互换性与测量技术基础完整版 2020-15-1

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10
表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-2009）
1.评定参数
(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。
Ra 能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性。
Z
Ra
O lr
1l
Ra l 0 y(x)dx
内螺纹 外螺纹：
4.根据螺旋线绕行方向
左旋 逆时针方向旋转拧紧 右旋 常用 顺时针方向旋转拧紧
右旋螺纹
左旋螺纹
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概述：
5. 根据螺旋线头数：
单头螺纹（Single thread）用于连接 双头螺纹（n=2） 多线螺纹（multiple thread ,n≥2）用于传动
从与螺纹轴线相垂直的截面观 察，螺旋线起头的数目就是螺 纹的线数。 在其它条件不变时，单线螺纹 螺纹升角较小，自锁性能好； 多线螺纹螺纹升角大，传动效 率较高。 故连接螺纹常用单线，传动螺 纹常用多线。
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。
6
基本术语和定义
1. 取样长度 l 是测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，一 般应包含5个以上的轮廓峰和谷，取样长度的方向与轮廓 走向一致。
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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
紧密螺纹 用于密封的螺纹连接及气密不拆的螺纹。 使用要求：足够的紧密性，连接可靠
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概述：
2.按牙型
三角形螺纹： 粗牙螺纹：用于紧固件
细牙螺纹：同样公称直径下，螺 三
距较小，自锁性好，适于薄壁和
角 螺
细小零件。
纹
矩形、梯形、锯齿形螺纹
矩 形 螺 纹
梯 形 螺 纹
锯 齿 形 螺 纹
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概述：
3.按位置
2.表面粗糙度的代号 在符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关的规定项目 后形成表面粗糙度的代号。 1)位置a，标注表面结构参数代号、极限值和传输带或取样长度 。在参数代号和极限值间应插入空格。
(2) 位置a和b，注写两个或多个表面结构要求。在位置a注写第 一个，在位置b注写第二个表面结构要求。
(3) 位置c，注写加工方法、表面处理、涂 层等。如车、磨、镀等加工方法。
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表面粗糙度的符号、代号
1. 表面粗糙度的符号 GB/T 131—1993规定，有关表面粗糙度的各项规定按功能 要求给定，并注在符号中相应的位置。 表面粗糙度符号有三种：
a
b
c
a 表示表面可以用任何方法获得；
b 表示表面是用去除材料的方法获得的；
c 表示表面是用不去除材料的方法获得的。
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表面粗糙度的符号、代号（GB/T131-2006）
(2)表面波度：波距l～10mm，是一种中间几何形状误差
。
• 产生原因：切削力的波动、振动等。
(3)形状误差：波距大于10mm，是一种宏观几何形状误差
ຫໍສະໝຸດ Baidu
。
• 产生原因：工件的安装定位误差，机床—刀具—工件相
对不准确及切削力变化。
4
表面粗糙度对零件使用性能的影响
1) 对摩擦和磨损的影响
零件越粗糙，摩擦阻力越大，零件磨损 越快。
2. 评定长度 l n 为合理地反映表面粗糙度的特征，在测量和评定时所规定的 一段最小长度称为评定长度 。l一n 般情况，取 l，n 并5以l 5 个取样长度内的粗糙度的平均值作为评定长度内的粗糙度 值。
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基本术语和定义
取样长度和评定长度
8
基本术语和定义
3. 评定表面粗糙度的基准线（轮廓中线） 1) 轮廓的最小二乘中线
(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；
表面 粗糙度
1
国家标准 GB/T 1031－2009《产品几何技术规范(GPS) 表面粗糙度 参数及其数值》 GB/T 131－2006《产品几何技术规范(GPS) 技 术产品文件中表面结构的表示法》 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 1031－1995《表面粗糙度 参数及其数值 》
b——加工方法、镀覆、涂覆、表面 处理或其他说明等； c——取样长度(mm)，符合规定时可 以省略不注； d——加工纹理方向符号； e——加工余量(mm)； f——粗糙度间距参数或S的参数与数 值(mm)或者支承长度率(%) 。
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表面粗糙度的图样标注
2.表面粗糙度的标注 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被注表面。 代号中数字及符号的注写方向，必须与尺寸数字方向一致。 零件的大部分表面的粗糙度值要求相同时，不必一一标注， 对其中使用最多的一种符号、代号可统一注在图样的右上角， 并加注“其余”两字.
➢ 当表面过于粗糙(Ra＞6.3μm)或太光滑(Ra＜ 0.025μm)时，可选用Rz。 ➢ 当零件材料较软时。 ➢ 如果测量面积很小，可以选用Rz值。 (2) 当表面有特殊功能要求时，为了保证功能要求，提高产 品质量，这时可以同时选用几个参数综合控制表面质量。 ➢ 当表面要求耐磨时，可以选用Ra、Rz和Rmr(c)。 ➢ 当表面要求承受交变应力时，可以选用Rz和Rmr(c) 。
2
表面粗糙度的基本概念
零件表面的几何形状误差
3
表面粗糙度的基本概念
按照表面轮廓误差曲线上相邻波峰或波谷的距离(波距)的
大小，可把误差划分为三类：
(1)表面粗糙度：波距小于1mm，是一种微观几何形状误
差，也称为微观不平度。
• 产生原因：加工痕迹、切屑分离时的塑性变形、工艺系
统中的高频振动、刀具和被加工表面的摩擦。
Zv1 Zv2
Zv5 Zv6
表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-2009）
（3）轮廓单元的平均宽度RSm （间距参数）：
指在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。
用公式表示为
RSm
1 m
m i 1
Xsi
Xs 1
Xs 2
Xs 3
Xs 4
Xs 5
Xs 6
取样长度
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评定参数值（GB/T1031-2009)
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表面粗糙度的选择
参数值的选择 选择原则：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大 的参数值。 一般原则如下： （a）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面； （b）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面； （c）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的 钢质零件圆角、沟槽处、应有较小的粗糙度； （d）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； （e）表面粗糙度应与尺寸公差及形位公差相协调。尺寸及形 位精度要求高时，粗糙度参数值应相应地取得小。
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表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-1995)
1.评定参数 国标规定了6个评定参数，其中3个高度参数为基本参数。 确定表面粗糙度时，可在三项高度参数中选取； 只有当用高度参数不能满足要求时，才选取附加参数。
(1)轮廓算术平均偏差Ｒa
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
螺纹的几何参数对互换性的影响。 中径合格性判断判断条件及标准。 普通螺纹的公差与配合及螺纹标记。
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概述：
一.螺纹的种类及使用要求： 1.按功能：
紧固螺纹（连接螺纹） 用于联接和紧固零件所用。 使用要求：可旋合性(便于装配和拆换)、联接的可靠性
传动螺纹 用以传递力和运动及位移。 使用要求： 传递动力的可靠性，传递位移的准确性
糙度Ra的上限值为3.2μm。
(2) 左端面的表面粗糙度Ra的上限
值为1.6μm。
(3) 直径为φ50mm的圆柱右端面
的表面粗糙度Rz的最大值为1.6μm
。
(4) 内孔表面粗糙度Ra的上限值为
0.4μm。
(5) 螺纹工作面的表面粗糙度Ra的
上限值为1.6μm。
(6) 其余各加工面的表面粗糙度Ra
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微观不平度十点高度Rz和轮廓最大高度Ry
5
5
ypi yvi
Rz i1
i 1
5
Ry y pmax yvmax
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表面粗糙度的参数及选用
在表面粗糙度的评定参数中，Ra、Rz两个高度参数为基本 参数，RSm、轮廓的支承长度率Rmr(c)为附加参数。 (1) 如果没有特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选 用Ra值，但以下情况不宜选用Ra。
根据实际轮廓，用最小二乘法确定的划分轮廓的基准线 ，即在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至该
线的距离平方和为最小，即： l y2dx min 0 Zi(x) 轮廓最小二乘中线 Z
O
lr
X
9
基本术语和定义
2) 轮廓的算术平均中线
在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上下两个部分
，且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即
1 n
Ra
n
i 1
yi
X
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表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-2009） (2) 轮廓最大高度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
取样长度
12
Zp4 Zp5
Zp6 Rp
Rv Zp2
Zv3 Zv4 Zp3
Rz Zp1
对抗腐蚀性的影响
5
表面粗糙度对零件使用性能的影响
4) 对疲劳强度的影响 零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变荷载时，
对应力集中很敏感，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
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
n i 1
yi
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表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-1995)
(2) 微观不平度十点高度Rz
在取样长度内５个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大轮廓
谷深的平均值之和，即 Rz

