第5章 表面粗糙度
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第五章表面粗糙度
图4 -9 不同形状轮廓的支承长度 轮廓的支承长度率 Rmr (c) 是反映零件表面耐磨性能的指标 , 零件(b)的 Rmr (c) 数值比零件(a)大，其表面耐磨性能好。
(二)GB/T 3505—2000 与GB 3505—1983 两标准中基本术语与参数符号的比较
表面粗糙度新旧标准基本术语与参数符#39; i i 1
算术平均中线 F1
F2
Fi
F1′
F2′
Fi′
lr
图4-5表面粗造度轮的算术平均中线
三、 表面粗糙度评定参数
（一）表面粗糙度评定参数 1.轮廓的算术平均偏差
在一个取样长度lr内，被测轮廓线上各点到中线纵坐标绝 l 1 对值的算术平均值，记为 Ra Ra y dx
第五章 表面粗糙度
主要内容： 1、表面粗糙度的概念；
2、表面粗糙度的评定参数；
3、表面粗糙度的代号； 4、表面粗糙度的选择及标注；
表面粗糙度的相关标准
GB/T 3505—2000《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 18618—2002《产品几何技术规范（GPS）表面结 构轮廓法图形参数》； GB／T1031—1995《表面粗极度参数及其数值》； GB／T 131—1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及 其注法》。 GB/T 10610—1998《产品几何技术规范表面结构轮廓法 评定表面结构的规则和方法》。
1.一般选择原则 1）同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度 参数值。 2）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚动摩擦表面比滑 动摩擦表面的粗糙度数值要小；运动速度高、单位压力大的摩擦表面， 应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。 3）有循环载荷的表面及易引起应力集中的部分（如圆角、沟槽）， 表面粗糙度参数值要小。 4）配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以及要求连 接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。 5）配合性质相同，零件尺寸越小则表面粗糙度参数值应越小；同一 精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。
第5章表面粗糙度
23
表面粗糙度的参数值选用
参数值的选用方法 类比法 一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也
小，但不存在确定的函数关系。 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） 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
(4) 位置d，注写所要求的表面纹理和纹理 的方向，如“＝”、“X”、“M”等。
(5) 位置e，注写加工余量。
26
27
28
表面粗糙度的符号、代号（GB/T131-1993）
2.表面粗糙度的代号 在表面粗糙度符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关 的规定项目后就形成了表面粗糙度的代号。
a1\a2 —— 粗糙度高度参数代号及其数值 (单位：µm)； 参数为Ra时，参数值前不注符号；参数为Rz或Ry时，参数值前 必须注出相应的参数符号；
两表面间只有一部分面积接触，一般实际接触面积只有公 称接触面积的百分之几。因此，表面越粗糙受力后局部变形 越大，接触刚度也越低。 6) 对结合面密封性的影响
两粗糙表面只在局部点接触，中间有缝隙，影响密封性。 7) 对零件其他性能的影响
表面粗糙度对零件测量精度、流体流动的阻力，以及零件 外形的美观等都有很大的影响。
(1)轮廓算术平均偏差Ｒa
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
18
表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-1995)
表面粗糙度的参数值选用
参数值的选用方法 类比法 一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也
小，但不存在确定的函数关系。 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） 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
(4) 位置d，注写所要求的表面纹理和纹理 的方向，如“＝”、“X”、“M”等。
(5) 位置e，注写加工余量。
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表面粗糙度的符号、代号（GB/T131-1993）
2.表面粗糙度的代号 在表面粗糙度符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关 的规定项目后就形成了表面粗糙度的代号。
a1\a2 —— 粗糙度高度参数代号及其数值 (单位：µm)； 参数为Ra时，参数值前不注符号；参数为Rz或Ry时，参数值前 必须注出相应的参数符号；
两表面间只有一部分面积接触，一般实际接触面积只有公 称接触面积的百分之几。因此，表面越粗糙受力后局部变形 越大，接触刚度也越低。 6) 对结合面密封性的影响
两粗糙表面只在局部点接触，中间有缝隙，影响密封性。 7) 对零件其他性能的影响
表面粗糙度对零件测量精度、流体流动的阻力，以及零件 外形的美观等都有很大的影响。
(1)轮廓算术平均偏差Ｒa
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
18
表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-1995)
第5章 表面粗糙度
5.3 表面粗糙度的测量
针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度 电动轮廓仪
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例
轴和孔的表面粗糙度参数推荐值
二、表面粗糙度符号、代号及其标注 （一） 表面粗糙度的符号 GB/T131--93
（二）表面粗糙度代号 GB/T131—93
a1，a2——粗糙度高度参数代号及其数值（um）； b——加工要求，镀覆、涂覆、表面处理或其他说明； c——取样长度（mm）或波纹度（um） d——加工纹理方向符号； e——加工余量（mm） f——粗糙度间距参数（mm）或轮廓支承长度率
5.1 表面粗糙度的评定
（1）主要术语及定义2 o 中线 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线
5.1 表面粗糙度的评定 （2）评定参数及数值
评定参数应从轮廓算术平均偏差Ra 、微观不平度十点高度Rz和轮廓最大 高度Ry三个高度评定参数中选取，是基本的评定参数： o 轮廓算术平均偏差Ra 在取样长度 l内，轮廓偏距绝对值的算术平均值
对零件的使用有重要影响 • 配合 影响测量的准确性，使配合性质不稳定 • 摩擦和磨损 增大摩擦系数，越容易磨损 • 疲劳 • 抗腐蚀性 • 密封性、美观
5.1 表面粗糙度的评定
GB/T3505—2000 （GB3505—83） 表面粗糙度—术语、表面及其参数 GB/T1031—1995 表面粗糙度参数及其数值 GB/T131—1993 机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法 （1）主要术语及定义 o 取样长度lr 是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度， 是测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，至少包含5个以上 轮廓峰和谷 o 评定长度ln 是用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度，在测量或评 定时所规定的一段最小长度，可包含一个或几个取样长度。一般情况下， 取ln=5lr
第五章表面粗糙度
5.2 表面结构的评定标准
1.取样长度( lr ) 取样长度是在X轴方向判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度。（如图5-3 ）国家
标准规定的取样长度lr见表5-1。
2、评定长度（ln） 用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度。它可以包括一个或几个取样长度（如图5-3）
5.2 表面粗糙度的评定 在测量和评定表面粗糙度时，首先要确定评定对象：实际轮廓 实际轮廓是指平面与实际表面相交得的轮廓线，分为横向与纵向实际轮廓。
1）轮廓微观不平度的平均间距(Sm) 在取样长度内，轮廓微观不平度的间距Smi的平均值。如图
5.2.2 评定参数与数值规定
2)轮廓单峰平均间距S 在取样长度内，轮廓的单峰间距Si的平均值，如图
5.2 表面粗糙度的评定 形状特性参数 3）轮廓支撑长度率tp 一条平行于中线与轮廓相截所得到的各段截线长bi之和与取样长度的比值，称之为轮廓支撑长度tp 用公式表示为
磨、镀等加工方法； （4）位置d标注表面纹理方向，如 “=”、“X”、“M”，见表5-6； （5）位置e标注加工余量，标注时，
以“mm”为单位给出数值。
图5-13～图5-16为表面结构完整图形符号的标注示例。
5.
