第五章-表面粗糙度及其检测
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机械精度设计第五章：表面粗糙度
中线
lr
lr
lr ln
lr
lr
取样长度和评定长度
6．评定长度ln（evaluation length） 用于判别评定轮廓的x轴方向上的长度。 评定长度应包括一个或几个取样长度 。
一般取标准评定长度ln＝5lr。若被测表面比较 均匀，可选ln＜5lr；若均匀性差，可选ln＞5lr。
为充分合理地反映整个表面的粗糙度特性，必须 在多个取样长度上分别进行测量，并取各测得值的 算术平均值。
取样长度和评定长度数值
Ra(µ m) Rz (µ m) lr(mm) ln (mm)
≥0.008~0.02 >0.02~0.10 >0.10~2.0 >2.0~10.0 >10.0~80
≥0.025~0.10 >0.10~0.50 >0.50~10.0 >10.0~50.0 >50.0~320
0.08 0.25 0.8 2.5 8.0
把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。
（1）入s滤波器
确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相 交界限的滤波器。
（2）入c滤波器
确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。
（3）入f滤波器
确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相 交界限的滤波器。 把轮廓分成长波和短波的滤波器。因为原始轮廓有粗糙 度轮廓、波纹度轮廓和波长更长的表面形状误差轮廓
GB/T 3505-2009规定的与评定表面粗糙度有关的部分术语和定义。
部分术语
轮 廓 滤 波 器
坐 标 系
表 面 轮 廓
原 始 轮 廓
粗 糙 度 轮 廓
取 样 长 度
评 定 长 度
中 线
lr
lr
lr ln
lr
lr
取样长度和评定长度
6．评定长度ln（evaluation length） 用于判别评定轮廓的x轴方向上的长度。 评定长度应包括一个或几个取样长度 。
一般取标准评定长度ln＝5lr。若被测表面比较 均匀，可选ln＜5lr；若均匀性差，可选ln＞5lr。
为充分合理地反映整个表面的粗糙度特性，必须 在多个取样长度上分别进行测量，并取各测得值的 算术平均值。
取样长度和评定长度数值
Ra(µ m) Rz (µ m) lr(mm) ln (mm)
≥0.008~0.02 >0.02~0.10 >0.10~2.0 >2.0~10.0 >10.0~80
≥0.025~0.10 >0.10~0.50 >0.50~10.0 >10.0~50.0 >50.0~320
0.08 0.25 0.8 2.5 8.0
把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。
（1）入s滤波器
确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相 交界限的滤波器。
（2）入c滤波器
确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。
（3）入f滤波器
确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相 交界限的滤波器。 把轮廓分成长波和短波的滤波器。因为原始轮廓有粗糙 度轮廓、波纹度轮廓和波长更长的表面形状误差轮廓
GB/T 3505-2009规定的与评定表面粗糙度有关的部分术语和定义。
部分术语
轮 廓 滤 波 器
坐 标 系
表 面 轮 廓
原 始 轮 廓
粗 糙 度 轮 廓
取 样 长 度
评 定 长 度
中 线
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_表面粗糙度及其检测(5.3)
➢ =（纹理平行于标注代号） ⊥（纹理垂直于标注代号）
X（纹理呈两相交的方向） M（纹理呈近似各个方向）
C（纹理呈近似同心圆）
R（纹理呈近似放射状）
P（纹理无方向或凸起的细粒状）
第5章 表面粗糙度及检测
表面粗糙度标注举例
铣
6.3 0.8
3.2
3.2
3.2
(5)
a)
b)
c)
d)
a略中b铣cd）））标取削应理如按如注样)将 方获果标果， 长其 向得需准某 需否 度标 符时要规表 要则 取注 号、标定面 控应 值在 。可注选的 制按为相用加用粗表上0应文工.对糙面8图位字余应m度加所置m标量取要工示。。注(样求纹假方。长按理设法度指方加标时定向工注，的时总取则加 ，余样在工 加量长图方 注为度样法 加5，m上工(如图m省纹)，
第五章 表面粗糙度及检测
1、概述； 2、表面粗糙度的评定； 3、表面粗糙度的标注； 4、表面粗糙度的测量。
第5章 表面粗糙度及检测
5.1 概述
❖ 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准。
第5章 表面粗糙度及检测
