第四章 表面粗糙度

从图中看出,三种表面的轮廓最大高度参数相同,但 使用质量显然不同。 可见，只用幅度参数不能全面反映零件表面微观几 何形状误差。
2.对间距参数的选用
附加评定参数一般不能作为独立参数选用，只有少 数零件的重要表面且有特殊使用要求时才附加选用。 轮廓单元的平均间距RSm用于涂漆性能，冲压成 形时抗裂纹、抗震、抗腐蚀、减小流体摩擦阻力等 要求时使用。 支承长度率Rmr（c）主要在耐磨性、接触刚度要 求较高等场合附加选用。
4.4.2 参数值的选用
选用原则是满足功能要求，其次是考虑经济性及工 艺的可能性。 在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能 大些（Rmr（c）除外）。 在具体设计时，一般多采用经验统计资料，用类比 法来选用。 根据类比法初步确定表面粗糙度后，再对比工作条 件做适当调整,这时应注意： 对于同一零件,工作表面的Ra或Rz值比非工作表面 小。 摩擦表面Ra或Rz值比非摩擦表面小。 运动速度高、单位面积压力大以及受交变应力作 用的重要零件的圆角沟槽的表面粗糙度要求应较高
干涉法
利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。 可测出相应的Rz值，其范围0.025～0.8μm。
激光反射法：用激光束以一定角度照射到被测表 面，除小部分光被吸收外，大部分被反射和散射。 三维几何表面测量
Z
Zp
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Rz
X Zv
取样长度Lr
间距参数
轮廓单元的平均宽度RSm:在一个取样长度内轮廓单 元Xs的平均值. m
RSm 1 m

i 1
Xsi
混合参数(形状参数)
轮廓的支承长度率Rmr(c):在给定水平位置C上轮廓 的实体材料长度ML(c)与评定长度的比率。 轮廓的实体材料长度ML（c）:指在评定长度内,一 平行于x轴的直线从峰顶线向下移一水平截距c时, 与轮廓相截所得的各段截线长度之和。
4.3 表面粗糙度的标注
4.31 表面粗糙度的符号
60° 60°
H≈1.4; h — 字高 a-表面可用任何方法获得,当不加注粗糙度参数值或 有关说明时，仅适用于简化代号标注; b-表面是用去除材料的方法获得,如车、铣、钻; c-表面是用不去除材料的方法获得,如铸、锻; d-加一横线用于标注有关参数和说明(适用于上述三 个); e-表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求(适用于 上述三个).
4.1.2 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响
表现在: 对耐磨性的影响:减少了接触面积,比压增大,使磨 损加剧.零件越粗糙,阻力越大,零件磨损越快. 对配合性质的影响: 间隙配合,相对运动的表面迅速磨损,使间隙增大; 过盈配合,表面轮廓峰顶在装配时易被挤平,实际 有效过盈减小,使连接强度降低. 对抗疲劳强度的影响:零件越粗糙,凹痕越深,对应 力集中越敏感. 对接触刚度的影响:零件越粗糙实际接触面积越小, 单位面积压力增大,接触刚度降低. 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,渗入到金属内部,加剧金 属腐蚀.
表面粗糙度基本参数的标注 a1、a2 ：粗糙度幅度参数代号及 其数值（单位m ）； b ：加工要求、镀覆、涂覆、表面 处理或其它说明等； c：取样长度（mm）或波纹度（ m ）； d：加工纹理方向符号； e：加工余量（mm） f：粗糙度间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。 当允许在表面参数粗糙度参数所有实测值中超过规 定值的个数少于总数的16%，需标注粗糙度参数的 上限值或下限值； 当表面参数粗糙度参数所有实测值中不得超过规定 值时，应标注粗糙度参数的最大值或最小值。
4.2 表面粗糙度的评定
4.2.1 基本术语
轮廓滤波器:把轮廓分为长波和短波成分的滤波器。 λc滤波器:确定粗糙度与波纹度成分之间相交界 限的滤波器. 取样长度(Lr):测量或评定表面粗糙度时所规定的 一段基准线长度,它至少包含5个以上轮廓峰和谷。 评定长度(Ln): 在测量和评定 时所规定的一 段最小长度. 一般Ln=5Lr叫 标准长度.
表面粗糙度
课程内容
• 4.1 概述 • 4.2 表面粗糙度的评定 • 4.3 表面粗糙度的标注 • 4.4 表面粗糙度的选用
• 4.5表面粗糙度的测量
4.1 概述
4.1.1 表面粗糙度的定义
指零件表面因加工而形成的微观几何形状误差. 按波距划分: 表面粗糙度：波距小于1mm 表面波纹度：波距在1-10mm 表面形状误差：波距大于10mm。
a
b
c
d
e
表面粗糙度代号
符 号 意 义 及 说 明 表面粗糙度数值注写位置
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。如车、铣、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 不去除材料方法获得。如铸、锻、冲压 变形、热轧、冷轧、粉未冶金等，或者 是用于保持原供应状况的表面。 在上述三个符号的长边上均可加 一横线；用于标注有关参数和说明。 在上述三个符号上均可加一小圆， 表示所有表面具有相同的表面粗糙度 要求。
a1 a2 e d
b
c（f）
a1、a2——粗糙度高度参数 代号及其数值（ μm ）； b——加工要求、镀覆、 表面处理或其它说明等； c——取样长度（mm）或 波纹度（ μm ）； d——加工纹理方向符号； e——加工余量（mm）； f——粗糙度间距参数值（mm） 或轮廓支承长度率。
4.3.2 表面粗糙度的代号及其注法
配合性质要求高的配合表面、受重载荷作用的过 盈配合表面的表面粗糙度要求较高。 尺寸公差值和形位公差值越小，表面粗糙度的Ra 或Rz值越小； 同一公差等级时,轴的粗糙度Ra或Rz值应比孔小。 要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面粗糙 度要求较高。 凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定的,应 按规定确定其参数值。 尺寸公差、表面形状公差小时,表面粗糙度要求 也高,它们之间有一定的对应关系.