3.
2
表
面
粗
糙
度
的
标
注
图5-13 加工工艺和表面结构要求的标注
图5-15垂直于视图所在投影 面的表面纹理方向的注法
若需标注 加工余量 ，可在规 定之处加 注余量值。
2.表面粗糙度代号及其标注
当需要表示的加工表面对表面特征的其他规定有要求时，应在表面粗糙度符号的相应位置，注上若干必要项目 的表面特征。
3.表面粗糙度在图样上的标注 5.3.2 表面粗糙度的标注
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
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。
5 表面粗糙度
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）对接触刚度的影响
接触刚度影响零件的工作精度 和抗振性。这是由于表面粗糙度使 表面间只有一部分面积接触。一般 情况下，实际接触面积只有公称接 触面积的百分之几。因此，表面越 粗糙受力后局部变形越大，接触刚 度也越低。
3.2
C×45
12
.5
3.2
12
.5
30°
3.2
3.
2
0.4
1.6
12.5
3.2
1.
3.2
12.5
30° 12
.5
3.2
12
.5
3.2
表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、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
12.5
6
3.
2
12.5
其余
2 锪平
6.3
3.
2
3.2
取样长度2.5mm
加工方法（铣削）
总加工余量（5mm）
附加标注示例
表面加工纹理方向
部分加工纹理方向符号
说明
（1）当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总 数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；
（2）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样 上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值；
二、表面粗糙度与零件使用性能的关系
表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几 方面：
1．影响摩擦、磨损 2．影响配合性质 3．影响抗腐蚀性 4．影响抗疲劳强度
5．影响接触刚度 6．影响结合密封性
（5）对接触刚度的影响
接触刚度影响零件的工作精度 和抗振性。这是由于表面粗糙度使 表面间只有一部分面积接触。一般 情况下，实际接触面积只有公称接 触面积的百分之几。因此，表面越 粗糙受力后局部变形越大，接触刚 度也越低。
3.2
C×45
12
.5
3.2
12
.5
30°
3.2
3.
2
0.4
1.6
12.5
3.2
1.
3.2
12.5
30° 12
.5
3.2
12
.5
3.2
表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、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
12.5
6
3.
2
12.5
其余
2 锪平
6.3
3.
2
3.2
取样长度2.5mm
加工方法（铣削）
总加工余量（5mm）
附加标注示例
表面加工纹理方向
部分加工纹理方向符号
说明
（1）当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总 数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；
（2）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样 上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值；
二、表面粗糙度与零件使用性能的关系
表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几 方面：
1．影响摩擦、磨损 2．影响配合性质 3．影响抗腐蚀性 4．影响抗疲劳强度
5．影响接触刚度 6．影响结合密封性
第5章-表面粗糙度
28
表面粗糙度在图样上的标注：在图样上标注表面粗糙度符
号，一般应注在可见轮廓线，也可注在尺寸界线、引出线或其延长线上。符 号的尖端必须从材料外指向表面，代号中数字及符号的注写方向必须与尺寸 数字方向一致。当零件的某些表面的粗糙度要求相同时，可统一标注在图样 的右上角，并加注“其余”两字。
29
5.４ 表面粗糙度的测量
第5章表面粗糙度
本章要点
基本概念 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的选用及标注 表面粗糙度的测量
计划学时：1.5学时
1
5.1表面粗糙度的概念
在机械零件切削的过程中，刀具或砂轮遗留 的刀痕、切屑分离时的塑性变形和机床高频 振动等因素，会使零件的表面形成微小的峰 谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就 叫做表面粗糙度，也称为微观不平度，它是 一种微观几何形状误差。
23
5.3 表面粗糙度的选择和标注
２.评定参数值的选择
常采用：类比法。 设计要考虑因素： 同一个零件上，工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。 摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度数 值小。 易产生应力集中的沟槽、圆角部位应选用较小的粗糙度数值。 要求配合稳定、可靠时，粗糙度参数值应小些。如，小间隙配合表 面、受重载作用的过盈配合表面，都应选用较小的粗糙度数值。 对防腐性、密封性要求高、外观美观等表面粗糙度应小些。 凡标准已对表面粗糙度作了规定的（如与轴承配合的孔／轴颈、量 规、齿轮等），应按规定来选取。
9
3、基准线 评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。 包括两种： １）轮廓最小二乘中线：最小二乘中线是 在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距的 平方和为最小的一条基准线。 ２）轮廓的算术平均中线：轮廓算术平均 中线则是划分轮廓上下面积相等的一条基 准线
表面粗糙度在图样上的标注：在图样上标注表面粗糙度符
号，一般应注在可见轮廓线，也可注在尺寸界线、引出线或其延长线上。符 号的尖端必须从材料外指向表面，代号中数字及符号的注写方向必须与尺寸 数字方向一致。当零件的某些表面的粗糙度要求相同时，可统一标注在图样 的右上角，并加注“其余”两字。
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5.４ 表面粗糙度的测量
第5章表面粗糙度
本章要点
基本概念 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的选用及标注 表面粗糙度的测量
计划学时：1.5学时
1
5.1表面粗糙度的概念
在机械零件切削的过程中，刀具或砂轮遗留 的刀痕、切屑分离时的塑性变形和机床高频 振动等因素，会使零件的表面形成微小的峰 谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就 叫做表面粗糙度，也称为微观不平度，它是 一种微观几何形状误差。
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5.3 表面粗糙度的选择和标注
２.评定参数值的选择