❖ 表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距 和微小峰谷的一种微观几何形状误差。它是 在机械加工过程中，由于刀具或砂轮切削后 留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺 系统的高频振动及刀具和被加工表面摩擦等 原因所产生的。
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。
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5章表面粗糙度轮廓及其检测
第五章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
表面粗糙度轮廓及其检测
表面粗糙度轮廓的基本概念 表面粗糙度轮廓的评定 表面粗糙度轮廓的技术要求 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法 表面粗糙度轮廓的检测
HH3A
第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念
一、表面粗糙度轮廓的界定
表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。
将被测工件1放在工作台6的定位块7上，调整工件（或驱动箱4）的倾 斜度，使工件被测表面平行于传感器3的滑行方向。调整传感器及触针
2的高度，使触针与被测表面适当接触。启动电动机，使传感器带动触
针沿工件被测表面滑行。由于被测表面有微小的峰谷，使触针在滑行的 同时还沿轮廓的垂直方向上下运动。触针的运动情况实际上反映了被测 表面轮廓的情况。将触针运动的微小变化通过传感器转换成电信号，并 经计算和放大处理，便可由指示表5直接显示出Ra的大小。
如果需要标注加工余量(设加工总余量为5mm)，应将
其标注见图5-10c。 如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理 方向符号，见图5-10d。标准规定了加工纹理方向符号，如 表5-10所示。
图5-10 表面粗糙度其他项目的标注
图5-11 表面粗糙度代号标注示例
a)不同位置上的标注方法 b)图样标注示例
准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。
二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择
在常用值范围内(Ra为0.025～6.3mm，
Rz为0.1～25mm)，普遍采用Ra作为评定参数。
采用Rz作为评定参数的原因是：一方面，由于触针
式轮廓仪功能的限制，不适应于极光滑表面和粗糙 表面；另一方面，对测量部位小、峰谷少或有疲劳 强度要求的零件表面，选用Rz作为评定参数，方便、 可靠。
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
表面粗糙度轮廓及其检测
表面粗糙度轮廓的基本概念 表面粗糙度轮廓的评定 表面粗糙度轮廓的技术要求 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法 表面粗糙度轮廓的检测
HH3A
第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念
一、表面粗糙度轮廓的界定
表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。
将被测工件1放在工作台6的定位块7上，调整工件（或驱动箱4）的倾 斜度，使工件被测表面平行于传感器3的滑行方向。调整传感器及触针
2的高度，使触针与被测表面适当接触。启动电动机，使传感器带动触
针沿工件被测表面滑行。由于被测表面有微小的峰谷，使触针在滑行的 同时还沿轮廓的垂直方向上下运动。触针的运动情况实际上反映了被测 表面轮廓的情况。将触针运动的微小变化通过传感器转换成电信号，并 经计算和放大处理，便可由指示表5直接显示出Ra的大小。
如果需要标注加工余量(设加工总余量为5mm)，应将
其标注见图5-10c。 如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理 方向符号，见图5-10d。标准规定了加工纹理方向符号，如 表5-10所示。
图5-10 表面粗糙度其他项目的标注
图5-11 表面粗糙度代号标注示例
a)不同位置上的标注方法 b)图样标注示例
准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。
二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择
在常用值范围内(Ra为0.025～6.3mm，
Rz为0.1～25mm)，普遍采用Ra作为评定参数。
采用Rz作为评定参数的原因是：一方面，由于触针
式轮廓仪功能的限制，不适应于极光滑表面和粗糙 表面；另一方面，对测量部位小、峰谷少或有疲劳 强度要求的零件表面，选用Rz作为评定参数，方便、 可靠。
