第5章 表面粗糙度
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第五章表面粗糙度
图4 -9 不同形状轮廓的支承长度 轮廓的支承长度率 Rmr (c) 是反映零件表面耐磨性能的指标 , 零件(b)的 Rmr (c) 数值比零件(a)大，其表面耐磨性能好。
(二)GB/T 3505—2000 与GB 3505—1983 两标准中基本术语与参数符号的比较
表面粗糙度新旧标准基本术语与参数符#39; i i 1
算术平均中线 F1
F2
Fi
F1′
F2′
Fi′
lr
图4-5表面粗造度轮的算术平均中线
三、 表面粗糙度评定参数
（一）表面粗糙度评定参数 1.轮廓的算术平均偏差
在一个取样长度lr内，被测轮廓线上各点到中线纵坐标绝 l 1 对值的算术平均值，记为 Ra Ra y dx
第五章 表面粗糙度
主要内容： 1、表面粗糙度的概念；
2、表面粗糙度的评定参数；
3、表面粗糙度的代号； 4、表面粗糙度的选择及标注；
表面粗糙度的相关标准
GB/T 3505—2000《产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术语、定义及参数》； GB/T 18618—2002《产品几何技术规范（GPS）表面结 构轮廓法图形参数》； GB／T1031—1995《表面粗极度参数及其数值》； GB／T 131—1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及 其注法》。 GB/T 10610—1998《产品几何技术规范表面结构轮廓法 评定表面结构的规则和方法》。
1.一般选择原则 1）同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度 参数值。 2）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚动摩擦表面比滑 动摩擦表面的粗糙度数值要小；运动速度高、单位压力大的摩擦表面， 应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。 3）有循环载荷的表面及易引起应力集中的部分（如圆角、沟槽）， 表面粗糙度参数值要小。 4）配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以及要求连 接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。 5）配合性质相同，零件尺寸越小则表面粗糙度参数值应越小；同一 精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。
第5章表面粗糙度
23
表面粗糙度的参数值选用
参数值的选用方法 类比法 一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也
小，但不存在确定的函数关系。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系：
（设形状公差为T，尺寸公差为IT） 若T≈0.6 IT，则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT
T≈0.4 IT，则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT T≈0.25 IT，则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT，则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T
(4) 位置d，注写所要求的表面纹理和纹理 的方向，如“＝”、“X”、“M”等。
(5) 位置e，注写加工余量。
26
27
28
表面粗糙度的符号、代号（GB/T131-1993）
2.表面粗糙度的代号 在表面粗糙度符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关 的规定项目后就形成了表面粗糙度的代号。
a1\a2 —— 粗糙度高度参数代号及其数值 (单位：µm)； 参数为Ra时，参数值前不注符号；参数为Rz或Ry时，参数值前 必须注出相应的参数符号；
两表面间只有一部分面积接触，一般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
两粗糙表面只在局部点接触，中间有缝隙，影响密封性。 7) 对零件其他性能的影响
表面粗糙度对零件测量精度、流体流动的阻力，以及零件 外形的美观等都有很大的影响。
(1)轮廓算术平均偏差Ｒa
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
18
表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-1995)
表面粗糙度的参数值选用
参数值的选用方法 类比法 一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也
小，但不存在确定的函数关系。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系：
（设形状公差为T，尺寸公差为IT） 若T≈0.6 IT，则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT
T≈0.4 IT，则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT T≈0.25 IT，则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT，则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T
(4) 位置d，注写所要求的表面纹理和纹理 的方向，如“＝”、“X”、“M”等。
(5) 位置e，注写加工余量。
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表面粗糙度的符号、代号（GB/T131-1993）