常采用：类比法。 设计要考虑因素： 同一个零件上，工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。 摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度数 值小。 易产生应力集中的沟槽、圆角部位应选用较小的粗糙度数值。 要求配合稳定、可靠时，粗糙度参数值应小些。如，小间隙配合表 面、受重载作用的过盈配合表面，都应选用较小的粗糙度数值。 对防腐性、密封性要求高、外观美观等表面粗糙度应小些。 凡标准已对表面粗糙度作了规定的（如与轴承配合的孔／轴颈、量 规、齿轮等），应按规定来选取。
9
3、基准线 评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。 包括两种： １）轮廓最小二乘中线：最小二乘中线是 在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距的 平方和为最小的一条基准线。 ２）轮廓的算术平均中线：轮廓算术平均 中线则是划分轮廓上下面积相等的一条基 准线
第5章 表面粗糙度
1 Ra lr
z x dx
lr 1
或
1 n Ra zi n i 1
算术平均 偏差Ra
Zi
Ra
Z(x)
X lr
9
2.轮廓最大高度 Rz （幅度参数）
轮廓峰高 Z p
i
最大轮廓峰高R p 最大轮廓谷深 Rv
Rz Rp Rv
轮廓谷深 Z v i
轮廓最大高度
最大高度Rz
10
一、基本概念
1.表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面 轮廓。
完工零件实际 表面轮廓
表面轮廓
2
实际表面轮廓
表面粗糙度：波距<1mm
λ
表面波纹度：波距=1～10mm 形状误差：波距>10mm
图5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份
3
2.表面粗糙度：是指加工后零件表面的微小峰谷高低 程度（Z）和间距（S）状况
n
取标准评定长度 ln 5lr 。若被测表面比较均匀，可 选 l 5l ；若均匀性差，可选 l 5l 。 n r n r
三、中线
1、轮廓最小二乘中线 在lr内，使轮廓上各点至该线的距离Zi的平方和为最小。
6
n
i 1
2 Zi
min
Z(x)
zi
最小二 乘中线
x
lr
图5-4 最小二乘中线
第5 章
表面粗糙度
学习要求：
掌握表面粗糙度的基本概念与相关术语； 掌握表面粗糙度的评定参数； 掌握表面粗糙度参数的选择原则及标注； 了解表面粗糙度的测量方法。
重点：
表面粗糙度的有关概念； 表面粗糙度参数的选择和标注；
第5章-表面粗糙度
3.2
用不去除材料的方法获得的 表 面 粗 糙 度 ， Ra 的 上 限 值 为 3.2μm。
3.2 12.5
互换性与测量技术基础 三. 基本符号周围有关的标注
位置a 注写表面结构的单一要求；
位置a和b 注写两个或多个表面结构要
求； 位置c 注写加工方法 ； 位置d 注写表面纹理和方向； 位置e 注写加工余量 。
l b1 b2 ... bn l
互换性与测量技术基础
互换性与测量技术基础 三. 表面粗糙度评定参数数值 GB/T 1031－1995中，除tp外，评定参数数值均由优 先数系中的派生系列R10/3确定。 而取样长度和评定长度则由R10/5系列得到。
表5－1 轮廓算术平均偏差的数值
规定系列 补充系列 0.008 0.010 0.016 0.020 0.025 0.032 0.040 0.050 0.063 0.080 0.80 0.40 0.50 0.63 6.3 规定系列 补充系列 规定系列 补充系列
2.摩擦、磨损
3.接触刚度下降
4.疲劳强度下降 5.耐腐蚀性降低 6.密封性降低
互换性与测量技术基础 5.2 表面粗糙度评定标准 一. 基本术语及定义 1. 轮廓滤波器（Profile Filter） 是指 把轮廓分成长波和短波成分的滤波器
互换性与测量技术基础 2. 坐标系（Coordinate System）
3.2
用去除材料的方法获得的表 面 粗 糙 度 ， Ra 的 上 限 值 为 3.2μm。
6.3
铣 X
用铣削方法获得的表面粗 糙度， Ra 的上限值为 6.3μm， 纹理成两相交的方向 ，所 有表面粗糙度相同。 用去除材料的方法获得的 表面粗糙度， Ra 的上限值 为 3.2μm ， Rz 的 上 限 值 为 12.5μm。
第5章 表面粗糙度
一、评定参数的选用
评定参数 Ra 能够较客观地反映表面微观几何形 状特征，且用 电动轮廓仪比较方便 地连续测量，测 量效率高。因此，国家标准推荐，在常用的参数范 围内（ Ra 为 0.025-6.3μ m ， Rz 为 0.100-25μ m ）内 ，应优先选用Ra参数。 Rz 常用于测量部位小、峰谷少或有疲劳强度要 求的零件表面的评定。 Ra 和 Rz 也可以联合使用，可 以评定某些不允许出现较大的加工痕迹和受交变应 力作用的表面，特别是在对表面有抗疲劳强度要求 时，宜选用Ra、Rz联合使用。
类比法。
二、数值的选择
采用类比法确定粗糙度数值后，再对比工作条件应用 以下原则做适当调整： （1）同一零件上，工作表面的粗糙度数值应比非工 作面数值要小。 （2）摩擦表面比非摩擦面、滚动摩擦比滑动摩擦表 面的数值应小一些。 （3）运动速度高、压强大、受交变载荷的零件表面 ，以及容易产生应力集中的圆角、沟槽处，粗糙度数 值应小些。 （5）有防腐蚀、密封性要求和外表美观的表面，粗 糙度数值应小一些。
0.25
0.32 0.50 0.63 6.3 3.2
2.5
4.0 5.0 8.0 50
25
32 40 63 80 800 400
250
320 500 630
0.100
0.125 0.160 1.60
1.0
1.25 12.5
10.0
16.0
100
125 160 1600
1000
1250
0.20
2.0
20
1 m RSm Xsi m i 1
Rsm值越小， 表面越 细密
3）混合参数 轮廓的支承长度率 Rmr(c)
在给定水平位置 C上轮廓的实体材料 长度 Ml（c）与评定长度的比率
第5章-表面粗糙度及检测分析
第五节 表面粗糙度的检测
表面粗糙度检测方法有比较检验法、针描法、光切法和显微干涉法 ①比较法 将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车 间，评定表面粗糙度值较大的工件 ②针描法 是一种接触式测量表面粗糙度的方法，最常用仪器有电 动轮廓仪和光学触针轮廓仪，可直接显示Ra、Rz、Rsm值 ③光切法 是应用光切原理来测量表面粗糙度的一种测量方法。常 用仪器为光切显微镜。测量范围Rz0.8~80µ m ④干涉法 是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种方法。常用 仪器是干涉显微镜。该方法主要用于测量Rz值。其测量范围为 Rz0.025~0.8µ m。一般用于测量表面粗糙度要求高的表面
三、表面粗糙度参数允许值的选择
表面粗糙度参数值的选用原则：首先满足功能要求，其次是考虑经 济性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能 大些。一般采用经验统计资料，用类比法来选用。根据类比法初步 确定后，再对比工作条件作适当调整
一般选择原则如下（类比法选用）:
在满足表面功能要求情况下，尽可能选较大的零件表面粗糙度参
第 五 章 表面粗糙度及其检测
讲授：刘洪喜
Kunming University of Science and Technology
学习目的及要求
1、学习目的
掌握粗糙度轮廓的评定参数和标注方法，为合理选用表面粗糙度轮廓打下基础
2、学习要求
① 从微观几何误差的角度理解粗糙度轮廓的概念，了解表面粗糙度对机械零件
表面粗糙度值越大，表面越粗糙。如，1.6比3.2的精度高一级
