表面粗糙度标准

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4.1 概述
❖ （5）影响零件表面的密封性。静力密封时，粗糙的零件表面之间无法严 密地贴合，容易使气体或液体通过接触面间的微小缝隙发生渗漏。同理， 对于动力密封，其配合面的表面粗糙度参数值也不能过低，否则受压后 会破坏油膜，从而失去润滑作用。
❖ （6）影响机器或仪器的工作精度。表面粗糙度越大，配合表面之间的实 际接触面积就越小，致使单位面积受力增大，造成峰顶处的局部塑性变 形加剧，接触刚度下降，影响机器工作精度和精度稳定性。
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 标准规定：一般应以最小二乘中线作为基准线。但由于在实际轮廓图形 上确定最小二乘中线的位置比较困难，通常在带有计算机的测量系统中， 可由相关的程序来确定。因此，规定可用轮廓算术平均中线代替最小二 乘中线，以便用图解法近似确定最小二乘中线。在实际应用中，最小二 乘中线与算术平均中线相差很小。轮廓算术平均中线的位置，有时也可 用目测估计法确定。
❖ 为了满足对表面不同的功能要求，GB/T3505-2000《产品几何技术规范 轮廓法 表面结构的术语、定义及参数》从微观几何形状的高度、间距和 形状等几个方面的特征规定了相应的特征参数。
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 国标规定采用中线制来评定表面粗糙度，设计时应按国家标准GB/T10311995《表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列选取。
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4.1 概述
❖ （2）影响配合性质的稳定性。对于间隙配合，表面越粗糙，就越容易磨 损，使工作过程中的配合间隙逐渐增大；对于过盈配合，由于压合装配 时会将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈量，降低了过盈配合的连接 强度。上述微观凸峰被磨损或被挤平的现象，对于那些配合稳定性要求 较高、配合间隙量或配合过盈量较小的高速重载机械影响更显著，故适 当的选定表面粗糙度参数值尤为重要。
❖ 4.2.1 表面粗糙度的基本术语
❖ （1）取样长度lr：取样长度是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X 轴 方向上的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取，如图4-2所示。规
定和选择取样长度是为了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。 lr过长，表面粗糙度的测量值中可能包 含有表面波纹度的成分；过短，则不能客观的反应表面粗糙度的实际情
❖ （3）影响零件的疲劳强度。粗糙的零件表面存在较大的微观峰谷，它们 的尖锐缺口和裂纹对应力集中十分敏感，从而使零件的疲劳强度大大降 低。
❖ （4）影响零件表面的抗腐蚀性，比较粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液 体通过微观峰谷渗入金属内层造成表面锈蚀。同时，微观凹谷处容易藏 污纳垢，容易产生化学腐蚀和电化学腐蚀。
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❖ 这条线就是最小二乘中线。 ❖ 2）轮廓算术平均中线：在取样长度范围内，用一条假想线将实际轮廓分
成上下两部分，且使上半部分的面积之和等于下半部分的面积之和，如 图4-3(b)所示。即
F 1 F 3 . .F 2 . n 1 F 2 F 4 . .F 2 . n ❖ 这条假想的线即为轮廓算术平均中线。
4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 我国参照国际标准（ISO），对原表面粗糙度国家标准GB 1031-1983、 GB 131-1983作了修订和增订，新国标有GB/T 3505-2000《 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》和 GB/T 131-1993《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》。
❖ GB/T 3505-2000《 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》 ❖ GB/T 131-1993《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》