2.表面粗糙度的代号 在表面粗糙度符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关 的规定项目后就形成了表面粗糙度的代号。
a1\a2 —— 粗糙度高度参数代号及其数值 (单位：µm)； 参数为Ra时，参数值前不注符号；参数为Rz或Ry时，参数值前 必须注出相应的参数符号；
两表面间只有一部分面积接触，一般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
两粗糙表面只在局部点接触，中间有缝隙，影响密封性。 7) 对零件其他性能的影响
表面粗糙度对零件测量精度、流体流动的阻力，以及零件 外形的美观等都有很大的影响。
(1)轮廓算术平均偏差Ｒa
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
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表面粗糙度的评定参数及其数值（GB/T1031-1995)
第5章 表面粗糙度
5.3 表面粗糙度的测量
针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度 电动轮廓仪
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例
轴和孔的表面粗糙度参数推荐值
二、表面粗糙度符号、代号及其标注 （一） 表面粗糙度的符号 GB/T131--93
（二）表面粗糙度代号 GB/T131—93
a1，a2——粗糙度高度参数代号及其数值（um）； b——加工要求，镀覆、涂覆、表面处理或其他说明； c——取样长度（mm）或波纹度（um） d——加工纹理方向符号； e——加工余量（mm） f——粗糙度间距参数（mm）或轮廓支承长度率
5.1 表面粗糙度的评定
（1）主要术语及定义2 o 中线 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线
5.1 表面粗糙度的评定 （2）评定参数及数值
评定参数应从轮廓算术平均偏差Ra 、微观不平度十点高度Rz和轮廓最大 高度Ry三个高度评定参数中选取，是基本的评定参数： o 轮廓算术平均偏差Ra 在取样长度 l内，轮廓偏距绝对值的算术平均值
对零件的使用有重要影响 • 配合 影响测量的准确性，使配合性质不稳定 • 摩擦和磨损 增大摩擦系数，越容易磨损 • 疲劳 • 抗腐蚀性 • 密封性、美观
5.1 表面粗糙度的评定
GB/T3505—2000 （GB3505—83） 表面粗糙度—术语、表面及其参数 GB/T1031—1995 表面粗糙度参数及其数值 GB/T131—1993 机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法 （1）主要术语及定义 o 取样长度lr 是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度， 是测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，至少包含5个以上 轮廓峰和谷 o 评定长度ln 是用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度，在测量或评 定时所规定的一段最小长度，可包含一个或几个取样长度。一般情况下， 取ln=5lr
第五章表面粗糙度
5.2 表面结构的评定标准
1.取样长度( lr ) 取样长度是在X轴方向判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度。（如图5-3 ）国家
标准规定的取样长度lr见表5-1。
2、评定长度（ln） 用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度。它可以包括一个或几个取样长度（如图5-3）
5.2 表面粗糙度的评定 在测量和评定表面粗糙度时，首先要确定评定对象：实际轮廓 实际轮廓是指平面与实际表面相交得的轮廓线，分为横向与纵向实际轮廓。
1）轮廓微观不平度的平均间距(Sm) 在取样长度内，轮廓微观不平度的间距Smi的平均值。如图
5.2.2 评定参数与数值规定
2)轮廓单峰平均间距S 在取样长度内，轮廓的单峰间距Si的平均值，如图
5.2 表面粗糙度的评定 形状特性参数 3）轮廓支撑长度率tp 一条平行于中线与轮廓相截所得到的各段截线长bi之和与取样长度的比值，称之为轮廓支撑长度tp 用公式表示为
磨、镀等加工方法； （4）位置d标注表面纹理方向，如 “=”、“X”、“M”，见表5-6； （5）位置e标注加工余量，标注时，
以“mm”为单位给出数值。
图5-13～图5-16为表面结构完整图形符号的标注示例。
5.
3.
2
表
面
粗
糙
度
的
标
注
图5-13 加工工艺和表面结构要求的标注
图5-15垂直于视图所在投影 面的表面纹理方向的注法
若需标注 加工余量 ，可在规 定之处加 注余量值。
2.表面粗糙度代号及其标注
当需要表示的加工表面对表面特征的其他规定有要求时，应在表面粗糙度符号的相应位置，注上若干必要项目 的表面特征。
3.表面粗糙度在图样上的标注 5.3.2 表面粗糙度的标注
第5章 表面粗糙度
5
2. 微观不平度十点平均高度Rz（新标准没有）
在取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大 轮廓谷深yvi平均值之和，即 5 1 5 Rz y pi yvi 5 i 1 i 1
Rz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平 钝的几何特性，同时若取点不同，则所得Rz值不同，因 此受测量者的主观影响较大。
光波干涉原理
被测表面直接参与光路，并同另一标准反射镜比较，以 光波波长来度量干涉条纹的弯曲程度，从而测得该表面的粗 糙度。干涉法通常用于测定0.8～0.025m的Rz值。
干涉显微镜
1为白炽灯光源，它发出的光通过聚光 镜2，4，8(3是滤色片)，经分光镜9分 成两束，一束经补偿板lO，物镜11至被 测表面18，再经原路返回至分光镜9， 反射至目镜19；另一光束由分光镜9反 射后通过物镜12射至参考镜13(20是遮 光板)，再由原路返回到分光镜9再到达 目镜19。两路光束相遇叠加产生于涉， 通过目镜19可以看到在被测表面上的干 涉条纹。通过测出的干涉条纹的宽度和 弯曲量经数据处理得到粗糙度的值。