0.8、 1.6、 3.2、 6.3、 12.5、 25、 50，100，单位μm
常用的表面粗糙度值有：0.012、0.025 、0.05、 0.1、 0.2、 0.4、
互换性与技术测量 第5章 表面粗糙度
② lr、ln的标注 默认评定长度不标，需要指定评定长度， 要在幅度参数代号的后面注写取样长度 的个数。
(a) 取样长度个数“3”
(b) 取样长度个数“6”
5、单向和双向极限的标注
（1）单向极限的标注 单向上极限：标注参数代号、参数值和传输带； 单向下极限：参数代号前应加L，例L Ra 0.32。 （2）双向极限的标注 上限值在上方用U表示，下极限在下方用L表示。 上下极限值均为 16%规则或最大规则的极限值。
z i min
2
⑵ 轮廓算术平均中线
取样长度 lr 内，划分实际轮廓，并使上下 两部分面积相等。
n
n
i 1
Fi
i 1
F
二、表面粗糙度的评定参数
GB/T3505-2009规定表面粗糙度的评定参数 基本参数 轮廓的幅度参数：轮廓算术平均偏差Ra ； 轮廓最大高度Rz； 附加参数 间距参数：轮廓单元的平均宽度RSm； 曲线和相关参数：轮廓的支承长度率Rmr(c)。
6、评定长度 ln
加工表面的不均匀，在测量和评定时所规定 一段最小长度，一般ln=5lr，见表5.1。
Ra/μm ≥0.008~0.02 >0.02~0.10 >0.10~2.0 >2.0~10.0 Rz/μm ≥0.025~0.10 >0.10~0.50 >0.50~10.0 >10.0~50.0 λs/mm 0.0025 0.0025 0.0025 0.008 lr=λc/mm 0.08 0.25 0.8 2.5 ln=5lr/mm 0.4 1.25 4.0 12.5
6、表面粗糙度幅度参数的标注
序号 代号
Ra3.2
意
义
a
(a) 取样长度个数“3”
(b) 取样长度个数“6”
5、单向和双向极限的标注
（1）单向极限的标注 单向上极限：标注参数代号、参数值和传输带； 单向下极限：参数代号前应加L，例L Ra 0.32。 （2）双向极限的标注 上限值在上方用U表示，下极限在下方用L表示。 上下极限值均为 16%规则或最大规则的极限值。
z i min
2
⑵ 轮廓算术平均中线
取样长度 lr 内，划分实际轮廓，并使上下 两部分面积相等。
n
n
i 1
Fi
i 1
F
二、表面粗糙度的评定参数
GB/T3505-2009规定表面粗糙度的评定参数 基本参数 轮廓的幅度参数：轮廓算术平均偏差Ra ； 轮廓最大高度Rz； 附加参数 间距参数：轮廓单元的平均宽度RSm； 曲线和相关参数：轮廓的支承长度率Rmr(c)。
6、评定长度 ln
加工表面的不均匀，在测量和评定时所规定 一段最小长度，一般ln=5lr，见表5.1。
Ra/μm ≥0.008~0.02 >0.02~0.10 >0.10~2.0 >2.0~10.0 Rz/μm ≥0.025~0.10 >0.10~0.50 >0.50~10.0 >10.0~50.0 λs/mm 0.0025 0.0025 0.0025 0.008 lr=λc/mm 0.08 0.25 0.8 2.5 ln=5lr/mm 0.4 1.25 4.0 12.5
6、表面粗糙度幅度参数的标注
序号 代号
Ra3.2
意
义
a
第5章表面粗糙度5.1基本概念
可能选用较大的表面粗糙度参数允许值。在具体 设计时，多采用类比法，再对比工作条件做适当 调整:
（1）同一零件上，工作表面的表面粗糙度参 数值应比非工作表面小（但 t p值应大，以下同）；
（2）对于摩擦表面、相对运动速度高、单位 面积压力大的表面，表面粗糙度参数值应小；
（3）承受交变负荷或冲击负荷的表面，在容 易产生应力集中的部位，如圆角、沟槽处等，表 面粗糙度参数值应小；
规定取样长度的目的在于限制和减弱其他形 状误差，特别是表面波度对测量结果的影响
一般表面越粗糙，取样长度就越大。
（8）评定长度（ln）：在评定时所必须的一 段最小长度称为评定长度。
规定评定长度是为了消除零件表面不均匀性 的影响，合理地反映表面粗糙度特征。
评定长度可包括一个或几个取样长度，一般 取ln=5 lr 。若被测表面较均匀，可选ln＜5 lr ；若均 匀性差，可选ln＞5 lr 。
Ra
5.3.1 高度特性参数的选用
一般情况下可从高度参数 Ra ，Rz 中任选一个。
但在常用值范围内（ Ra为0.025～6.3 m， Rz 为 0.1～25 m），应优用参数 Ra。因 Ra能较合理地
反映零件表面粗糙度特性，通常用电动轮廓仪测
量，方便且效率高。测量范围为0.02～8 m。
Rz 通常用双管显微镜和干涉显微镜测量。。
制加工痕迹疏密度的表面，应选用附加参数
RS
、
m
Ra或 Rz 。
（2）对耐磨性有特殊要求的表面，应选用附
加参数 t p 以及 Ra和 Rz（C值根据 Rz百分比选）。
（3）对抗疲劳强度、接触刚度有特殊要求的
应规定 RSm 和 Rz 。
5.3.3 表面粗糙度参数值的选用
（1）同一零件上，工作表面的表面粗糙度参 数值应比非工作表面小（但 t p值应大，以下同）；
（2）对于摩擦表面、相对运动速度高、单位 面积压力大的表面，表面粗糙度参数值应小；
（3）承受交变负荷或冲击负荷的表面，在容 易产生应力集中的部位，如圆角、沟槽处等，表 面粗糙度参数值应小；
规定取样长度的目的在于限制和减弱其他形 状误差，特别是表面波度对测量结果的影响
一般表面越粗糙，取样长度就越大。
（8）评定长度（ln）：在评定时所必须的一 段最小长度称为评定长度。
规定评定长度是为了消除零件表面不均匀性 的影响，合理地反映表面粗糙度特征。
评定长度可包括一个或几个取样长度，一般 取ln=5 lr 。若被测表面较均匀，可选ln＜5 lr ；若均 匀性差，可选ln＞5 lr 。
Ra
5.3.1 高度特性参数的选用
一般情况下可从高度参数 Ra ，Rz 中任选一个。
但在常用值范围内（ Ra为0.025～6.3 m， Rz 为 0.1～25 m），应优用参数 Ra。因 Ra能较合理地
反映零件表面粗糙度特性，通常用电动轮廓仪测
量，方便且效率高。测量范围为0.02～8 m。
Rz 通常用双管显微镜和干涉显微镜测量。。
制加工痕迹疏密度的表面，应选用附加参数
RS
、
m
Ra或 Rz 。
（2）对耐磨性有特殊要求的表面，应选用附
加参数 t p 以及 Ra和 Rz（C值根据 Rz百分比选）。
（3）对抗疲劳强度、接触刚度有特殊要求的
应规定 RSm 和 Rz 。
5.3.3 表面粗糙度参数值的选用
第5章表面粗糙度
Ra 的数值
0.12 0.025 0.050 0.100 0.20 0.40 0.80 1.60 3.2 6.3 12.5 25 50
Rz 的数值
0.025 0.40 6.3 100 1000
0.050
0.100 0.20
0.80
1.60 3.2
12.5
25 50
200
400 800
调整时应考虑的 因素： 1) 同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。 2) 摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦面小。 3) 运动速度高，单位面积压力大的表面数值要小。 4) 配合性质要求越稳定，数值应小。同一公差等级轴
＝
3.2
（3）上限值和最大值区别：
上限值： 允许有不超过16%的实 测值大于规定的上限值 最大值： 所有的实测值皆不能超 过允许值
3.2max
（4） 其余标注与全周标注
图上所有未标注的表面粗糙 度Ra的允许值皆为25μm
图上所有 表面粗糙度Ra的允 许值皆为6.3μm
表面粗糙度的图样标注实例
表面粗糙度的图样标注实例
5.2
表面粗糙度评定
1、高度特性参数----主参数 (特点；客观反映实际表面。) （1） 轮廓算术平均偏差Ra: 在一个取样长度内，被测实际轮 廓上各点至基准线的距离 的绝对值的算术平均值。
1 l Ra z x dx l 0
近似为