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4.1 概述
❖ 4.1.1 基本概念
❖ 零件表面不论是用机械加工方法还是用其他方法获得，都不可能是绝对 光洁平滑的，总会存在着由微小间距和微观峰谷组成的微小高低不平的 痕迹。这是一种微观几何形状误差，称为微观不平度。这种微观几何形 状误差可用表面粗糙度来表达，表面粗糙度越小，表面越光滑。因此， 表面粗糙度是评定零件表面质量的一项重要指标。
❖ 对参数Rc需要辨别高度和间距。除非另有要求，省略标注的高度分辨力
按RZ的10%选取；省略标注的间距分辨力应按取样长度的1%选取。这
两个条件都应满足。
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 2. 与间距特性有关的参数（间距参数）
❖ 轮廓单元平均宽度RSm：在一个取样长度lr内,轮廓单元宽度Xs的平均值。
的距离。
❖ （10）高度和间距辨别力：即应计入被评定轮廓的轮廓峰和轮廓谷的最
大高度和最小间距。轮廓峰和轮廓谷的最大高度通常用RZ或任一振幅参 数的百分率来表示；最小间距则以取样长度的百分率给出。
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 4.2.2 表面粗糙度的评定参数及数值
❖ 为了能够定量描述零件表面微观几何形状特征，在国家标准中规定了表 面粗糙度评定参数及其数值和一般规定。表面粗糙度的评定参数应从轮 廓算术平均偏差(Ra)和轮廓最大高度(RZ)两个主要评定参数中选取。除两 个高度参数外。根据表面功能的需要。还可从轮廓单元的平均线高度Rc、 轮廓单元的平均宽度RSm和轮廓的支承长度率Rmr(c)三个附加参数中选取。
❖ （3）评定表面粗糙度的基准线m：评定表面粗糙度参数值大小时所用的 一条参考线，称为基准线。基准线有以下两种：
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 1）轮廓最小二乘中线：轮廓的最小二乘中线根据实际轮廓用最小二乘法 来确定。在取样长度范围内，使轮廓上各点至该线的距离的平方和为最 小，如图4-3(a)所示。即， n
况，使测得结果有很大随机性。可见，取样长度与表面粗糙度的评定参
数有关，在取样长度范围内，一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。
常用的取样长度的推荐值见表4-1。
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 在一般情况下，测量Ra和Rz时,推荐按表4-1选用对应的取样长度及评定 长度值，此时在图样上可省略标注取样长度值。当有特殊要求不能选用 表4-1中数值时，应在图样上注出取样长度值。
廓谷深ZV之间的距离。如图4-7所示。
Rz Zp Zv
（4-3）
❖ 式中，ZP为轮廓最大峰高；ZV为轮廓最大谷深。
❖ 轮廓最大高度RZ的参数值见表4-3。
❖ （3）轮廓单元平均线高度Rc。在一个取样长度lr内，轮廓单元高度zt的
平均值。如图4-8所示。用公式表示为
Rc
1 m
m i 1
Zti
（4-4）
❖ （4）轮廓单元：一个轮廓峰和与其相邻的一个轮廓谷的组合，称为轮廓 单元，如图4-4所示。
❖ （5）轮廓峰高ZP：即轮廓最高点距中线的距离。 ❖ （6）轮廓谷深ZV：即中线与轮廓最低点之间的距离。 ❖ （7）轮廓单元的高度Zt：即一个轮廓单元的峰高和谷深之和。 ❖ （8）轮廓单元的宽度Xs：即中线与轮廓单元相交线段的长度。
❖ 此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐 射性能、液体和气体的流动阻力、导体表面电流的流通等都会产生不同 程度的影响。综上所述，表面粗糙度在零件的几何精度设计中是必不可 少的项目，是一种十分重要的零件质量评定指标。为了保证零件的使用 性能和寿命，应对其加以合理限制。
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❖ 1.与高度特性有关的参数（幅度参数）
❖ （1）轮廓算术平均偏差Ra 。在一个取样长度lr内，轮廓上各点至基准线 的距离的绝对值的算术平均值。如图4-6所示。
❖ 式中，zR为a轮廓l1r 偏0lr距z（x轮d廓x 上各或点近至似基值准为线的距Ra离）1n； in1zi为zi 第i点（的4-轮2）廓偏
❖ （2）评定长度ln ：评定长度是用于判别被评定轮廓的表面粗糙度特性所 需的X轴方向上的长度，由于零件表面存在不均匀性，规定在评定时它 包括一个或几个取样长度，称为评定长度ln。在评定长度内，根据取样 长度进行测量，此时可得到一个或几个测量值；取其平均值作为表面粗 糙度数值的可靠值。一般情况下，取ln=5lr ，如表4-1所示。当表面比较 均匀时，可取ln<5lr；当表面均匀性较差时，可取ln>5lr 。