双管显微镜
从目镜1l可观察到如图所示的视场图。转动测微 目镜鼓轮13，可使视场中的黑十字线依次对准被测工 件表面峰、谷影像，自鼓轮13上相应地进行两次读数， 其两次读数之差再乘鼓轮每格的分度值c则得一组峰、 谷高度差。按前述标准规定进行测量和数据处理即可 确定粗糙度的数值Rz。
三、干涉法
利用“光波干涉原理”来测量表面粗糙度
p
10
评定参数的选用
表面粗糙度国标(GB/T 1031-1995)规定：表面粗糙度的要 求可从上面6个参数中选取。其中高度参数是基本参数，对 表面粗糙度有要求的表面均需选取。当高度参数还不能满足表 面的功能要求时，根据需要可再选取间距参数或综合参数。 在高度参数的选取中优先选用参数Ra，当粗糙度要求 特别高或特别低时，生产中常选用参数RZ。当表面比较小， 不足一个取样长度时，常选取参数Ry，对于应力集中而导致疲 劳破坏比较敏感的表面，在选取参数Ra或RZ时可同时选取Ry 以控制波谷深度。但Ra和RZ在一个表面上不能同时选取。 表面粗糙度评定参数Sm，S和tp不能单独使用，只有当规 定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能选取用以作为补 充控制，当选取参数tp时，还应同时给出水平截距c的数值。c 的数值可用微米给出，也可按Ry的百分数给出。
2. 微观不平度十点平均高度Rz（新标准没有）
在取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大 轮廓谷深yvi平均值之和，即 5 1 5 Rz y pi yvi 5 i 1 i 1
Rz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平 钝的几何特性，同时若取点不同，则所得Rz值不同，因 此受测量者的主观影响较大。
光波干涉原理
被测表面直接参与光路，并同另一标准反射镜比较，以 光波波长来度量干涉条纹的弯曲程度，从而测得该表面的粗 糙度。干涉法通常用于测定0.8～0.025m的Rz值。
干涉显微镜
1为白炽灯光源，它发出的光通过聚光 镜2，4，8(3是滤色片)，经分光镜9分 成两束，一束经补偿板lO，物镜11至被 测表面18，再经原路返回至分光镜9， 反射至目镜19；另一光束由分光镜9反 射后通过物镜12射至参考镜13(20是遮 光板)，再由原路返回到分光镜9再到达 目镜19。两路光束相遇叠加产生于涉， 通过目镜19可以看到在被测表面上的干 涉条纹。通过测出的干涉条纹的宽度和 弯曲量经数据处理得到粗糙度的值。
双管显微镜
从目镜1l可观察到如图所示的视场图。转动测微 目镜鼓轮13，可使视场中的黑十字线依次对准被测工 件表面峰、谷影像，自鼓轮13上相应地进行两次读数， 其两次读数之差再乘鼓轮每格的分度值c则得一组峰、 谷高度差。按前述标准规定进行测量和数据处理即可 确定粗糙度的数值Rz。
三、干涉法
利用“光波干涉原理”来测量表面粗糙度
p
10
评定参数的选用
表面粗糙度国标(GB/T 1031-1995)规定：表面粗糙度的要 求可从上面6个参数中选取。其中高度参数是基本参数，对 表面粗糙度有要求的表面均需选取。当高度参数还不能满足表 面的功能要求时，根据需要可再选取间距参数或综合参数。 在高度参数的选取中优先选用参数Ra，当粗糙度要求 特别高或特别低时，生产中常选用参数RZ。当表面比较小， 不足一个取样长度时，常选取参数Ry，对于应力集中而导致疲 劳破坏比较敏感的表面，在选取参数Ra或RZ时可同时选取Ry 以控制波谷深度。但Ra和RZ在一个表面上不能同时选取。 表面粗糙度评定参数Sm，S和tp不能单独使用，只有当规 定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能选取用以作为补 充控制，当选取参数tp时，还应同时给出水平截距c的数值。c 的数值可用微米给出，也可按Ry的百分数给出。
5 表面粗糙度
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，导致零件表面产生裂纹而损坏。
（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。
3.2
C×45
12
.5
3.2
12
.5
30°
3.2
3.
2
0.4
1.6
12.5
3.2
1.
3.2
12.5
30° 12
.5
3.2
12
.5
3.2
表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它 们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面
12.5
6
3.
2
12.5
其余
2 锪平
6.3
3.
2
3.2
取样长度2.5mm
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
说明
（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；
（2）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样 上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值；
二、表面粗糙度与零件使用性能的关系
表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几 方面：
1．影响摩擦、磨损 2．影响配合性质 3．影响抗腐蚀性 4．影响抗疲劳强度
5．影响接触刚度 6．影响结合密封性
（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。
3.2
C×45
12
.5
3.2
12
.5
30°
3.2
3.
2
0.4
1.6
12.5
3.2
1.
3.2
12.5
30° 12
.5
3.2
12
.5
3.2
表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它 们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面
12.5
6
3.
2
12.5
其余
2 锪平
6.3
3.