n 1 Ra1 zi z xi n i n 1 i 1
第 5章
表面粗糙度
本章主要内容
一、表面结构的基本概念 二、表面粗糙度的评定参数 三、轮廓粗糙度的应用及图样标注
重点要求
评定参数的含义，图样标注方法。
难点：取样长度、评定长度和轮廓中线的概念及
第五章表面粗糙度new
13
5.2 表面粗糙度的评定
三、轮廓参数
2.轮廓谷
轮廓谷(profile valley)是连接（轮廓和X轴）两相邻交点向 内（从周围介质到材料）的轮廓部分。轮廓谷深Zv为X轴 线与轮廓谷最低点之间的距离。
14
5.2 表面粗糙度的评定
三、轮廓参数
3.轮廓单元
轮廓单元(profile element)是指为轮廓峰和轮廓谷的组合。 轮廓单元的高度Zt是指一个轮廓单元的峰高Zp和谷深Zv之 和；轮廓单元的宽度Xs是指X轴线与轮廓单元相交线的长 度。
② lr、ln的标注 默认评定长度不标，需要指定评定长度 ，要在幅度参数代号的后面注写取样长 度的个数。
(a) 取样长度个数“3”
(b) 取样长度个数“6”
5、单向和双向极限的标注
（1）单向极限的标注 单向上极限：标注参数代号、参数值和传输带； 单向下极限：参数代号前应加L，例L Ra 0.32。
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。
12
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
12.5
200
0.100 1.60
25
400
0.20
3.2
50
800
50
一、评定参数项目的选择
0.006
Rsm 的数值 ( mm)
0.100
1.60
0.0125
0. 20
3.2
0.025
5.2 表面粗糙度的评定
三、轮廓参数
2.轮廓谷
轮廓谷(profile valley)是连接（轮廓和X轴）两相邻交点向 内（从周围介质到材料）的轮廓部分。轮廓谷深Zv为X轴 线与轮廓谷最低点之间的距离。
14
5.2 表面粗糙度的评定
三、轮廓参数
3.轮廓单元
轮廓单元(profile element)是指为轮廓峰和轮廓谷的组合。 轮廓单元的高度Zt是指一个轮廓单元的峰高Zp和谷深Zv之 和；轮廓单元的宽度Xs是指X轴线与轮廓单元相交线的长 度。
② lr、ln的标注 默认评定长度不标，需要指定评定长度 ，要在幅度参数代号的后面注写取样长 度的个数。
(a) 取样长度个数“3”
(b) 取样长度个数“6”
5、单向和双向极限的标注
（1）单向极限的标注 单向上极限：标注参数代号、参数值和传输带； 单向下极限：参数代号前应加L，例L Ra 0.32。
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。
12
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
12.5
200
0.100 1.60
25
400
0.20
3.2
50
800
50
一、评定参数项目的选择
0.006
Rsm 的数值 ( mm)
0.100
1.60
0.0125
0. 20
3.2
0.025
第5章表面粗糙度
5.3.1表面粗糙度参数的选择
首先满足使用性能要求，其次兼顾经济性。即，在满 足使用要求的前题下，尽可能降低表面粗糙度要求，放大 表面粗糙度允许值。
对大多数表面来说，给出高度特征评定参数即可反映被 测表面粗糙度的特征。附加参数只在高度特征参数不能满足 表面功能要求时，才附加选用。
在常用的参数值范围（ Ra 为0.025~6.3μm，Rz为 0.100~25μm）内，国家标准推荐优先选用
2、表面粗糙度的代号中数字书写的方向必须按机械制图中 尺寸标注的规定，注意尺寸标注的“30º”禁区内应使用引线引出 后标注。
3、重复要素的表面（齿轮齿面、花键键槽表面），表面粗 糙度的代号只标注一次。
4、表面粗糙度的“其余”代号标注在图样的右上角。
5.4.5 表面粗糙度代（符）号在图样上的标注实例
的间距Smi是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。
1 n
S m n i1 S mi
（2）轮廓的单峰平均间距S 在取样长度内轮廓的单峰间距 S i
的算术平均值（图6-9）。所谓轮廓单峰间距Si是指两相邻 单峰的最高点之间距离投影在中线上的长度。
1 n
S 2 i1 Si
式中：n—轮廓单峰的个数S i —第i个轮廓单峰间距。
表5-2 轮廓算术平均偏差Ra的数值 (μm ）
本课小结
❖ 用以测量或评定表面粗糙度数值大小的基准线 有轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线 。 ❖ 国家标准中，轮廓算术平均偏差Ra 、微观不平 度十点高度Rz 、轮廓最大高度Ry的定义，及它们 三者的测量特点。 ❖ 表面粗糙度数值已经标准化。
5.3表面粗糙度参数其参数值的选用
Ra
1 l
l 0
yxdx
Ra
1 n
首先满足使用性能要求，其次兼顾经济性。即，在满 足使用要求的前题下，尽可能降低表面粗糙度要求，放大 表面粗糙度允许值。
对大多数表面来说，给出高度特征评定参数即可反映被 测表面粗糙度的特征。附加参数只在高度特征参数不能满足 表面功能要求时，才附加选用。
在常用的参数值范围（ Ra 为0.025~6.3μm，Rz为 0.100~25μm）内，国家标准推荐优先选用
2、表面粗糙度的代号中数字书写的方向必须按机械制图中 尺寸标注的规定，注意尺寸标注的“30º”禁区内应使用引线引出 后标注。
3、重复要素的表面（齿轮齿面、花键键槽表面），表面粗 糙度的代号只标注一次。
4、表面粗糙度的“其余”代号标注在图样的右上角。
5.4.5 表面粗糙度代（符）号在图样上的标注实例
的间距Smi是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。
1 n
S m n i1 S mi
（2）轮廓的单峰平均间距S 在取样长度内轮廓的单峰间距 S i
的算术平均值（图6-9）。所谓轮廓单峰间距Si是指两相邻 单峰的最高点之间距离投影在中线上的长度。
1 n
S 2 i1 Si
式中：n—轮廓单峰的个数S i —第i个轮廓单峰间距。
表5-2 轮廓算术平均偏差Ra的数值 (μm ）
本课小结
❖ 用以测量或评定表面粗糙度数值大小的基准线 有轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线 。 ❖ 国家标准中，轮廓算术平均偏差Ra 、微观不平 度十点高度Rz 、轮廓最大高度Ry的定义，及它们 三者的测量特点。 ❖ 表面粗糙度数值已经标准化。
5.3表面粗糙度参数其参数值的选用
Ra
1 l
l 0
yxdx
Ra
1 n
第5章表面粗糙度
Jiamusi University 表面粗糙度的设计与检测
§5.4 表面粗糙度符号、代号及其注法
图5.10 粗糙度要求的注写的为位置
(2)位置b处—注写第二个表面粗糙度要求。 (3)位置c处—注写加工方法。
(4)位置d处—注写 所要求的表面纹理和纹理方向，如表5.11所示。 (5)位置d处—注写 所要求的加工余量（mm）。
2. 评定长度 ln— 指测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段最 小的测量长度。 因为表面的峰谷和间距的不均匀性，为了可靠地反映表面粗糙 度轮廓的特性。 规定一段最小的测量长度l 的目的在于：
n
一般 ln＝ 5 lr (连续的) ;
若被测表面比较均匀时，ln < 5 lr ;
ln 若被测表面不均匀时， > 5 lr 。
§5.3 表面粗糙度的设计
Jiamusi University 表面粗糙度的设计与检测
§5.3 表面粗糙度的设计
Jiamusi University 表面粗糙度的设计与检测
§5.4 表面粗糙度符号、代号及其注法
Jiamusi University 表面粗糙度的设计与检测