如图4-9所示。
1 m
RSm m i1 Xsi
（4-5）
❖ 轮廓单元平均宽度RSm参数的系列值见表4-4。
❖ 3. 与形状特性有关的参数（曲线参数）
❖ 轮廓支承长度率Rmr(c)：在给定水平位置c上，轮廓的实体材料长度Ml (c)
与评定长度ln的比率。如图4-5所示。（注：图4-5只画出了一个取样长度
距（i=1，2，3…n）。
❖ Ra越大，则表面越粗糙。Ra能客观地反映表面微观几何形状的特性，但 因受到计量器具功能的限制，不能用作过于粗糙或太光滑表面的评定参 数。
❖ 轮廓算术平均偏差Ra的参数值见表4-2。
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ （2）轮廓最大高度RZ 。在一个取样长度lr内，最大轮廓峰高ZP和最大轮
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4.1 概述
❖ 4.1.2 表面粗糙度对零件使用性能的影响
❖ 零件表面粗糙度的大小，对零件的使用性能有很大影响，主要表现在如 下几方面：
❖ （1）影响零件表面的耐磨性。表面粗糙度越大，零件工作表面的摩擦磨 损和能量消耗越严重。如果表面越粗糙，配合面之间的有效接触面积减 小，压强增大，磨损就越快；表面越粗糙，摩擦系数加大，由摩擦而消 耗的能量就越大。相反，如果要求表面粗糙度过小，则一方面将增加制 造成本，另一方面加大了金属分子间的吸附力，不利于润滑油的储存， 容易使相互配合的工作表面之间形成干摩擦，使金属接触面产生胶合磨 损而损坏。
第4章 表面粗糙度标准
❖ 4.1 概述 ❖ 4.2 表面粗糙度国家标准 ❖ 4.3 表面粗糙度的选择及其标注 ❖ 4.4 表面粗糙度的测量
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4.1 概述
❖ 表面粗糙度主要是指切削加工过程中由刀具和工件表面之间的强烈摩擦、 切屑分离过程中的物料破损残留以及工艺系统的高频振动等原因在工件 表面上引起的具有较小间距和微小峰谷不平度的微观误差现象。这种表 面微观几何形状误差，对机械零件的配合性质、工作精度、耐磨损性、 抗腐蚀性等有着十分密切的关系，它直接影响到机器或仪器的可靠性和 使用寿命。本章所涉及的国家标准为：
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ （9）在水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml(c)：即在一个给定水平位置
c上，用一条平行于中线的线与轮廓单元相截所得的各段截线长度之和，
如图4-5所示。
用公
式表示为
nFra Baidu bibliotek
Mlc Mli i1
（4-1）
❖ c为轮廓水平截距，即轮廓的峰顶线和平行于它并与轮廓相交的截线之间
上的Ml (c)）
Rmrc
Mlc
ln
（4-6）
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4.2 表面粗糙度国家标准
❖ 由图4-5可见，轮廓的实体材料长度Ml (c)与轮廓的水平截距c有关。轮廓 的支承长度率Rmr(c)应该对应于水平截距c给出。c值多用轮廓最大高度 Rz的百分数表示。具体参数系列值见表4-5。
❖ 轮廓支承长度率Rmr(c)与零件的实际轮廓形状有关，是反映零件表面耐 磨性能的指标。对于不同的实际轮廓形状，在相同的评定长度内给出相 同的水平截距，Rmr(c)越大，则表示零件表面凸起的实体部分就越大， 承载面积就越大，因而接触刚度就越高，耐磨性能就越好。如图4-10(a) 的耐磨性能较好，图4-10(b)的耐磨性能较差。
❖ 如图4-1所示，零件同一表面存在着叠加在一起的三种误差，即：形状误 差（宏观几何形状误差）、表面波度误差和表面粗糙度误差。三者之间， 通常可按相邻波峰和波谷之间的距离（波距）加以区分：波距在10mm 以上属形状误差范围，波距在1~10mm之间属表面波度范围，波距在 1mm以下属表面粗糙度范围。
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❖ （7）影响产品的外观、表面涂层的质量和操作人员的使用舒适性（如机 床的操作手柄）等。
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4.1 概述
❖ （8）影响设备的振动和噪声及动力消耗。当运动副的表面粗糙度参数值 过大时，运动件将会产生振动和噪声，这种现象在高速运转的发动机曲 轴和凸轮、齿轮以及滚动轴承中很明显。显然，配合表面粗糙时，随着 摩擦系数的增大，摩擦力增大，从而动力消耗增加。