第4章 表面粗糙度

Ra
（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 武 汉 配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度 理 降低。
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（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。
2H
H＝1.4倍的字高
若仅表示需要加工(采用去除材料的方法或不去除材料的方法)，但 对表面粗糙度的其他规定没有要求时，允许只注表面粗糙度符号。
H
表面粗糙度基本符号
图样上表示零件表面粗糙度的符号
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 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）
4.3.2 评定参数值的选用 表面粗糙度评定参数选定后，应规定其允许值。
武 表面粗糙度参数值选用得适当与否，不仅影响零件的 汉 理 使用性能，还关系到制造成本。 工 一般说来，表面粗糙度参数值愈小，零件的工作性能 大 学 愈好，但加工成本上升。 《 互 表面粗糙度参数值的选用原则： 换 性 在满足使用性能要求的前提下，应尽可能选用较大的参 与 数允许值。 测 量 表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国家标准 技 术 规定的参数系列选取。一般指规定上限值，必要时要给出下 》 限值。
2.间距特征参数——沿着评定基准线的方向测量的， 反映表面加工痕迹细密程度。 （1）轮廓微观不平度的平均间距Sm——在取样长度内， 武 轮廓微观不平度的间距的平均值。 n 汉 Sm＝ 1 ∑ Smi 理 n
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i＝1
（2）轮廓的单峰平均间距S——在取样长度内，轮廓的 n 单峰间距的平均值。 1 ∑ Si S＝ n
2.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 武 件影响更大，其影响主要表现在以下几个方面：
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（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 。 磨损量
4.2 表面粗糙度的评定
4.2.1 与评定参数有关的术语及定义
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1.取样长度l（sampling length）——指用于判别具有表面 粗糙度特征的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。
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。 2.评定长度ln（evaluation length）——指评定轮廓所必 须的一段长度，它包括一个或几个取样长度。 ln＝5l
1.表面粗糙度（roughness）——指零件加工表面所具有 的较小间距和和微小峰谷不平度。 表面粗糙度形成的原因： 在加工过程中由于切削分离时金属断裂、切削层残留 面积、刀瘤脱落、鳞刺、受力所产生的金属塑性变形以及 工艺系统高频振动等原因。 表面粗糙度是一种微观几何形状误差，也称为微观不 平度。 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：
i＝1
3.形状特征参数——用轮廓支承长度率tp表示。 轮廓支承长度率tp——在取样长度内，一平行于中线与轮 廓相截所得到的各段截线长度bi之和与取样长度之比。 n 武 1 ∑ bi tp＝ 汉 l i＝1
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与高度特性有关的参数（Ra，Rz，Ry）是标准规定必须 标注的参数，故称为基本评定参数。间距特性参数（Sm，S） 与形状特征参数（tp）称为附加参数，只有零件表面有特殊 使用要求时才选用。
2.附加评定参数的选用
附加评定参数一般情况下不作为独立的参数选用。
只有零件的表面有特殊使用要求时，仅用高度特征参数 武 汉 不能满足零件表面的功能 要求，才在选用了高度参数的基础 理 工 上，附加选用间距特征参数和形状特征参数。 大 一般情况下，对密封性、光亮度有特殊要求的表面，应 学 选用附加参数Sm或S。 《 互 为了使汽车外壳薄钢板具有较好的喷涂结合性和光洁美 换 性 观的外形，规定其高度特征参数Ra（0.9～1.3μm），还应控 与 制间距特征参数S（0.13～0.23mm） 测 量 对耐磨性有特殊要求的表面，应选用附加参数tp。 技 术 》
（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 武 汉 面产生裂纹而损坏。
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（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。 （6）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。
代号
意义
用任何方法获得的表面粗糙度,Ra 的最大值为3.2μm 用去除材料方法获得的表面粗糙 度,Ra的最大值为3.2μm 用不去除材料方法获得的表面粗糙 度,Ra的最大值为3.2μm 用去除材料方法获得的表面粗糙 度,Rz的最大值为3.2μm,Rz的最小值 为1.6μm
3.2
3.2max
3.2
3.2
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（2）微观不平度十点高度Rz——在取样长度内，5个最 大轮廓峰高的平均值与5个最大轮廓谷深的平均值之和。
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∑ ypi ＋ ∑ yvi Rz＝
i＝1
5
5
5
i＝1
（3）轮廓最大高度Ry——在取样长度内，轮廓峰顶线 和轮廓谷底线之间的距离。 Ry＝|ypmax|＋|yvmax|
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4.4 表面粗糙度的标注
GB/T 131—93规定了零件表面粗糙度符号、代号及其 在图样上的注法。图样上所标注的表面粗糙度符号、代号 武 汉 应是该表面完工后的要求。
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4.4.1 表面粗糙度的符号
a1、a2——粗糙度高度参数代号及其 数值 (µm)；参数为Ra时，参数值前不 注符号；参数为Ry或Rz时，参数值前 必须注出相应的参数符号 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)或波纹度（μm）
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d——加工纹理方向符号
4.2.2 评定参数 为了完善地评定零件表面实际轮廓的粗糙程度，需要从 不同方向规定适当的参数。 高度特征参数、间距特征参数、形状特征参数 1.高度特征参数——沿着垂直于评定基准线的方向计量。 （1）轮廓算术平均偏差Ra——在取样长度内，轮廓偏距 绝对值的算术平均值。 Ra＝ 1 ∫l |y（x）| dx l 0
表面粗糙度的代号及其标注位置 e——加工余量(mm) f——粗糙度间距参数值(mm)或轮廓支 承长度率(%)
取样长度2.5mm
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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
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（3）零件表面粗糙度的选择。
（4）表面粗糙度的测量。 通过本章的学习，要求了解表面粗糙度对零件功能的 影响，掌握表面粗糙度的评定标准和参数，以及在图纸上 的标注方式。学会按零件表面的功能要求选择表面粗糙度 值，并会进行表面粗糙度的测量。
4.1 概 述
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4.3 表面粗糙度的选用
4.3.1 评定参数的选用
武 汉 理 工 大 学 《 互 换 性 与 测 量 技 术 》 表面粗糙度评定参数应根据零件的工作条件、使用性能和测量等进 行选择，既要考虑能表针表面的几何特性和表面功能参数，又要考虑表 面粗糙度检测仪器的测量范围和工艺的经济性。
1.高度评定参数的选用
第4章 表面粗糙度
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4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
概述 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的选用 表面粗糙度的标注 表面粗糙度的测量
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（1）表面粗糙度的含义及其对机械零件使用性能的影响。 （2）表面粗糙度的的评定标准和参数。
说
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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；
代号 意义
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 用不去除材料方法获得的表面粗 糙度,Ra的上限值为3.2μm 用去除材料方法获得的表面粗糙 度,Ra的上限值为3.2μm,Ra的下限 值为1.6μm
（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：