第五章 表面粗糙度及检测

Rmr (c) bi / ln Ml (c) / ln
i 1
n
轮廓截面 高度C:
C = Rz %
图5.8 轮廓的支承长度率 16
5.2.3 表面粗糙度轮廓的参数数值
表5.1～5.5摘自GB/T1031-2009
表5.1 Ra 的数值( μm)
0.012
0.025 0.050 0.100
10
（1）轮廓最小二乘中线(m)— 在lr内，使轮廓上各点至该线的距离Zi平 方和为最小。 n lr 2 2 Z ( x)dx Z i min 0 i1


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（2）轮廓算术平均中线— 在 lr 内， F1 F2
... Fi Fi
1
n
S1 S2 ... S j S j
ln > 5 lr 。
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3. 长波和短波轮廓滤波器的截止波长 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。
从短波截止波长到长波截止波长这两个极 限值之间的波长范围成为传输带。
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4. 中线— 中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的 基准线（图5.4所示）。
图5.4 取样长度和评定长 度
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二、 表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响 1. 对摩擦和磨损的影响 表面不是越光越好。 2. 对配合性质的影响 3. 对抗疲劳强度的影响 4. 对抗腐蚀性的影响 另外，对密封性、 接触刚度和零件的外 观等都有很大影响。
图5.2
6
§2 表面粗糙度的评定
5.2.1 基本术语 1. 取样长度 lr — 测取样长度是指测量或评定表面粗糙度轮 廓时规定的一段基准线长度。 为什么要规定测取样长度lr ？ （1）为了限制或减弱表面波纹度轮廓， （2）排除形状误差等， 对表面粗糙度轮廓测量的影响。
的Ra(或Rz)值要小于大尺寸。
选用方法一般采用类比法, 参考表5.6～5.8。
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44
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§5 表面粗糙度的测量