2
3.2
取样长度2.5mm
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
说明
（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；
（2）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样 上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值；
二、表面粗糙度与零件使用性能的关系
表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几 方面：
1．影响摩擦、磨损 2．影响配合性质 3．影响抗腐蚀性 4．影响抗疲劳强度
5．影响接触刚度 6．影响结合密封性
第5章-表面粗糙度
28
表面粗糙度在图样上的标注：在图样上标注表面粗糙度符
号，一般应注在可见轮廓线，也可注在尺寸界线、引出线或其延长线上。符 号的尖端必须从材料外指向表面，代号中数字及符号的注写方向必须与尺寸 数字方向一致。当零件的某些表面的粗糙度要求相同时，可统一标注在图样 的右上角，并加注“其余”两字。
29
5.４ 表面粗糙度的测量
第5章表面粗糙度
本章要点
基本概念 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的选用及标注 表面粗糙度的测量
计划学时：1.5学时
1
5.1表面粗糙度的概念
在机械零件切削的过程中，刀具或砂轮遗留 的刀痕、切屑分离时的塑性变形和机床高频 振动等因素，会使零件的表面形成微小的峰 谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就 叫做表面粗糙度，也称为微观不平度，它是 一种微观几何形状误差。
23
5.3 表面粗糙度的选择和标注
２.评定参数值的选择
常采用：类比法。 设计要考虑因素： 同一个零件上，工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。 摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度数 值小。 易产生应力集中的沟槽、圆角部位应选用较小的粗糙度数值。 要求配合稳定、可靠时，粗糙度参数值应小些。如，小间隙配合表 面、受重载作用的过盈配合表面，都应选用较小的粗糙度数值。 对防腐性、密封性要求高、外观美观等表面粗糙度应小些。 凡标准已对表面粗糙度作了规定的（如与轴承配合的孔／轴颈、量 规、齿轮等），应按规定来选取。
9
3、基准线 评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。 包括两种： １）轮廓最小二乘中线：最小二乘中线是 在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距的 平方和为最小的一条基准线。 ２）轮廓的算术平均中线：轮廓算术平均 中线则是划分轮廓上下面积相等的一条基 准线
表面粗糙度在图样上的标注：在图样上标注表面粗糙度符
号，一般应注在可见轮廓线，也可注在尺寸界线、引出线或其延长线上。符 号的尖端必须从材料外指向表面，代号中数字及符号的注写方向必须与尺寸 数字方向一致。当零件的某些表面的粗糙度要求相同时，可统一标注在图样 的右上角，并加注“其余”两字。
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5.４ 表面粗糙度的测量
第5章表面粗糙度
本章要点
基本概念 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的选用及标注 表面粗糙度的测量
计划学时：1.5学时
1
5.1表面粗糙度的概念
在机械零件切削的过程中，刀具或砂轮遗留 的刀痕、切屑分离时的塑性变形和机床高频 振动等因素，会使零件的表面形成微小的峰 谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就 叫做表面粗糙度，也称为微观不平度，它是 一种微观几何形状误差。
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5.3 表面粗糙度的选择和标注
２.评定参数值的选择
常采用：类比法。 设计要考虑因素： 同一个零件上，工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。 摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度数 值小。 易产生应力集中的沟槽、圆角部位应选用较小的粗糙度数值。 要求配合稳定、可靠时，粗糙度参数值应小些。如，小间隙配合表 面、受重载作用的过盈配合表面，都应选用较小的粗糙度数值。 对防腐性、密封性要求高、外观美观等表面粗糙度应小些。 凡标准已对表面粗糙度作了规定的（如与轴承配合的孔／轴颈、量 规、齿轮等），应按规定来选取。
9
3、基准线 评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。 包括两种： １）轮廓最小二乘中线：最小二乘中线是 在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距的 平方和为最小的一条基准线。 ２）轮廓的算术平均中线：轮廓算术平均 中线则是划分轮廓上下面积相等的一条基 准线
第5章 表面粗糙度
1 Ra lr
z x dx
lr 1
或
1 n Ra zi n i 1
算术平均 偏差Ra
Zi
Ra
Z(x)
X lr
9
2.轮廓最大高度 Rz （幅度参数）
轮廓峰高 Z p
i
最大轮廓峰高R p 最大轮廓谷深 Rv
Rz Rp Rv
轮廓谷深 Z v i
轮廓最大高度
最大高度Rz
10
一、基本概念
1.表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面 轮廓。
完工零件实际 表面轮廓
表面轮廓
2
实际表面轮廓
表面粗糙度：波距<1mm
λ
表面波纹度：波距=1～10mm 形状误差：波距>10mm
