第五章-表面粗糙度-新国标

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5.2 表面粗糙度的评定
一、轮廓滤波器
（1） λs滤波器（短波滤波器） 确定表面粗糙度 与比它更短的波之间相交界限的滤波器。
（2） λc滤波器（长波滤波器） 确定表面粗糙度 与波纹度成分之间相交界限的滤波器。
（3） λf滤波器 确定波纹度与比它更长波成分之 间相交界限的滤波器。
表面粗糙度的评定
器的截止波长值
之 间的波长范围
Hale Waihona Puke Baidu
。长波滤波器的
截止波长值就是
取样长度lr。
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（ λs ）还是长波（ λc =lr ）。
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。
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5.3 表面粗糙度的标注
一， 表面粗糙度符号
符号上边加一横线， 标注有关参数及说明
表示视图上构成封闭 轮廓的各表面具有相同 的表面粗糙度要求
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二， 表面粗糙度标注代号
加工纹理方向符号
加工方法
c a 幅度参数代号及数值
加工余量 e
d b 附加参数符号及数值
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表面粗糙度要求在图形中注法
表面粗糙度轮廓单一要求标注示例
Ra
1 n
n
Zi
i1
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
的评定参数。
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2) 轮廓最大高度——Rz
轮廓最大高度是指在一个取样长度lr内，最大轮廓峰
高和最大轮廓谷深之和。
Rz=Rp+Rv
最大高度Rz
Y
中线
X
本章结构
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概述 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的标注 表面粗糙度的选择 表面粗糙度的测量
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5.1 概述
5
5.1 概述
一、表面粗糙度的界定
截面轮廓误差放大曲线
表面粗糙度成分
波纹度成分
形状误差成分
λ<1mm
表面粗糙度
λ>10mm
形状误差
1mm<λ<10 mm 表面波纹度
• 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) 。
• 1.术语及定义 • (1) c滤波器：
是确定粗糙度与波纹度成分之间相 交界限的滤波器。而滤波器是除去 某些波长成分而保留所需表面成分 的处理方法。当测量信号通过c滤 波器后将抑制波纹度的影响。
• (2) 粗糙度轮廓： 是对零件表面的原始轮廓采用c滤 波器抑制长波成分以后形成的轮廓 。
第5 章 表面粗糙度及其检测
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➢课时数：2课时 ➢重点：表面粗糙度概念 ➢难点：表面粗糙度与表面宏观几何形状误差、
表面波度的区别
新课导入： 切削加工的零件，不仅有尺寸精度和形位公差
的要求，而且有表面质量的要求。表面质量影响 零件的使用性能。表面粗糙度就是用来衡量零件 表面质量的。
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基本要求
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。
平行于X轴的线与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之和，
与评定长度ln的比率。
n
Mlc Mli i 1
Rmr c Ml c
ln
ln
Ml1
Mli
Mln
c Rz
m
Ml1
a) b) c)
ln
Mli
Mln
c
m
b
c
b
c
b
c
Rz
表轮 面廓 耐支 磨承 性长 指度 标率
： 可 反 映
Rmr(c)值大，表示该轮廓的凸起实体部分较多，即起支承载荷作用的长度 上，接触刚度高，承载能力及耐磨性也好。
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。
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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
第4章 表面粗糙度及检测
区别：并没有严格的界限，通常以波距或波距与波高之比 的值来区别。
波距（L） 波距与波高之比（L/H）
表面形状误差 ＞10mm
＞1000
表面波度
1～10mm
50～1000
表面粗糙度
＜1mm
＜50
动画显示
( 2) 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。
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5.2 表面粗糙度的评定
四、评定参数
1. 高度评定参数
1).轮廓算术平均偏差——Ra
2).轮廓最大高度—— Rz
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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。
lr
z2 z1
zn1 zn
Ra
1 lr
lr | Z (x) | dx
0
Rp Rz Rv
L
注意：在旧标准中也有轮廓最大高度，其符号为Ry。旧标准中微观不平度 十点高度Rz，在新标准中已取消。但是我国当前使用的一些测量仪器大多 是测量旧标准中的Rz ，因此，当采用现行的技术文件和图样时必须注意它 们的区别。
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2.间距参数(附加评定参数)
附加评定参数 Rsm
轮廓单元的平均宽度是指在取样长度 单元宽度Xs的平均值。其计算式为：
(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”和 “ L” 的标注。若为单向下限值，则必需加注“ 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