第五章表面粗糙度
4) 配合性质要求越稳定，小间隙配合和受 重载的过盈配合，配合表面的数值小； 5) 防腐性、密封性要求高、外表美观的表 面，粗糙度值应小。 6) 表面粗糙度数值与形位公差的协调关系 7）已有专门标准对表面粗糙度作出要求的， 按标准确定（齿轮齿面）
轴和孔的表面粗糙度参数推荐值
表面粗糙度的符号
表面粗糙度参数及其数值的选择
高度参数的选用
• 一般情况下可从Ra和Rz中任选一个 • 在常用值范围内（Ra为0.025～6.3μm）， 优先选用Ra • 粗糙度要求特别高或低时，选用Rz，用于 测量部位小或有疲劳强度要求的零件表面 的评定
表面粗糙度参数及其数值的选择
少数零件的重要表面，有特殊要求时才附 加选用 间距参数的选用 Sm主要在对涂漆性能，冲压成形时抗裂纹、 抗振、抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等 有要求时选用 形状参数的选用 主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合 附加选用
第五章 表面粗糙度及检测
第5章 表面特征的控制与评定
第五章 表面粗糙度及检测
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
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。 2、表面粗糙度与形状误差和表面波度的区 别： 1）波距小于1mm的属于表面粗糙度 2）波距在1～10mm的属于表面波度 3）波距大于10mm的属于形状误差
二、表面粗糙度的代号
表面粗糙度基本参数的标注
表面粗糙度附加参数的标注
加工纹理方向的符号
表面粗糙度图样上的标注方法
注意事项 1）标注位置：可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们 2）数字书写的方向必须按机械制图中尺寸标准的规定 3）复要素的表面（齿轮齿面、花键键槽表面），代号 4）“其余”代号标注在图样的右上角。
轴和孔的表面粗糙度参数推荐值
表面粗糙度的符号
表面粗糙度参数及其数值的选择
高度参数的选用
• 一般情况下可从Ra和Rz中任选一个 • 在常用值范围内（Ra为0.025～6.3μm）， 优先选用Ra • 粗糙度要求特别高或低时，选用Rz，用于 测量部位小或有疲劳强度要求的零件表面 的评定
表面粗糙度参数及其数值的选择
少数零件的重要表面，有特殊要求时才附 加选用 间距参数的选用 Sm主要在对涂漆性能，冲压成形时抗裂纹、 抗振、抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等 有要求时选用 形状参数的选用 主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合 附加选用
第五章 表面粗糙度及检测
第5章 表面特征的控制与评定
第五章 表面粗糙度及检测
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
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。 2、表面粗糙度与形状误差和表面波度的区 别： 1）波距小于1mm的属于表面粗糙度 2）波距在1～10mm的属于表面波度 3）波距大于10mm的属于形状误差
二、表面粗糙度的代号
表面粗糙度基本参数的标注
表面粗糙度附加参数的标注
加工纹理方向的符号
表面粗糙度图样上的标注方法
注意事项 1）标注位置：可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们 2）数字书写的方向必须按机械制图中尺寸标准的规定 3）复要素的表面（齿轮齿面、花键键槽表面），代号 4）“其余”代号标注在图样的右上角。
第五章_表面粗糙度_新国标
6、表面粗糙度幅度参数的标注
序号 代号
Ra3.2
意
义
1
2 3
用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上 限值为3.2μm 用去除材料的方法获得的表面粗糙度， Ra的上限值为3.2μm
Ra3.2
Ra3.2
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
表面粗糙度幅度参数的标注.1
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
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。
22
1). 轮廓算术平均偏差——Ra
轮廓算术平均偏差是指在取样长度lr内纵坐标Z(x) 绝对值的算术平均值。
z2 z1 lr zn 1
zn
1 lr Ra | Z ( x) | dx lr 0
Ra 1 ห้องสมุดไป่ตู้Zi n i1
n
测得的 Ra 值越大，则表面越粗糙。Ra 参数能充分反映表面微观几何 形状高度方面的特征，一般用电动轮廓仪进行测量，因此是普遍采用 23 的评定参数。