图5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份
3
2.表面粗糙度：是指加工后零件表面的微小峰谷高低 程度（Z）和间距（S）状况
n
取标准评定长度 ln 5lr 。若被测表面比较均匀，可 选 l 5l ；若均匀性差，可选 l 5l 。 n r n r
三、中线
1、轮廓最小二乘中线 在lr内，使轮廓上各点至该线的距离Zi的平方和为最小。
6
n
i 1
2 Zi
min
Z(x)
zi
最小二 乘中线
x
lr
图5-4 最小二乘中线
第5 章
表面粗糙度
学习要求：
掌握表面粗糙度的基本概念与相关术语； 掌握表面粗糙度的评定参数； 掌握表面粗糙度参数的选择原则及标注； 了解表面粗糙度的测量方法。
重点：
表面粗糙度的有关概念； 表面粗糙度参数的选择和标注；
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测量R a 、 R z 、Rsm 值的取样长度lr与评定长度ln
R a（μm ） R z（μm ） R sm（μm ） lr
（m m）
（0.0006） ＜R a ≤0.02 0.02 ＜R a ≤0.1 0.1 ＜R a ≤2 2 ＜R a ≤10 10 ＜R a ≤80 （0.025） ＜R z ≤0.1 0.1 ＜R z ≤0.5 0.5 ＜R z ≤10 10 ＜R z ≤50 50 ＜R z ≤200 0.01 3＜ R sm ≤0.04 0.04＜ R sm ≤0.13 0.1 3＜ R sm ≤0.4 0.4＜ R sm ≤1.3 1.3＜ R sm ≤4 0.08 0.25 0.8 2.5 8
2 . 评定长度 （ln）
评定长度是指为了合理且较全面地反映整个表 面的表面粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度 时所必需的一段长度，一般，评定长度ln =5 lr ；若 被测表面比较均匀，选ln ＜5 lr ；若被测表面均匀 性差，选ln ＞5 lr 。
国标规定
GB/T 10610-1998《产品几何技术规范表面结构轮 廓法评定表面结构的规则和方法》规定：
2.表面粗糙度附加参数的标注
表面粗糙度的间距参数和混合特性参数为附加参数，幅度参数未标注 时，附加参数不能单独标注。若需要标注附加参数时，应在表面粗糙度的 代号中的f位置标注，数值写在相应的参数代号后面。如：
3.表面粗糙度其它项目的标注
（1）C位置——取样长度的标注 若按标准选用的取样长度，可以省略，否则应按下图（a）方法标注。 （2）b位置——加工要求的标注 如果某表面的表面粗糙度要求由指定的加工方法（如抛光、铣削等） 获得，可以用文字标注，如下图（b） 。 （3）e位置——加工余量的标注 按下图（c）方法标注
（2）轮廓算术平均中线
轮廓算术平均中线指具有理想直线形状并在取样长度 内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将轮廓划分为上下 两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和， 即 F1+ F2+·· n= F’1+ F’2+ ···+ F’n · +F
※ 5.2.2 评定参数
表面粗糙度的评定参数按照微观不平度高度（幅度）、 间距和形状等三个方面的特性来划分。
式中
Xsi ——第 i 个轮廓单元的宽度； m ——在取样长度内所含的轮廓单元的个数。
轮廓单元宽度
3、混合参数（形状参数） ——附加参数
轮廓支承长度率Rmr（c）——是指在给定水平位置c上 轮廓的实体材料长度Ml（c）与评定长度的比率，即
所谓轮廓的实体材料长度Ml（c） ——是指在评定长度 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，即
幅度参数Ra 、 Rz 是标准规定必须标注的参数（两者 只需取其一），故又称基本参数。Ra 、 Rz 的数值越大， 则表面越粗糙。
2 .间距参数——附加参数
轮廓单元的平均宽度RSm ——是指在取样长度lr内，轮 廓单元宽度Xs的平均值。 RSm 的数值越大，则表面越粗糙。 （轮廓单元是指一个表面粗糙度轮廓峰和一个轮廓谷的组 合。）用公式表示为：
5.2 表面粗糙度的评定
测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、 评定长度、基准线和评定参数。
5.2.1 取样长度和评定长度
1 . 取样长度（lr）
取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定 的一段基准线的长度，一般应包含五个以上的轮廓 峰和轮廓谷。取样长度的方向与轮廓总的走向一致。 表面越粗糙，取样长度就应越大。 选择取样长度，可以限制和减弱其他的截面轮 廓形状误差，尤其是表面波纹度对表面粗糙度测量 结果的影响。
（4）类比法选用表面粗糙度值 在工程实际中，表面粗糙度和功能的关系十分复杂。一 般尺寸公差、形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也 不存在确定的函数关系。设计时可采用经验统计资料，用类 比法来选用。参见表5-10。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差 为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系： 若T≈0.6 IT， 则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT T≈0.4 IT， 则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT T≈0.25 IT， 则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT， 则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T