§5.4 表面粗糙度符号、代号及其注法
Jiamusi University 表面粗糙度的设计与检测
§5.4 表面粗糙度符号、代号及其注法
表面粗糙度要求标 注的内容在图中注写的 位置，见图5.10所示。
图5.10 粗糙度要求的注写的为位置
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）； c — 加工方法；d— 表面纹理和纹理方向； e — 加工余量（mm）。
5.表面粗糙度的测量。(掌握)
Jiamusi University 尺寸公差与圆柱结合精度设计
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测量R a 、 R z 、Rsm 值的取样长度lr与评定长度ln
R a（μm ） R z（μm ） R sm（μm ） lr
（m m）
（0.0006） ＜R a ≤0.02 0.02 ＜R a ≤0.1 0.1 ＜R a ≤2 2 ＜R a ≤10 10 ＜R a ≤80 （0.025） ＜R z ≤0.1 0.1 ＜R z ≤0.5 0.5 ＜R z ≤10 10 ＜R z ≤50 50 ＜R z ≤200 0.01 3＜ R sm ≤0.04 0.04＜ R sm ≤0.13 0.1 3＜ R sm ≤0.4 0.4＜ R sm ≤1.3 1.3＜ R sm ≤4 0.08 0.25 0.8 2.5 8
2 . 评定长度 （ln）
评定长度是指为了合理且较全面地反映整个表 面的表面粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度 时所必需的一段长度，一般，评定长度ln =5 lr ；若 被测表面比较均匀，选ln ＜5 lr ；若被测表面均匀 性差，选ln ＞5 lr 。
国标规定
GB/T 10610-1998《产品几何技术规范表面结构轮 廓法评定表面结构的规则和方法》规定：
2.表面粗糙度附加参数的标注
表面粗糙度的间距参数和混合特性参数为附加参数，幅度参数未标注 时，附加参数不能单独标注。若需要标注附加参数时，应在表面粗糙度的 代号中的f位置标注，数值写在相应的参数代号后面。如：
3.表面粗糙度其它项目的标注
（1）C位置——取样长度的标注 若按标准选用的取样长度，可以省略，否则应按下图（a）方法标注。 （2）b位置——加工要求的标注 如果某表面的表面粗糙度要求由指定的加工方法（如抛光、铣削等） 获得，可以用文字标注，如下图（b） 。 （3）e位置——加工余量的标注 按下图（c）方法标注
（2）轮廓算术平均中线
轮廓算术平均中线指具有理想直线形状并在取样长度 内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将轮廓划分为上下 两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和， 即 F1+ F2+·· n= F’1+ F’2+ ···+ F’n · +F
※ 5.2.2 评定参数
表面粗糙度的评定参数按照微观不平度高度（幅度）、 间距和形状等三个方面的特性来划分。
式中
Xsi ——第 i 个轮廓单元的宽度； m ——在取样长度内所含的轮廓单元的个数。
轮廓单元宽度
3、混合参数（形状参数） ——附加参数
轮廓支承长度率Rmr（c）——是指在给定水平位置c上 轮廓的实体材料长度Ml（c）与评定长度的比率，即
所谓轮廓的实体材料长度Ml（c） ——是指在评定长度 内，一平行于X轴的直线从峰顶线向下移一水平截距c时，与 轮廓相截所得的各段截线长度之和，即
幅度参数Ra 、 Rz 是标准规定必须标注的参数（两者 只需取其一），故又称基本参数。Ra 、 Rz 的数值越大， 则表面越粗糙。
2 .间距参数——附加参数
轮廓单元的平均宽度RSm ——是指在取样长度lr内，轮 廓单元宽度Xs的平均值。 RSm 的数值越大，则表面越粗糙。 （轮廓单元是指一个表面粗糙度轮廓峰和一个轮廓谷的组 合。）用公式表示为：
5.2 表面粗糙度的评定
测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、 评定长度、基准线和评定参数。
5.2.1 取样长度和评定长度
1 . 取样长度（lr）
取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定 的一段基准线的长度，一般应包含五个以上的轮廓 峰和轮廓谷。取样长度的方向与轮廓总的走向一致。 表面越粗糙，取样长度就应越大。 选择取样长度，可以限制和减弱其他的截面轮 廓形状误差，尤其是表面波纹度对表面粗糙度测量 结果的影响。
（4）类比法选用表面粗糙度值 在工程实际中，表面粗糙度和功能的关系十分复杂。一 般尺寸公差、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。设计时可采用经验统计资料，用类 比法来选用。参见表5-10。 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
加工方法 磨削 车削 镗孔 铣削 表面粗糙度Ra /m 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5
（2）从设计角度看
对有装配要求的配合表面、承载交变载荷的表面等，应选较小的表面 粗糙度值；对某些非配合的表面则可以尽量选用较大的表面粗糙度值。
（3）选取参数值的一般原则 （1）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面； （2）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；滚动摩擦表面比滑动 摩擦表面粗糙度值小； （3）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的重 要零件的圆角、沟槽处，应有较小的粗糙度； （4）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重 载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度；间隙 配合比过盈配合的表面粗糙度值小； （5）小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值小； （6）尺寸精度、形位精度要求高时，参数值应相应地取得小； （7）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面，表面粗糙度 参数值应小。
5.4 表面粗糙度符号和代号及其注法
表面粗糙度的评定参数及其数值确定后，还应按GB/T 131-1993 《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》的 规定把表面粗糙度要求正确地标注在零件图上。
5.4.1 表面粗糙度符号
在零件图上表示表面粗糙度的符号如下图所示：
※ 5.4.1 表面粗糙度的代号及其标注
（1）幅度参数的选用：是基本参数，可独立选用。参数值在0.025~6.3μm 的， 优先选用Ra 。参数值＜0.025或＞6.3μm，选用Rz 。 （2）间距参数的选用：不能独立选用，只有当幅度参数不能满足表面的功能 要求时，才选取附加参数作为附加项目。 RSm 主要在对涂漆性能有要求 或冲压成形时选用。
ln
（m m）
0.4 1.25 4 12.5 40
3 .中线（基准线）
中线（也称基准线）是指评定表面粗糙度参数值时所取 的基准 。GB3505-83 《表面粗糙度术语表面及其参数》规 定下面两种中线作为基准线：
（1）轮廓的最小二乘中线（m）
轮廓的最小二乘中线m是指在取样长度内，具有理想直 线形状的基准线，使轮廓上各点到该中线的距离（轮廓偏距） 的平方之和为最小，即 为最小。