1、正确理解表面粗糙度的含义。
2、了解表面粗糙度对零件功能的影响。
3、理解并掌握有关术语的定义。
4、理解并掌握表面粗糙度评定参数。
5、掌握幅度参数在图样上的标注方法。
6、掌握表面粗糙度的选用。
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、
孔令晓版第五章-表面粗糙度与检测
糙
GB/T 10610-2009 《产品几何技术规范
度 (GPS) 表面结构 轮廓法 评定表面结构的规则和
的 方法》；
评 定
GB/T 1031-2009《产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值》；
基
GB/T 131-2006《产品几何技术规范(GPS)
本 技术产品文件中表面结构的表示法》。 概
标 1．表面结构的图形符号
注
按GB/131-2006，在图样上表示表面
符 结构图形符号有五种，见表所示。
号
及
代
号
公差与测量技术
2．表面结构的代号
符 号
为了明确表面结构要求，除了标注表
、 面结构参数和数值外，必要时应标注补充
代 要求。由表面结构符号和补充要求，共同
号 组成表面结构的代号。
及
标 注
表面结构补充 要求包括：表面
符 结构参数代号；
号 数值；传输带/取
及 代
样长度。
号
公差与测量技术
符
位位置置置aa：c和：注b注写：写表注加面写工结两方构个法的或、单多表一个面要表处求面理。结、标构涂注要
号
层表求或面。其结在他构位加参置工数a注工代写艺号第要、一求极个等限表。值面如和结车传构、输要磨带求、或，
、
位镀取方置等样法加长同d：工度a。注表。在写面如位表。：置面b纹注理写和第方二向个。表面结构
度 零件表面微观几何形状特征的。
的 评
国家标准GB/T 3505-2000规定的评定表面 粗糙度的参数有高度参数、间距参数、混合参
定 数以及曲线和相关参数等。
评 定 参 数
公差与测量技术
互换性与技术测量 第五章_表面粗糙度轮廓及其监测
第五章表面粗糙度轮廓及其监测一、判断题1.Rz参数由于测量点不多，因此在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分。
（对）2.零件的尺寸精度越高，通常表面粗糙度参数值相应取得越小。
（对）3.零件的表面粗糙度值越小，则零件的尺寸精度应越高。
（错）4.利用摩擦原理工作的表面应比非摩擦表面的表面粗糙度数值小。
（错）5.确定表面粗糙度时，通常必须三项高度特性方面的参数中选取。
（对）6.对过盈配合来说，表面粗糙会减小实际有效过盈，降低连接强度。
（对）7.轮廓的算术平均偏差最客观全面的反映了零件表面的粗糙程度。
（对）8.评定表面粗糙度时，规定取样长度是为了使测量方便。
（错）9.轮廓支撑长度率越大，则轮廓承受载荷的面积越大，所以就越耐磨。
（对）10.表面越粗糙，取样长度应越长。
（对）11.轮廓微观不平度的平均间距和轮廓支撑长度率主要用于控制表面加工痕迹的细密度。
（对）13.要求配合精度高的零件，其表面粗糙度数值应大。
（错）14.在加工过程中，刀具进给不规则或回转质量不平衡会形成工件表面波纹度。
（对）15.受交变载荷的零件，其表面粗糙度值应小。
（对）16.符号代表用任何方法获得的表面粗糙度，Ｒa的上限值为3.2。
（错）17.同一加工表面的值肯定大于值。
（对）18.评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度称评定长度，它可以包含几个取样长度。
（对）19.选择表面粗糙度参数值应尽量小。
（错）20.评定表面粗糙度时，规定评定长度是为了减少表面波度的影响。
（错）21.工件表面越粗糙，摩擦系数越大；工件表面越光洁，摩擦系数越小（错）22.国家标准规定经常采用的表面粗糙度幅度参数为轮廓算术平均偏差和轮廓的均方根偏差。
（错）二、填空题1.在同一水平位置上，轮廓支撑长度率数值越大，表示实体材料的长度占评定长度的比率越( )，( )和( )越好。
[答案]大；支撑刚度；耐磨性2.选择表面粗糙度轮廓的评定参数时，应优先使用( )。
[答案]轮廓的算术平均偏差3.用去除材料的方法获得的表面Ra的最大值为3.2，Ra的最小值为1.6，则该表面的粗糙度轮廓应标注为( )。
第五章：表面粗糙度
表面粗糙度的评定参数（一）
国家标准GB3505-83和GB/T1031-95中规定了6个评定 参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数 有2个，形状特性参数有1个，其中高度参数是主要的。 （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
1 l Ra y ( x) dx l 0
表面粗糙度的标注