加工方法 磨削 车削 镗孔 铣削 表面粗糙度Ra /m 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5
（2）从设计角度看
对有装配要求的配合表面、承载交变载荷的表面等，应选较小的表面 粗糙度值；对某些非配合的表面则可以尽量选用较大的表面粗糙度值。
（3）选取参数值的一般原则 （1）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面； （2）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；滚动摩擦表面比滑动 摩擦表面粗糙度值小； （3）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、沟槽处，应有较小的粗糙度； （4）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重 载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度；间隙 配合比过盈配合的表面粗糙度值小； （5）小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值小； （6）尺寸精度、形位精度要求高时，参数值应相应地取得小； （7）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面，表面粗糙度 参数值应小。
5.4 表面粗糙度符号和代号及其注法
表面粗糙度的评定参数及其数值确定后，还应按GB/T 131-1993 《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》的 规定把表面粗糙度要求正确地标注在零件图上。
5.4.1 表面粗糙度符号
在零件图上表示表面粗糙度的符号如下图所示：
※ 5.4.1 表面粗糙度的代号及其标注
（1）幅度参数的选用：是基本参数，可独立选用。参数值在0.025~6.3μm 的， 优先选用Ra 。参数值＜0.025或＞6.3μm，选用Rz 。 （2）间距参数的选用：不能独立选用，只有当幅度参数不能满足表面的功能 要求时，才选取附加参数作为附加项目。 RSm 主要在对涂漆性能有要求 或冲压成形时选用。
ln
（m m）
0.4 1.25 4 12.5 40
3 .中线（基准线）
中线（也称基准线）是指评定表面粗糙度参数值时所取 的基准 。GB3505-83 《表面粗糙度术语表面及其参数》规 定下面两种中线作为基准线：
（1）轮廓的最小二乘中线（m）
轮廓的最小二乘中线m是指在取样长度内，具有理想直 线形状的基准线，使轮廓上各点到该中线的距离（轮廓偏距） 的平方之和为最小，即 为最小。
（3）混合参数的选用： Rmr（c）主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合 附加选用。
2. 参数值的选用
合理选取表面粗糙度பைடு நூலகம்数值的大小，对零件的工作性能和加工成本具有 重要意义。选用总原则：在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的 参数值（除Rmr（c）外）。
（1）从加工角度看
表面粗糙度的参数值与加工方法联系紧密。表5-7列出了常用加工方法 可能达到的表面粗糙度。主要掌握：
支承长度率曲线
5.3 表面粗糙度参数值及其选用
5.3.1 表面粗糙度的参数值
评定表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国标 GB/T 1031 — 95 《表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列选取。参见P192表52~5-6。应熟记常用参数(R10/3)：
※ 0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5，25，· · · 5.3.2 表面粗糙度的选用原则 1.评定参数的选用
在表面粗糙度符号周围，要求标注有关参数、加工要求和 其他说明等。由表面粗糙度符号和这些数值、规定等，共同组 成表面粗糙度的代号。 表面粗糙度的代号标注方法如下：
a1 、a2——标注表面粗糙度幅度参数值（单位为m ）。 b ——标注表面的最后一道工序的加工方法,渡涂或其他的表面处理方法。 c ——标注取样长度（单位为mm） d ——标注加工纹理方向 e ——标注加工余量（单位为mm） f ——标注表面粗糙度间距参数值（mm）或轮廓的支承长度率
1.表面粗糙度幅度参数的标注
（1）表面粗糙度幅度参数是基本参数，采用 Ra 时，只 标注 Ra 的数值；采用Rz 时，除标注其数值外，还要 在该数值前注出 Rz 。 （2）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，应在图样上标注其上限值 或下限值。 （3）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过 规定值时，应在图样上标注其最大值或最小值。
5.1.1 表面粗糙度的定义
无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻 等方法获得的零件表面，总会存在着具有较小间距 和峰谷的微观几何形状误差。 表面粗糙度的定义:是指加工表面上具有的较小间距 和峰谷所组成的微观几何形状特性。
如下图所示，完工零件的截面轮廓形状是复杂 的，一般包括表面粗糙度,表面波纹度和形状误差， 三者通常按波距来划分：波距小于 1mm 的属于表 面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在 1 ～ 10mm 的属于表面波度；波距大于 10mm 的属于 形状误差。
第5章 表面粗糙度
基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表 面粗糙度的评定、选用、标注及测量。 重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。 难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 操作技能：表面粗糙度的测量。
