影长度
（2） 轮廓微观不平度的平均间距 m：取样长度 内轮廓微观不平度的间 ） 轮廓微观不平度的平均间距S ：取样长度l内轮廓微观不平度的间 距 Smi的平均值 的平均值
第五章 表面粗糙度与检测
第一节 表面粗糙度的概念及其对零件使用性能的影响 第二节 表面粗糙度的评定 第三节 表面粗糙度参数及其数值的选择 第四节 表面粗糙度的代号标注方法 表面粗糙度的检 第五节 表面粗糙度的检测
第一节 表面粗糙度的概念及其对零件使 用性能的影响
一、表面粗糙度的概念
1、表面粗糙度 ： 指机械加工 （ 或铸造 、 锻打 ） 的零件 、 表面粗糙度：指机械加工（或铸造、锻打） 表面上，总会存在着具有的较小间距和峰谷的微观 微观几何 表面上 ， 总会存在着具有的较小间距和峰谷的 微观几何 形状误差。也称为微观不平度。 形状误差。也称为微观不平度。 2、表面粗糙度与形状误差和表面波度的区别： 、表面粗糙度与形状误差和表面波度的区别： 1）波距小于 ）波距小于1mm的属于表面粗糙度 的属于表面粗糙度 2）波距在 ～10mm的属于表面波度 ）波距在1～ 的属于表面波度 3）波距大于 ）波距大于10mm的属于形状误差 的属于形状误差
一 般ln=5l
二、基准线
指评定表面粗糙度参数的给定线，包括： 评定表面粗糙度参数的给定线，包括：
y （1）轮廓最小二乘中线 ∑ ）
i =1 n n 2 i
= min
表面粗糙度与检测
3、绘制元件引脚
执行菜单命令Place→Pins，可将编辑模式 切换到放置引脚模式。此时鼠标指针旁边会多出 一个大十字符号及一条短线，可如下图所示按顺 序放置8根引脚。
在放置引脚时可以按Space键使其旋转到所 需角度。
4、编辑管脚
双击所要编辑的引脚，或者先选中该引脚， 然后单击鼠标右键，从快捷菜单中选取 Properties命令，进入“引脚属性”对话框，如 下图所示，在对话框中对引脚进行属性修改。
• 一、基本术语 • １.取样长度ｌｒ • 测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准长度称为取样长度. 用ｌ
ｒ 表示. 它至少包图５ －２ 取样长度和评定长度含５ 个以上轮廓 峰和谷. 如图５ － ２所示.
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第二节 表面粗糙度的评定
• 规定取样长度的目的在于限制和减弱其他几何形状误差. 特别是表面 波度对测量的影响. 表面越粗糙. 取样长度应越大.
• ２. 评定长度ｌｎ • 由于零件表面粗糙度的不均匀性. • 各处有一定差异. 为了合理地反映表面粗糙度特征. 在测量和评定时所
规定的一段最小长度称为评定长度. 用ｌｎ 表示.评定长度可包含一个 或几个取样长度. 如图５ －２ 所示. 一般情况下. 取ｌｎ ＝５ｌｒ. 如 被测表面均匀性较好. 可选用小于５ｌｒ 的评定长度. 若均匀性较差. 可选用大于５ｌｒ 的评定长度.
它们又同时叠加在同一表面轮廓上. 因此. 在测量评定三类轮廓上的参 数时. 必须先将表面轮廓在特定仪器上进行滤波. 以便分离获得所需波 长范围的轮廓. 这种可将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓滤 波器.
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第二节 表面粗糙度的评定
• (２) 传输带 • 由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为传输带.