支承长度率曲线:支承长度率是随水平截距的大小 而变化的关系曲线,反应表面耐磨性的功效. 间距参数RSm与混合参数Rmr(c)称为附加参数.
4.2.3 评定参数的数值规定
一般情况下测量Ra和Rz时，推荐按表4.5选用时,在 图样上可省略标准取样长度值;不按表4.5选取时, 应在图样上标注出取样长度值。
4.5 表面粗糙度的测量
目前，常用的测量方法有： 比较法： 将被测表面与已知其评定参数值的粗糙度样板相 比较.多用于车间,评定表面粗糙度值较大的工件. 光切法：利用光切原理,用双管显微镜测量.常用 于测量Rz为0.8～80μm。
针描法：利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过, 被测表面的微观不平度将使触针做垂直方向的位移, 再通过传感器将位移量转换成电量,经信号放大后送 入计算机,在显示器上示出被测表面粗糙度的评定参 数值。 有电感式轮廓仪、电容式轮廓仪、压电式轮廓仪等。 显示Ra为0.02～5μm。
其余
25 30°
30°
注在可见 轮廓线上
注在尺寸界线的 延长线上
注在轮廓 线的延长 线上
注在尺寸界线上
4.4 表面粗糙度的选用
4.4.1 评定参数的选用
1.对幅度参数的选用 当粗糙度Ra为0.025～6.3μm,优选Ra。 Rz通常用光学仪器(双管显微镜或干涉显微镜)测 量;或Ra<0.025 μm或Ra>6.3 μm;或测量部位小、 峰谷小或有疲劳强度要求的零件表面的评定.
4.2.2评定参数
为满足对零件表面不同的功能要求,GB/T3505-2000 从表面几何形状幅度、间距和形状等三个方面的特 征，规定了相应的评定参数。 1.幅度参数(高度参数) 评定轮廓的算术平均偏差Ra：在一个取样长度内 纵坐标值Z(x)绝对值的算术平均值。
轮廓的最大高度Rz
在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷 深Zv之和的高度。 Rz = Zp + Zv
3.2
3.2 1.6
Rz3.2
Rz3.2
表4.7 表面粗糙度幅度(高度) 参数的标注(GB/T 131-1993)
表面粗糙度附加参数的标注
在幅度参数未标注时,附加参数不能单独标注。 如需标注RSm值或Rmr(c)值时,数值写在相应代号的后面。
按标准选用对应的取样长度时，在图样上可省略标注；否则 按a标注取样长度0.8mm。 由指定的加工方法获得的表面粗糙度，按b标注。 需标注加工余量（7mm）按c标注。 需控制表面加工纹理方向按d标注。
表面粗糙度其他选项的标注
表4.8 加工纹理方向的符号 （GB/T 131-1993）
4.3.3 表面粗糙度图样上的标注方法
•符号的尖端必须从材料外指向表面。 •注在螺纹直径上的符号表示螺纹工作表面的粗糙度 •在同一图样上，每一表面只标注一次符号、代号， 并尽可能靠近有关的尺寸线。 •当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其 符号、代号可在图样的右上角统一标注，其高度应 是其他表面所注代号和文字的1.4倍。
轮廓中线:用轮廓滤波器λc 抑制了长波轮廓成 分相对应的中线, 是具有几何轮廓形状并划分轮廓 的基准线。 基准线有两种: 1）轮廓最小二乘中线（m）：在取样长度内,使轮廓 线上各点轮廓偏距zi的平方和为最小的线。 2）轮廓算术平均中线:在取样长度内,划分实际轮廓 为上、下两部分,且使上下两部分面积相等的线。 通常用目 测法估计 确定算术 平均中线。
表面粗糙度参数的单位是m。 注写Ra时,只写数值； 注写Rz时,应同时注写Rz和数值。 只注一个值时，表示为上限值； 注两个值时，表示为上限值和下限值。
代号 3.2 意 义 代号 3.2 意 义 用任何方法获得的表面粗 糙度，Ra的上限值为3.2 m。 用去除材料的方法获得的 表面粗糙度，Ra的上限值 为3.2 m。 用任何方法获得的表面粗 糙度，Rz的上限值为3.2 m。 用不去除材料的方法获得 的表面粗糙度，Ra的上限 值为3.2 m。 用去除材料的方法获得的 表面粗糙度，Ra的上限值 为3.2 m，下限值为1.6 m。 用去除材料的方法获得的 表面粗糙度，Rz的上限值 为3.2 m。