（3）混合参数的选用： Rmr（c）主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合 附加选用。
2. 参数值的选用
合理选取表面粗糙度பைடு நூலகம்数值的大小，对零件的工作性能和加工成本具有 重要意义。选用总原则：在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的 参数值（除Rmr（c）外）。
（1）从加工角度看
表面粗糙度的参数值与加工方法联系紧密。表5-7列出了常用加工方法 可能达到的表面粗糙度。主要掌握：
支承长度率曲线
5.3 表面粗糙度参数值及其选用
5.3.1 表面粗糙度的参数值
评定表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国标 GB/T 1031 — 95 《表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列选取。参见P192表52~5-6。应熟记常用参数(R10/3)：
※ 0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5，25，· · · 5.3.2 表面粗糙度的选用原则 1.评定参数的选用
在表面粗糙度符号周围，要求标注有关参数、加工要求和 其他说明等。由表面粗糙度符号和这些数值、规定等，共同组 成表面粗糙度的代号。 表面粗糙度的代号标注方法如下：
a1 、a2——标注表面粗糙度幅度参数值（单位为m ）。 b ——标注表面的最后一道工序的加工方法,渡涂或其他的表面处理方法。 c ——标注取样长度（单位为mm） d ——标注加工纹理方向 e ——标注加工余量（单位为mm） f ——标注表面粗糙度间距参数值（mm）或轮廓的支承长度率
1.表面粗糙度幅度参数的标注
（1）表面粗糙度幅度参数是基本参数，采用 Ra 时，只 标注 Ra 的数值；采用Rz 时，除标注其数值外，还要 在该数值前注出 Rz 。 （2）当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定 值的个数少于总数的16%时，应在图样上标注其上限值 或下限值。 （3）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过 规定值时，应在图样上标注其最大值或最小值。
5.1.1 表面粗糙度的定义
无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻 等方法获得的零件表面，总会存在着具有较小间距 和峰谷的微观几何形状误差。 表面粗糙度的定义:是指加工表面上具有的较小间距 和峰谷所组成的微观几何形状特性。
如下图所示，完工零件的截面轮廓形状是复杂 的，一般包括表面粗糙度,表面波纹度和形状误差， 三者通常按波距来划分：波距小于 1mm 的属于表 面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在 1 ～ 10mm 的属于表面波度；波距大于 10mm 的属于 形状误差。
第5章 表面粗糙度
基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表 面粗糙度的评定、选用、标注及测量。 重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。 难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 操作技能：表面粗糙度的测量。
5.1 表面粗糙度的基本概念
零件的表面粗糙度对零件的工作性能有重大影响。为 了正确评定表面粗糙度和保证互换性，我国发布了 GB/T 3503-2000 《表面粗糙度 术语、定义及其参数》,GB/T 1031-1995 《表面粗糙度 参数及其数值》等国家标准。
1 、幅度参数（高度参数 ） ——基本参数
（ 1 ）轮廓算术平均偏差 Ra 是指在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值，用Ra表示，公式为：
（ 2 ）轮廓最大高度 Rz 是指在取样长度lr内，被测轮廓的最大轮廓峰高Zpmax与 最大轮廓谷深Zvmax之和的高度（两值均为正），即 Rz =Zpmax + Zvmax
R a（μm ） R z（μm ） R sm（μm ） lr
（m m）
（0.0006） ＜R a ≤0.02 0.02 ＜R a ≤0.1 0.1 ＜R a ≤2 2 ＜R a ≤10 10 ＜R a ≤80 （0.025） ＜R z ≤0.1 0.1 ＜R z ≤0.5 0.5 ＜R z ≤10 10 ＜R z ≤50 50 ＜R z ≤200 0.01 3＜ R sm ≤0.04 0.04＜ R sm ≤0.13 0.1 3＜ R sm ≤0.4 0.4＜ R sm ≤1.3 1.3＜ R sm ≤4 0.08 0.25 0.8 2.5 8
2 . 评定长度 （ln）
评定长度是指为了合理且较全面地反映整个表 面的表面粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度 时所必需的一段长度，一般，评定长度ln =5 lr ；若 被测表面比较均匀，选ln ＜5 lr ；若被测表面均匀 性差，选ln ＞5 lr 。
国标规定
GB/T 10610-1998《产品几何技术规范表面结构轮 廓法评定表面结构的规则和方法》规定：
2.表面粗糙度附加参数的标注
表面粗糙度的间距参数和混合特性参数为附加参数，幅度参数未标注 时，附加参数不能单独标注。若需要标注附加参数时，应在表面粗糙度的 代号中的f位置标注，数值写在相应的参数代号后面。如：
3.表面粗糙度其它项目的标注
（1）C位置——取样长度的标注 若按标准选用的取样长度，可以省略，否则应按下图（a）方法标注。 （2）b位置——加工要求的标注 如果某表面的表面粗糙度要求由指定的加工方法（如抛光、铣削等） 获得，可以用文字标注，如下图（b） 。 （3）e位置——加工余量的标注 按下图（c）方法标注
（2）轮廓算术平均中线
轮廓算术平均中线指具有理想直线形状并在取样长度 内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将轮廓划分为上下 两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和， 即 F1+ F2+·· n= F’1+ F’2+ ···+ F’n · +F
※ 5.2.2 评定参数
表面粗糙度的评定参数按照微观不平度高度（幅度）、 间距和形状等三个方面的特性来划分。
式中
Xsi ——第 i 个轮廓单元的宽度； m ——在取样长度内所含的轮廓单元的个数。
轮廓单元宽度
3、混合参数（形状参数） ——附加参数
轮廓支承长度率Rmr（c）——是指在给定水平位置c上 轮廓的实体材料长度Ml（c）与评定长度的比率，即
所谓轮廓的实体材料长度Ml（c） ——是指在评定长度 内，一平行于X轴的直线从峰顶线向下移一水平截距c时，与 轮廓相截所得的各段截线长度之和，即
幅度参数Ra 、 Rz 是标准规定必须标注的参数（两者 只需取其一），故又称基本参数。Ra 、 Rz 的数值越大， 则表面越粗糙。
2 .间距参数——附加参数
轮廓单元的平均宽度RSm ——是指在取样长度lr内，轮 廓单元宽度Xs的平均值。 RSm 的数值越大，则表面越粗糙。 （轮廓单元是指一个表面粗糙度轮廓峰和一个轮廓谷的组 合。）用公式表示为：
5.2 表面粗糙度的评定
测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、 评定长度、基准线和评定参数。
5.2.1 取样长度和评定长度
1 . 取样长度（lr）