5.1 表面粗糙度的基本概念
零件的表面粗糙度对零件的工作性能有重大影响。为 了正确评定表面粗糙度和保证互换性，我国发布了 GB/T 3503-2000 《表面粗糙度 术语、定义及其参数》,GB/T 1031-1995 《表面粗糙度 参数及其数值》等国家标准。
1 、幅度参数（高度参数 ） ——基本参数
（ 1 ）轮廓算术平均偏差 Ra 是指在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值，用Ra表示，公式为：
（ 2 ）轮廓最大高度 Rz 是指在取样长度lr内，被测轮廓的最大轮廓峰高Zpmax与 最大轮廓谷深Zvmax之和的高度（两值均为正），即 Rz =Zpmax + Zvmax
R a（μm ） R z（μm ） R sm（μm ） lr
（m m）
（0.0006） ＜R a ≤0.02 0.02 ＜R a ≤0.1 0.1 ＜R a ≤2 2 ＜R a ≤10 10 ＜R a ≤80 （0.025） ＜R z ≤0.1 0.1 ＜R z ≤0.5 0.5 ＜R z ≤10 10 ＜R z ≤50 50 ＜R z ≤200 0.01 3＜ R sm ≤0.04 0.04＜ R sm ≤0.13 0.1 3＜ R sm ≤0.4 0.4＜ R sm ≤1.3 1.3＜ R sm ≤4 0.08 0.25 0.8 2.5 8
2 . 评定长度 （ln）
评定长度是指为了合理且较全面地反映整个表 面的表面粗糙度特征，而在测量和评定表面粗糙度 时所必需的一段长度，一般，评定长度ln =5 lr ；若 被测表面比较均匀，选ln ＜5 lr ；若被测表面均匀 性差，选ln ＞5 lr 。
国标规定
GB/T 10610-1998《产品几何技术规范表面结构轮 廓法评定表面结构的规则和方法》规定：
2.表面粗糙度附加参数的标注
表面粗糙度的间距参数和混合特性参数为附加参数，幅度参数未标注 时，附加参数不能单独标注。若需要标注附加参数时，应在表面粗糙度的 代号中的f位置标注，数值写在相应的参数代号后面。如：
3.表面粗糙度其它项目的标注
（1）C位置——取样长度的标注 若按标准选用的取样长度，可以省略，否则应按下图（a）方法标注。 （2）b位置——加工要求的标注 如果某表面的表面粗糙度要求由指定的加工方法（如抛光、铣削等） 获得，可以用文字标注，如下图（b） 。 （3）e位置——加工余量的标注 按下图（c）方法标注
（2）轮廓算术平均中线
轮廓算术平均中线指具有理想直线形状并在取样长度 内与轮廓走向一致的基准线，该基准线将轮廓划分为上下 两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和， 即 F1+ F2+·· n= F’1+ F’2+ ···+ F’n · +F
※ 5.2.2 评定参数
表面粗糙度的评定参数按照微观不平度高度（幅度）、 间距和形状等三个方面的特性来划分。
式中
Xsi ——第 i 个轮廓单元的宽度； m ——在取样长度内所含的轮廓单元的个数。
轮廓单元宽度
3、混合参数（形状参数） ——附加参数
轮廓支承长度率Rmr（c）——是指在给定水平位置c上 轮廓的实体材料长度Ml（c）与评定长度的比率，即
所谓轮廓的实体材料长度Ml（c） ——是指在评定长度 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，即
幅度参数Ra 、 Rz 是标准规定必须标注的参数（两者 只需取其一），故又称基本参数。Ra 、 Rz 的数值越大， 则表面越粗糙。
2 .间距参数——附加参数
轮廓单元的平均宽度RSm ——是指在取样长度lr内，轮 廓单元宽度Xs的平均值。 RSm 的数值越大，则表面越粗糙。 （轮廓单元是指一个表面粗糙度轮廓峰和一个轮廓谷的组 合。）用公式表示为：
5.2 表面粗糙度的评定
测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、 评定长度、基准线和评定参数。
5.2.1 取样长度和评定长度
1 . 取样长度（lr）
取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定 的一段基准线的长度，一般应包含五个以上的轮廓 峰和轮廓谷。取样长度的方向与轮廓总的走向一致。 表面越粗糙，取样长度就应越大。 选择取样长度，可以限制和减弱其他的截面轮 廓形状误差，尤其是表面波纹度对表面粗糙度测量 结果的影响。
（4）类比法选用表面粗糙度值 在工程实际中，表面粗糙度和功能的关系十分复杂。一 般尺寸公差、形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也 不存在确定的函数关系。设计时可采用经验统计资料，用类 比法来选用。参见表5-10。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差 为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系： 若T≈0.6 IT， 则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT T≈0.4 IT， 则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT T≈0.25 IT， 则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT， 则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T
加工方法 磨削 车削 镗孔 铣削 表面粗糙度Ra /m 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5
（2）从设计角度看
对有装配要求的配合表面、承载交变载荷的表面等，应选较小的表面 粗糙度值；对某些非配合的表面则可以尽量选用较大的表面粗糙度值。