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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。
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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。
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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： S＜1mm 为表面粗糙度轮廓；
间距 S
1≤S≤10mm为表面 波纹度轮廓； S＞10mm为 f形状.。
表面粗糙度轮廓的产生：
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。
3
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
序号 代号
意义
4
URa3.2 用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra LRa1.6 的上限值为3.2μm， Ra的下限值为1.6μm
5
Rz3.2 用任何方法获得的表面粗糙度，Rz的上限 值为3.2μm
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
轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线 。即：F1+F2+…+Fn= G1+G2+…+Gn
F1
F2
y=f(x)
0
G1
G2
F1+F2+…+Fn= G1+G2+…+Gn
L
Fn
x Gm
5.2 表面粗糙度的评定
2、取样长度和评定长度
基准线
l
lll
l
ln
1、取样长度lr——规定的测量长度0.08、0.25、0.8、2.5、 8，是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段长度。
• 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) ;
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5.1 概述
二、表面粗糙度对零件工作性能的影响 (1) 影响摩擦和磨损——Ra↑，f↑，磨损↑； (2) 影响配合性能——间隙配合磨损后X↑，过盈 配合挤压后影响有效过盈Y↓； (3) 影响疲劳强度——凹痕应力集中； (4) 影响抗腐蚀性——谷底渗入腐蚀； (5) 影响接触刚度——表面局部接触； (6) 影响接合面的密封性——缝隙油气渗漏等。
(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。
(3)形状误差 ：零件表面中峰谷的波 长和波高之比大于1000的不平程度属于 形状误差。
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(2) 位置b处—注写第二个（附加参数）表面粗糙度轮廓要求。 (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。 (5) 位置e处—注写 所要求的加工余量（mm）。
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加工纹理符号及说明
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三、极限判断规则及标注
(1) 16%规则 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％。 默认规则，图样不标
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。
实际表面轮廓 粗糙度轮廓
λ 波纹度轮廓
宏观形状轮廓
5.2 表面粗糙度的评定
中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线
取样长度和评定长度
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5.2 表面粗糙度的评定
二、评定基准
1.轮廓的最小二乘中线
n
z2 min i
Y
轮 廓
i 1
ln
l
偏
zi
距
轮廓总的走向
轮廓的最小二乘 中线
X
（2）轮廓算术平均中线m ：在取样长度内，将实际
④ 评定长度的标注：如果默认的评定长度( 5lr )时，可省略标注。如
果不等于5lr时,则应注出取样长度的个数。
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表面粗糙度的单一要求标注示例
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上图中所 示上限为“16％规则”，下限为“最大规则” 。为了避免误解，在参数 代号和极限值之间插入一个空格。
表面粗糙度轮廓评定参数共 4个：
基本参数 2个
附加参数 (辅助参数)
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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5.3 表面粗糙度的标注
一， 表面粗糙度符号 任何方法获得表面
无补充说明不 能单独使用
用去除材料方法获得表面
用不去除材料的方法获得的表面
（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。
6、表面粗糙度幅度参数的标注
序号 代号
意义
1
Ra3.2 用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上 限值为3.2μm
2
Ra3.2 用去除材料的方法获得的表面粗糙度， Ra的上限值为3.2μm
lr
上
内，轮廓
Rsm
1 n
n i 1
X si
式中：Xsi — 含有一个轮廓峰（与中线有交点的峰）和相邻 轮廓谷（与中线有交点的谷）的一段中线长度。
n — 在取样长度内间距Xsi的个数。
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3.相关参数（附加评定参数）
轮廓支承长度率Rmr(c)：是指在给定水平截面高度c上轮廓的
实体材料长度Ml（c），即在一个给定水平截面高度c上用一条
参照国际标准（ISO），对原有表面粗 糙度国家标准（GB1031—83、GB131—83 ）作了修订和增订，新国标为GB/T35052000、GB/T1031—1995、GB/T131—1993 。
一、基本概念 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。