比较法 光切法 感触法 干涉法
课堂练习
试将下列要求标在图上： (1) 大端圆柱面：尺寸要求为φ４5 h7 mm ， 并采用包容要求，
表面粗糙度Ｒa的上限值为0.8μｍ； (2) 小端圆柱面：尺寸为φ25±0.007mm， 圆度公差为0.01mm， Rz的 最大值为1.6μm，其余表面Ｒa 的上限 值均为6.3μｍ。
Ra 12.5
（a) 特殊符号
(b) 标注示例
图 35
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4、 综合标注示例
（1） 图12.3为减速器输出轴的零件图，其上标注了尺寸及其公差带代号、几何公差和 表面粗糙度轮廓要求。
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§4 表面粗糙度数值的选择
一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容
在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须 标注幅度参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取 样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不 标注）、极限值判断规则（若默认采用16%规则，则不 标注）。 必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及方向、 加工余量、附加的RSm等。
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2. 评定长度 ln— 评定长度是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。 为什么要规定一段最小的测量长度ln ？ 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。 一般 ln＝ 5 lr (连续的) ; 若被测表面比较均匀时， ln < 5 lr ;
若被测表面不均匀时，
二、表面粗糙度参数的选用
1.评定参数的选用 （1）幅度参数（高度参数）的选用 —
即基本参数的选用 一般情况下从 Ra 和 Rz 中任选一个。
但普遍采用Ra，因为它反映表面粗糙度特 性的信息量大和用轮廓仪测量容易。 Rz 用于极光滑表面和粗糙表面，一般用 双管显微镜测量。
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（2）间距参数和混合参数的选用—
（c）图为用于去除材料的完整图形符号。 （d）图为用于不去除材料的完整图形符号。
（a）
（b）
（c）
（d）
图5-8
二、表面粗糙度轮廓技术要求在完整图形 符号上的标注
1. 表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符 号上的标注位置
在完整图形符号的周围标注评定参数的符号及极限值 和其他技术要求。各项技术要求应分别标注在该符号周 围的指定位置上。 在周围标注了技术要求的完整图形符号称为表面粗糙 度轮廓代号，简称粗糙度代号。
1
m
12
5.2.2 评定参数 1.幅度参数（高度参数） （1）轮廓的算术平均偏差 Ra — 在lr内，纵坐标值Z(x)的绝对值的算术 平均值(见下图）。
Ra 1 Z ( x) dx lr 0
lr
Ra 1 Zi n i1
n
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（2）轮廓的最大高度 Rz
在lr内
Rz Z P max Z V min
图5-10
（2）同时标注上、下限值（图5-11）
图5-11
3. 极限值判断规则的标注
（1）16%规则（图5-10、图5-11）
16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。 若采用，则图样上不需注出。
（2）最大规则（图5-12、图5-13）
在幅度参数符号Ra或Rz的后面标注一个“max”的标记。
位置a：下列符号和数值排成一行
上、下限值符号 传输带数值/幅度参数符号 评定长度值 极限值判断规则(空格) 幅度参数极限值(μm)
位置b：附加评定参数（如RSm，mm） 位置c：加工方法 位置d：表面纹理 位置e：加工余量（mm）
图5-9
2. 表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注
（1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图5-10）
Ra 12.5
Φ50h 7 图 29
Ra 6.3
③ 可标注在 几何公差框格的上方，如图30所示。 ④ 标注在 几何公差框格上面注出了特征尺寸的上方, 如图31所示。
这两种标注的 含义是什么？
图30
图31
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3. 简化标注
（1） 某些表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求时,相同要求的 标注在标题栏
附近， 如图32所示。 (2) 某零件全部表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求的标注，如图 33 所示。
0.025
0.050
0.40
0.80
6.3
12.5
表 5 . 4 Rsm(c)(℅) 的数值 ( mm)
10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90
轮廓截面高度c用微米或Rz的百分数表示。
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表面粗糙度轮廓评定参数共 4个： 基本参数 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
0.20
0.40 0.80 1.60
3.2
6.3 12.5 25
50
表5.2 Rz 的数值( μm)
0.025 0.050 0.100 0.20 0.40 0.80 1.60 3.2 6.3 12.5 25 50 100 200 400 800 1000
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表 5.3 Rsm 的数值 ( mm)
0.006 0.0125 0.100 0. 20 1.60 3.2
—— 与尺寸的注写和
读取方向一致
图 23
33
（2） 代号的标注方法 ① 标注在轮廓线或其延长线上和用箭头或带黑点(24
图 25
图 26
图 27
34
② 在不引起误解的前提下，可标注在特征尺寸线上，如图28、29 所示。
Φ 50H8
图 28
2个 附加参数
(辅助参数)
2个
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在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度 轮廓要求，按需要选择Ra或Rz标注。 RSm 属于附加评定参数，只能与Ra或Rz同 时选用，不能独立采用。
§3表面粗糙度的符号及标注
一、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整 图形符号
绘制机械零件图时，需要使用1个基本图形符 号和3个完整图形符号，来标注表面粗糙度轮廓各 种不同的技术要求。 （a）图为基本图形符号。 （b）图为用于任何工艺的完整图形符号。
即附加参数的选用 有特殊使用要求时,才附加选用 Rsm和 Rmr(c)。 Rsm — 用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时； Rmr(c)— 用于对耐磨性和接触刚度等有要求时， 但同时要给出轮廓截面高度C值。
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2. 参数值的选用 参数值的选用主要根据功能要求，其次考虑经 济性和工艺的可能性。原则是：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。 选用时应注意符合以下原则： （1）同一零件上，工作表面的Ra(或Rz)值小 于非工作表面； （2）摩擦表面的Ra(或Rz)值小于非摩擦表面； （3）过盈配合表面的Ra（或Rz）值小于间隙 配合的表面； （4）配合性质要求高的配合表面、受重载荷作 用的过盈配合表面Ra(或Rz)值要小；
需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号 （图5-16）进行标注。
图5-16
6. 附加评定参数和加工方法的标注
需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注示 例见图5-17。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完 整图形符号上标注的示例。
图5-17
7. 加工余量的标注
图5-18
31
32
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5. 参看带孔齿坯图 5.16，试将下列的表面粗糙度轮廓的技术要求标注在图上 （未指明要求的项目皆为默认的标准化值）。 （1）齿顶圆a的表面粗糙度轮廓幅度参数Ra的上限值为2μm；
2. 间距参数 轮廓单元: 一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合(图5.7)。 轮廓单元宽度: 中线与一个轮廓单元相交线段的长度。 轮廓单元的平均宽度 Rsm: 在 lr 内，轮廓单元宽度Xsi的平均值。