取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定 的一段基准线的长度，一般应包含五个以上的轮廓 峰和轮廓谷。取样长度的方向与轮廓总的走向一致。 表面越粗糙，取样长度就应越大。 选择取样长度，可以限制和减弱其他的截面轮 廓形状误差，尤其是表面波纹度对表面粗糙度测量 结果的影响。
（4）类比法选用表面粗糙度值 在工程实际中，表面粗糙度和功能的关系十分复杂。一 般尺寸公差、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。设计时可采用经验统计资料，用类 比法来选用。参见表5-10。 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
加工方法 磨削 车削 镗孔 铣削 表面粗糙度Ra /m 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5
（2）从设计角度看
对有装配要求的配合表面、承载交变载荷的表面等，应选较小的表面 粗糙度值；对某些非配合的表面则可以尽量选用较大的表面粗糙度值。
（3）选取参数值的一般原则 （1）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面； （2）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；滚动摩擦表面比滑动 摩擦表面粗糙度值小； （3）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的重 要零件的圆角、沟槽处，应有较小的粗糙度； （4）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重 载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度；间隙 配合比过盈配合的表面粗糙度值小； （5）小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值小； （6）尺寸精度、形位精度要求高时，参数值应相应地取得小； （7）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面，表面粗糙度 参数值应小。
5.4 表面粗糙度符号和代号及其注法
表面粗糙度的评定参数及其数值确定后，还应按GB/T 131-1993 《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》的 规定把表面粗糙度要求正确地标注在零件图上。
5.4.1 表面粗糙度符号
在零件图上表示表面粗糙度的符号如下图所示：
※ 5.4.1 表面粗糙度的代号及其标注
（1）幅度参数的选用：是基本参数，可独立选用。参数值在0.025~6.3μm 的， 优先选用Ra 。参数值＜0.025或＞6.3μm，选用Rz 。 （2）间距参数的选用：不能独立选用，只有当幅度参数不能满足表面的功能 要求时，才选取附加参数作为附加项目。 RSm 主要在对涂漆性能有要求 或冲压成形时选用。
ln
（m m）
0.4 1.25 4 12.5 40
3 .中线（基准线）
中线（也称基准线）是指评定表面粗糙度参数值时所取 的基准 。GB3505-83 《表面粗糙度术语表面及其参数》规 定下面两种中线作为基准线：
（1）轮廓的最小二乘中线（m）
轮廓的最小二乘中线m是指在取样长度内，具有理想直 线形状的基准线，使轮廓上各点到该中线的距离（轮廓偏距） 的平方之和为最小，即 为最小。
（3）混合参数的选用： Rmr（c）主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合 附加选用。
2. 参数值的选用
合理选取表面粗糙度பைடு நூலகம்数值的大小，对零件的工作性能和加工成本具有 重要意义。选用总原则：在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的 参数值（除Rmr（c）外）。
（1）从加工角度看
表面粗糙度的参数值与加工方法联系紧密。表5-7列出了常用加工方法 可能达到的表面粗糙度。主要掌握：
支承长度率曲线
5.3 表面粗糙度参数值及其选用
5.3.1 表面粗糙度的参数值
评定表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国标 GB/T 1031 — 95 《表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列选取。参见P192表52~5-6。应熟记常用参数(R10/3)：
※ 0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5，25，· · · 5.3.2 表面粗糙度的选用原则 1.评定参数的选用
在表面粗糙度符号周围，要求标注有关参数、加工要求和 其他说明等。由表面粗糙度符号和这些数值、规定等，共同组 成表面粗糙度的代号。 表面粗糙度的代号标注方法如下：
a1 、a2——标注表面粗糙度幅度参数值（单位为m ）。 b ——标注表面的最后一道工序的加工方法,渡涂或其他的表面处理方法。 c ——标注取样长度（单位为mm） d ——标注加工纹理方向 e ——标注加工余量（单位为mm） f ——标注表面粗糙度间距参数值（mm）或轮廓的支承长度率
1.表面粗糙度幅度参数的标注
（1）表面粗糙度幅度参数是基本参数，采用 Ra 时，只 标注 Ra 的数值；采用Rz 时，除标注其数值外，还要 在该数值前注出 Rz 。 （2）当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定 值的个数少于总数的16%时，应在图样上标注其上限值 或下限值。 （3）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过 规定值时，应在图样上标注其最大值或最小值。
5.1.1 表面粗糙度的定义
无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻 等方法获得的零件表面，总会存在着具有较小间距 和峰谷的微观几何形状误差。 表面粗糙度的定义:是指加工表面上具有的较小间距 和峰谷所组成的微观几何形状特性。
如下图所示，完工零件的截面轮廓形状是复杂 的，一般包括表面粗糙度,表面波纹度和形状误差， 三者通常按波距来划分：波距小于 1mm 的属于表 面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在 1 ～ 10mm 的属于表面波度；波距大于 10mm 的属于 形状误差。
第5章 表面粗糙度
基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表 面粗糙度的评定、选用、标注及测量。 重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。 难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 操作技能：表面粗糙度的测量。
5.1 表面粗糙度的基本概念
零件的表面粗糙度对零件的工作性能有重大影响。为 了正确评定表面粗糙度和保证互换性，我国发布了 GB/T 3503-2000 《表面粗糙度 术语、定义及其参数》,GB/T 1031-1995 《表面粗糙度 参数及其数值》等国家标准。
1 、幅度参数（高度参数 ） ——基本参数
（ 1 ）轮廓算术平均偏差 Ra 是指在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值，用Ra表示，公式为：
（ 2 ）轮廓最大高度 Rz 是指在取样长度lr内，被测轮廓的最大轮廓峰高Zpmax与 最大轮廓谷深Zvmax之和的高度（两值均为正），即 Rz =Zpmax + Zvmax