表面粗糙度与检测(新国标)(技术经验)

在取样长度lr内，纵坐标值Z(x)的绝对值的算术平均值
Ra
1
lr
lr 0
Z(x
)dx
Ra
1 n
n i1
Zi
Z(x)
Zi
Ra
算术平均 偏差Ra
lr
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x
12
（2）轮廓的最大高度Rz
在取样长度lr内 Rz ZPmax ZV min
Z(x)
Z P1
Z Pmax
中线
Rz
Z v1
Zv2
lr
最大高度Rz
1. 表面粗糙度要求标注的内容
表面粗糙度 要求标注的内容：
表面粗糙度单一要求（不可省略）
传输带
补充要求
取样长度 加工工艺
加工余量等。
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表面粗糙度要求标注的内容在图中注写的位置，见图 所示。
粗糙度要求的注写的位置
a —第一个表面粗糙度（单一）要求（μm）；
b — 第二个表面粗糙度要求（μm）；
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5.3 表面粗糙度符号、代号及其注法
一. 表面粗糙度的符号
符号
意义及说明
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、局部热处理状况等）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
（1）对摩擦和磨损的影响 具有微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶
发生接触，如下图所示 。
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（2）对配合性能的影响 如果是间隙配合，磨损后，间隙增大； 如果是过盈配合，由于峰值的存在，压入后，过盈量不足。
（3）对抗腐蚀性的影响
粗糙的表面，易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷 处，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。
参数代号和极限值之间插入一个空格技。术研究
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４.表面结构要求在图样上的标注
(1)表面结构要求对每一表面一般只注一次，并尽可能 注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。
除非另有说明，所标注的表面结构要求是对完工零 件表面的要求。
(2)表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取 方向一致。
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。
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2
表面不平度按表面轮廓误差曲线相邻两波峰或波谷之 间的距离（波距）λ的大小划分为三类：
（1）波距小于1mm的属于表面粗糙度（微观几何形状误差） （2）波距在1～10mm的属于表面波纹度（中间几何形状误差） （3）波距大于10mm的属于形状误差（宏观几何形状误差）
（3）运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷的零 件表面，以及最易产生应力集中的部位（如沟槽、圆角、 台肩等），表面粗糙度值均应小些。
（4）配合要求高的表面，表面粗糙度值应小些。
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（5）对防腐性能、密封性能要求高的表面，表面粗糙度 值应小些。 （6）配合零件表面的粗糙度与尺寸公差、形位公差应协 调。一般应符合：尺寸公差>形位公差＞表面粗糙度。 （7）同一公差等级的零件，小尺寸比大尺寸，轴比孔的 粗糙度值要小。 （8）有关标准已对表面粗糙度要求作出规定的应按相应 标准确定表面粗糙度数值. （9）要求外表美观的表面，表面粗糙度值应小些。
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标注在轮廓线以内的指引线，其端部不是带箭 头，而是带圆点。
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(3)在不致引起误解时，表 面结构要求可以标注在给定 的尺寸线上。
(4)表面结构要求可标注在 形位公差框格的上方。
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(5)圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一次。
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如果每个棱柱表面有不同的表面要求，则应分别单独标注。
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3
如下图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：
零件表技术面研究的几何形状误差
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表面粗糙度对零件使用性能的影响
表面粗糙度对机械零件的使用性能和寿命都有很大 的影响，尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械 零件影响更大，其影响主要表现在以下几个方面：
F1＋F3＋…F2n-技1＝术研F究2＋F4＋…＋F2n
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轮廓参数
轮廓参数，与GB/T 3505标准相关的参数 有：
—R轮廓（粗糙度参数）； —W轮廓（波纹度参数）； —P轮廓（原始轮廓参数）。
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二. 评定参数(R轮廓，表面粗糙度轮廓)
1. 幅度参数（高度参数）
（1）轮廓的算术平均偏差Ra
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3、评定表面粗糙度的基准线（中线）
基准线——用于评定表面粗糙度参数给定的线。 （1）轮廓的最小二乘中线——在取样长度内使轮廓上各点的轮 廓偏距y的平方和为最小。
∫ l y 2 dx＝min 0
（2）轮廓的算术平均中线——在取样长度内，将实际轮廓 划分为上、下两部分，并使上、下两部分的面积相等的基准线。
25
100
1000
200
400
0.20
3.2
50
800
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2. 表面粗糙度参数的选用
评定参数选用
幅度参数 Ra、 Rz
优先选Ra ：粗糙度参数值在 （0.0256.3） m；
选Rz ：粗糙度参数值在
(6.3100)m ，(0.0080.020 ) m；
附加参数---有特殊ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ求选用RSm ， Rmr(c)
可以标注在轮廓线或轮廓延长线上，也可标注在指 引线上、特征尺寸的尺寸线上、形位公差框格上。
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➢ 表面结构要求可标注在轮廓线上，也可标注在延长线上， 其符号应从材料外指向并接触表面，或用指引线引出标注。
➢ 表面结构要求标注在指引线上，指引线应带箭头 。
表面结构代 号只水能平水朝平上 朝或上垂或直垂朝直左 朝标左注标。注。
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（4）对疲劳强度的影响
零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变载 荷时，对应力集中就越敏感，使疲劳强度降低，导致零件 表面产生裂纹而损坏。
（5）对结合面密封性的影响
粗糙的表面结合时，两表面只在局部点上接触，中间 有缝隙，影响密封性。因此，降低表面粗糙度，可提高其 密封性。
(6）对接触刚度的影响：
c — 加工方法（车，铣）；
d— 表面纹理和纹理方向；
e— 加工余量（mm）。
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2. 表面粗糙度要求在图中注法
1
2 3 45 6