1 5

5 i 1
y pi

5 i 1
yvi

Rz只反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平钝；
取点不同，所得Rz值不同，因此受测量者的影响较大。
(3) 轮廓最大高度Ry
取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。
Ry =︱ypmax︱+︱yvmax︱
Ry值是微观不平度十点中最高点和最低点至中线的垂直距 离之和，因此它不如Rz值反映的几何特性准确。
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表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-1995)
10 螺纹结合的 互换性 31
第10章 螺纹结合的互换性
10.1 概述 10.2 螺纹几何参数误差对互换性的影响 10.3 普通螺纹的公差与配合 10.4 普通螺纹的检测
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第10章 螺纹结合的互换性
⑴ 了解圆柱螺纹主要几何参数值对互换性的影响 了解圆柱螺纹的公差与配合标准系与结构。 ⑵ 掌握螺纹公差配合在图样上的表达法。掌握圆 柱螺纹结合公差与配合的选用原则和方法。 ⑶ 掌握圆柱螺纹的中径合格性判断条件。 重点：
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表面粗糙度的图样标注（GB/T131-1993）
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表面粗糙度的图样标注（GB/T131-2006）
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表面粗糙度的图样标注（GB/T131-2006）
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表面粗糙度的图样标注（GB/T131-2006）
在形位公差框格上的标注
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习题
将下列要求标注在图上
零件加工均采用去除材料的方法。
(1) 直径φ50mm的圆柱外表面粗
2) 对配合性能的影响
对于间隙配合，相对运动的表面因其粗 糙不平而迅速磨损，致使间隙增大；
对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容 易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使 联接强度降低。
3) 对抗腐蚀性的影响
在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。
实际表面接触情况