标注时将其标注在可见轮廓线、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。 高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra” 本身可以省略； 当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出； 当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应 在图中标注上限值和下限值， 当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或 最小值。 取样长度：如按国标选用，则可省略标注； 表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的 加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向 符号见P116表5-10。
表面粗糙度对零件性能的影响
影响零件的耐磨性。 影响配合性质的稳定性。 影响零件的疲劳强度。 影响零件的抗腐蚀性。 影响零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性 能、导电导热性能和胶合强度等也有着 不同程度的影响。
表面粗糙度的基本术语（一）
取样长度l：评定表面粗糙度所规定的一段基准 基准线 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。 L L L L L 评定长度一般按5个取样长度来确定。 n
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.
1_第五章 表面粗糙度
第一节 表面粗糙度的概述
5.对接触刚度的影响
零件表面越粗糙，表面间的接触面积
就越小，单位面积受力就越大，峰顶处的局部塑性变形就
越大，接触刚度降低，进而影响零件的工作精度和抗振性。
6.对结合密封性的影响 粗糙不平的两个结合表面，仅在局部点 上接触，必然产生缝隙，影响密封性。
第二节 表面粗糙度的评定
不同的表面粗糙度数值，其加工方法是不同的，因此，经济效果 也是不同的，在选择表面粗糙度数值时必须予以考虑。
第四节 表面粗糙度的应用及检测
表5-11 各种加工方法所能达到的值(单位：μm)
第四节 表面粗糙度的应用及检测
表5-11 各种加工方法所能达到的值(单位：μm单位压力小的摩擦表面的粗糙
度数值小。
第四节 表面粗糙度的应用及检测
4)承受交变载荷的表面和易引起应力集中的部位，表面粗糙度数 值要求较小。 5)配合性质要求高的配合表面(如小间隙配合)、受重载荷作用的 要求联接强度高的过盈配合表面的表面粗糙度数值应较小。
6)对同一公差等级，小尺寸比大尺寸或轴比孔的表面粗糙度数值
表5-3 取样长度l的数值(单位：mm)
第二节 表面粗糙度的评定
表5-4 取样长度l和评定长度与，，的对应关系
第二节 表面粗糙度的评定
图5-10 轮廓微观不平度的平均间距
2.间距参数 (1)轮廓微观不平度的平均间距Sm 在取样长度l内，轮廓微观不 平度间距的平均值。
第二节 表面粗糙度的评定
第二节 表面粗糙度的评定
图5-8 轮廓算术平均偏差
1.高度评定参数 (1)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(图5-8)。
第二节 表面粗糙度的评定
(2)微观不平度十点高度Rz 在取样长度l内，5个最大的轮廓峰高 的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和(图5-9)。
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表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 概 念
§5-1 概述
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。
基 本 术 语
样长度来确定，即ln＝5l。如图所示及表5-1所 列。
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 术 语
如被测表面加工均匀性较好时 （如车、铣、刨加工表面）小于5l 的评定长度值；
较差时（如磨、研磨）也可选 用大于5l的评定长度值。
互换性与测量技术基础
表 3．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： (1)轮廓最小二乘中线 m 的 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
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 术 语
在轮廓图形上确定最小二乘 中线的位置比较困难，因此通常 用目测估计来确定轮廓算术平均 中线，并以此作为评定表面粗糙 度数值的基准线。
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
评 定 参 数
二、表面粗糙度评定参数
表面粗糙度的评定参数，是用来定量描述 零件表面微观几何形状特征的。 国家标准GB/T1031-1995规定：表面粗糙度 的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 主要评定参数中选取。