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2、高度参数的标注
Ra 的标注用数值
表示，数值前不必加 参数代号。
Rz 的参数值前必
须标注出相应的代号
Rz
（三）表面粗糙度图样上的标注方法
表面粗糙度的符号、代号一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、引 出线或它们的延长线上。
符号的尖端必须从材料外指向表面。
代号中数字及符号的方向必须按下图标注。
第四节 表面粗糙度的检测
四、评定参数的允许值（GB/T1031-1995）
第三节 表面粗糙度的选用与标注
一、评定参数的选用
1、通常情况下，选用 Ra 参数，因为它能比较全面、客观地反映零件 表面微观几何形状特征，故在常用数值（Ra = 0.025-6.3μ m）内，优
先选用 Ra 。
2、在表面相当粗糙（Ra = 6.3-100μ m）或相当光滑（Ra = 0.0080.020μ m）时，采用双管显微镜或干涉显微镜测量比较方便时，可选
用 Rz 。
3、一般情况下，选幅度参数就可以，但在某些特殊情况时，可以选用 其它参数。
二、评定参数值的选用
基本原则：在满足使用要求的前提下，参数值尽量选大些，以利 方便加工，减少成本。
要根据零件的功能、地位、运动状况，配合要求、密封性等具体 情况选择。
要熟悉表面粗糙度的表面特征、经济加工方法和应用举例，以及 轴、孔表面粗糙度参数推荐值。（见教材 P195-196，表5-6
第五章 表面粗糙度与检测
第一节 概述 第二节 表面粗糙度的评定 第三节 表面粗糙度的选用与标注 第四节 表面粗糙度的检测
第一节 概述
一、表面粗糙度 是指零件在加工过程中所形成的表面上微观的高低不平的程度。
表面粗糙度越小，表面越光滑。
表面粗糙度是微观的形状误差。 一般按波距区分：
波距＜1mm的，称表面粗糙度
表5-7）
三、表面粗糙度符号、代号及标注 （一）表面粗糙度符号 若仅须加工（采用去除材料或不去除材料方法），但对表面粗 糙度的其它规定没有要求时，允许只注表面粗糙度符号。
（二）表面粗糙度代号及其标注 1、表面粗糙度的代号
a1、a2-粗糙度高度高度参数代号及其数值（μ m） b-加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其它说明等 c-取样长度（mm）或波纹度（μ m） d-加工纹理方向符号 e-加工余量（mm） f-粗糙度间距参数值（mm）或轮廓支承长度率
实际轮廓为上、下两部分，且使
上下两部分的面积相等。 实际工作中，通常用目测确 定轮廓算术平均中线，且用它代 替最小二乘中线。
三、评定参数 1、轮廓的幅度参数 （1）轮廓的算术平均偏差 Ra 在一个取样长度内，纵坐标值z（x）绝对值的算术平均值。
1 Ra lr
近似为
0
z ( x) dx
1 n Ra z i n i 1
规定取样长度是为了限制和减弱其他几何形状误差的影响。尤 其是表面波纹度的影响。
2、评定长度 Ln 在测量和评定时，所规定的一段最小长度。目的是更合理 地反映某一表面的粗糙度特征。 一般取 Ln = 5lr
二、中线
是指具有几何轮廓形状并划
分轮廓的基准线。 1、轮廓最小二乘中线：在取 样长度内使轮廓上的各点轮廓偏 距z的平方和为最小。 2、轮廓算术平均中线：划分
波距在1~10mm的，称表面波纹度 波距＞10mm的，属于形状误差
二、表面粗糙度对零件使用性能的影响
（1）影响零件的耐磨性；
（2）影响配合性质的稳定性； （3）影响疲劳强度； （4）影响抗腐蚀性。 对接触刚度、密封性、产品外观和表面反射能力均有明显影响。
第二节 表面粗糙度的评定
一、取样长度和评定长度 1、取样长度 lr 是指用于判别被评定轮廓的x轴向（与轮廓总的走向一致）上 的一段基准线的长度。取样长度国家标准有规定。
一、比较法 将被测表面与粗糙度样板进行对比，从而估计被测表面的粗糙度。 二、光切法 利用光切原理测量表面粗糙度，采用的仪器是光切显微镜（双管显 微镜）。用于测量Rz = 0.5~80μm的表面。 三、针触法
四、干涉法
表面粗糙度标注习题（教材P111，习题5-7）
Ra 是应用最广泛的参数，能较全面、客观的反映表面微观几何
形状特征。
（2）轮廓的最大高度 Rz 在一个取样长度内，最大轮廓峰高 Rp 和最大轮廓谷深 Rv 之 和的高度。 Rz = Rp + Rv
说明：在旧国标中，Rz 曾用于“微观不平度十点高度”，新国 标该项目取消了。新国标中的 Rz 与旧国标中的 Ry 的含义是一致 的。要特别注意。