表面粗糙度的单一要求标注示例
(1) 位置a处—注写表面粗糙度的单一要求，该要求不能省略。
① 上限或下限的标注：表示双向极限时应标注上限符号“U”和下限符号
“ L”。 如果同一参数具有双向极限要求，在不引起歧义时，可省略“U”
表面越粗糙，峰值越大，实际接触面小，单位面积受力增加。
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二、表面粗糙度基本术语
1、取样长度（lr） 用于评定表面粗糙度的一段基准线长度。一般应包括5个以上的 波峰和波谷。
规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹 度对表面粗糙度测量结果的影响。
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2、评定长度（ln）
评定轮廓所必须的一段长度。一般取ln=5lr。若被测表面比较均 匀，可选ln＜5lr；若均匀性差，可选ln＞5lr。评定长度的作用是保 证测量结果有较好的的重复性。
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、粉末冶金等。
或者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上均可加一横线，用于标注有关参数和说 明
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
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二. 表面粗糙度要求标注的内容及其注法
5.1 概 述
一. 表面粗糙度的含义
微小峰谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度，它是一种微观几何 形状误差，也称微观不平度。
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1
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：
间距 S
S＜1mm 为表面粗糙度；
1≤S≤10mm为 波纹度；
S＞10mm为 f形状.。 表面粗糙度的产生：
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三. 表面粗糙度的参数数值及其选用
1. 表面粗糙度的参数数值
表5.1～5.5
表5.1 Ra 的数值
0.12
0.20
3.2
50
0.025
0.40
6.3
0.050
0.80
12.5
0.100
1.60
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表5.2 Rz 的数值
0.025
0.40
6.3
0.050
0.80
12.5
0.100
1.60
• 对P轮廓连续应用λf 和λc 滤波器后形成的轮廓则称为波纹 度轮廓( W 轮廓) 。
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极限值判断规则
完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后, 需与图样上给定的极限比较, 以判定其是否合格 。极限值判断规则有两种:
• 16%规则: 运用本规则时, 当被检表面测得的全部 参数值中, 超过极限值的个数不多于总个数 16% 时, 该表面是合格的。
和“ L” 的标注。若为单向下限值，技则术研必究需加注“ L” 。
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② 传输带和取样长度 的标注：传输带是指 两个滤波器的截止波 长值之间的波长范围。 长波滤波器的截止波
长值就是取样长度lr。
图5.11 表面粗糙度的单一要求标注示例
传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“—”隔开。
在某些情况下，传输带的标注中，只标一个滤波器，也应保留连字号 “—” ，来区别是短波还是长波。
③ 参数代号的标注：参数代号标注在传输带或取样长度后，它们之间用
“/”隔开。 ④ 评定长度的标注：如果默认的评定长度时，可省略标注。如果不等
于5lr时,则应注出取样长度的个数。
⑤ 极限值判断规则和极限值的标注：极限值判断规则的标注如图5.11中
所示上限为“16％规则”，下限为“最大规则” 。为了避免误解，在
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Z vm ax
x
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高度参数比较
Ra参数反映表面轮廓信息较全面，概念直观， 用于测量的电子仪器的电路设计比较简单，用 触针式电动轮廓仪测量，可以直接读出Ra的数 值。
Rz参数测量比较简单，对不允许有较深加
工痕迹的表面（如控制应力集中）和小零件表
面有实用意义。
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2. 间距参数
轮廓单元: 一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合。
• 超过极限值有两种含义: 当给定上限值时, 超过是 指大于给定值; 当给定下限值时, 超过是指小于给 定值。
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• 最大规则: 运用本规则时, 被检的整个表面 上测得的参数值一个也不应超过给定的极 限值。
• 16%规则是所有表面结构要求标注的默认 规则。即当参数代号后未标注写“max”字 样时, 均默认为应用 16%规则( 例如 Ra0.8) 。反之, 则应用最大规则( 例如 Ramax0.8)
轮廓单元宽度Xsi: 中线与一个轮廓单元相交线段的长度。
轮廓单元的平均宽度 RSm:
在取样长度lr 内，轮廓单元宽度Xsi的平均值： RSm
1 m
m i 1
Xsi
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RSm越大，峰谷越稀，密封性能越差。
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3. 混合参数（形状参数） 轮廓的支承长度率Rmr(C) —
在给定的水平位置C上，轮廓的实体材料长度Ml(C)与评定长度ln的比率。
RSm —用于密封性、对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有 要求时； Rmr(c)—用于对耐磨性和接触刚度等有要求时，但同时要 给出C值。
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表面粗糙度评定参数值的选择
类比法
（1）在同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度值小。
（2）摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩 擦表面的表面粗糙度值小。
2个
Ra —轮廓算术平均偏差 Rz —轮廓最大高度 RSm — 轮廓单元平均宽度 Rmr(c) —轮廓支承长度率
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轮廓滤波器和传输带
• 粗糙度的三类轮廓各有不同的波长范围, 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。
• 将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓滤波器。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。
• 按滤波器的不同截止波长值, 由小到大顺次分为 λs、λc 、和λf 三种。
• 应用λs滤波器修正后的轮廓称为原始轮廓( P 轮廓) ;
• 在 P 轮廓上再应用 λc 滤波器修正后形成的轮廓即为粗糙 度轮廓( R 轮廓) ;
n
bi
Rmr(c) i1 ln
Ml(C) / ln
C = Rz %
轮廓的支承长度率 技术研究
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轮廓的支承长度率Rmr(C)的大小反映了轮廓表面峰谷的形状， 同样水平位置下Rmr(C)越大，表面实体材料越长，接触的耐磨 性越好。
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表面粗糙度评定参数共 4个：
基本参数 2个
附加参数 (辅助参数)