基 本 术 语
一条假想线的距离的平方和为最小 y min (见图)，这条假想线就是最小二乘中线。
n 2 i i 1
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 术 语
(2)轮廓算术平均中线 m
在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓 分成上下两部分，且使上部面积之和等于下部 分面积之和，即 F1＋F3＋…＋F2n-1＝F2＋F4＋…＋F2n 这条假想的线即为轮廓算术平均中线。
1)表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越 粗糙，配合表面间的有效接触响配合性质的稳定性。对 间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使 工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说， 由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效 过盈，降低了联结强度。
互换性与测量技术基础
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 观凹谷渗入到金属内层，造成表面锈蚀。 5)表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的 表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接 触面间的缝隙渗漏。
除此三个高度参数外，根据表面功能的需 要，还可从轮廓不平度的平均间距(Sm)、轮廓 单峰平均间距(S)和轮廓支承长度率(tp)三个附 加参数中选取。
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
评 定 参 数
1．轮廓算术平均偏差Ra
在取样长度l范围内，被测轮廓线上各点至 基准线的距离的算术平均值，称为算术平均偏 差Ra，即 1 l
Tolerance Techniques
互换性与测量技术基础
第五章 表面粗糙度及其检测
互换性与测量技术基础
第 五 §5-1 概述 章
§5-2 表面粗糙度的评定
表 §5-3 表面粗糙度在图样中的标注 面 §5-4 表面粗糙度的选择 粗 糙 §5-5 表面粗糙度的检测 度
互换性与测量技术基础
基 本 术 语
糙度的大小相适应(见表5-1)。
§5-2 表面粗糙度的评定
在所选取的取样长度内，一般应包含五个以上的轮廓 峰和轮廓谷。对于微观不平度间距较大的加工表面，应选 取较大的取样长度。
互换性与测量技术基础
表 2．评定长度ln 面 由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为 粗 了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性，规定 糙 在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或 度 几个取样长度，称为评定长度ln 。 的 在评定长度内，根据取样长度进行测量。此 评 时可得到一个或几个测量值，取其平均值作为表 定 面粗糙度数值的可靠值。评定长度一般按5个取
互换性与测量技术基础
表 一、基本术语 面 粗 1．取样长度l 取样长度是指评定表面粗糙度时所规定的一段基准 糙 度 线长度。规定和选择这段长度是为限制和削弱表面波纹度 (波距在1～10mm之间)对表面粗糙度测量结果的影响。 的 l过长，表面粗糙度的测量值中可能包含有表面波纹 评 度的成分；过短，则不能客观地反应表面粗糙度的实际情 定 况，使测得结果有很大随机性。因此取样长度应与表面粗
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 概 念
表面粗糙度是指加工表面所具有 的较小间距和微小峰谷不平度。由于 波距很小，用肉眼是难以区分的，因 此它属于微观几何形状误差。表面粗 糙度越小，则表面越光滑。
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 概 念
表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性 能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 概 念 此外，表面粗糙度对零件的外观、测 量精度也有一定的影响。可见，表面粗糙 度在零件几何精度设计中是必不可少的， 是评定机械零件及产品质量的重要指标之 一。
互换性与测量技术基础
表 面 粗 糙 度 的 评 定
基 本 概 念
为了适应生产技术的发展，有利于 国际间的技术交流及对外贸易，我国参 照国际标准(ISO)，对原表面粗糙度国家 标准GB1031-83、GBl31-83作了修订和增 订，新国标GB/T1031-1995、GB/T13l-93 分别代替旧国标GBl031-83和GBl31-83。