（3）选取参数值的一般原则 （1）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面； （2）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面；滚动摩擦表面比滑动 摩擦表面粗糙度值小； （3）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、沟槽处，应有较小的粗糙度； （4）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重 载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度；间隙 配合比过盈配合的表面粗糙度值小； （5）小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值小； （6）尺寸精度、形位精度要求高时，参数值应相应地取得小； （7）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面，表面粗糙度 参数值应小。
5.4 表面粗糙度符号和代号及其注法
表面粗糙度的评定参数及其数值确定后，还应按GB/T 131-1993 《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》的 规定把表面粗糙度要求正确地标注在零件图上。
5.4.1 表面粗糙度符号
在零件图上表示表面粗糙度的符号如下图所示：
※ 5.4.1 表面粗糙度的代号及其标注
（1）幅度参数的选用：是基本参数，可独立选用。参数值在0.025~6.3μm 的， 优先选用Ra 。参数值＜0.025或＞6.3μm，选用Rz 。 （2）间距参数的选用：不能独立选用，只有当幅度参数不能满足表面的功能 要求时，才选取附加参数作为附加项目。 RSm 主要在对涂漆性能有要求 或冲压成形时选用。
ln
（m m）
0.4 1.25 4 12.5 40
3 .中线（基准线）
中线（也称基准线）是指评定表面粗糙度参数值时所取 的基准 。GB3505-83 《表面粗糙度术语表面及其参数》规 定下面两种中线作为基准线：
（1）轮廓的最小二乘中线（m）
轮廓的最小二乘中线m是指在取样长度内，具有理想直 线形状的基准线，使轮廓上各点到该中线的距离（轮廓偏距） 的平方之和为最小，即 为最小。
（3）混合参数的选用： Rmr（c）主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合 附加选用。
2. 参数值的选用
合理选取表面粗糙度பைடு நூலகம்数值的大小，对零件的工作性能和加工成本具有 重要意义。选用总原则：在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的 参数值（除Rmr（c）外）。
（1）从加工角度看
表面粗糙度的参数值与加工方法联系紧密。表5-7列出了常用加工方法 可能达到的表面粗糙度。主要掌握：
支承长度率曲线
5.3 表面粗糙度参数值及其选用
5.3.1 表面粗糙度的参数值
评定表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国标 GB/T 1031 — 95 《表面粗糙度参数及其数值》规定的参数值系列选取。参见P192表52~5-6。应熟记常用参数(R10/3)：
※ 0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5，25，· · · 5.3.2 表面粗糙度的选用原则 1.评定参数的选用
在表面粗糙度符号周围，要求标注有关参数、加工要求和 其他说明等。由表面粗糙度符号和这些数值、规定等，共同组 成表面粗糙度的代号。 表面粗糙度的代号标注方法如下：
a1 、a2——标注表面粗糙度幅度参数值（单位为m ）。 b ——标注表面的最后一道工序的加工方法,渡涂或其他的表面处理方法。 c ——标注取样长度（单位为mm） d ——标注加工纹理方向 e ——标注加工余量（单位为mm） f ——标注表面粗糙度间距参数值（mm）或轮廓的支承长度率
1.表面粗糙度幅度参数的标注
（1）表面粗糙度幅度参数是基本参数，采用 Ra 时，只 标注 Ra 的数值；采用Rz 时，除标注其数值外，还要 在该数值前注出 Rz 。 （2）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，应在图样上标注其上限值 或下限值。 （3）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过 规定值时，应在图样上标注其最大值或最小值。
5.1.1 表面粗糙度的定义
无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻 等方法获得的零件表面，总会存在着具有较小间距 和峰谷的微观几何形状误差。 表面粗糙度的定义:是指加工表面上具有的较小间距 和峰谷所组成的微观几何形状特性。
如下图所示，完工零件的截面轮廓形状是复杂 的，一般包括表面粗糙度,表面波纹度和形状误差， 三者通常按波距来划分：波距小于 1mm 的属于表 面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在 1 ～ 10mm 的属于表面波度；波距大于 10mm 的属于 形状误差。
第5章 表面粗糙度
基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表 面粗糙度的评定、选用、标注及测量。 重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。 难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 操作技能：表面粗糙度的测量。
5.1 表面粗糙度的基本概念
零件的表面粗糙度对零件的工作性能有重大影响。为 了正确评定表面粗糙度和保证互换性，我国发布了 GB/T 3503-2000 《表面粗糙度 术语、定义及其参数》,GB/T 1031-1995 《表面粗糙度 参数及其数值》等国家标准。
1 、幅度参数（高度参数 ） ——基本参数
（ 1 ）轮廓算术平均偏差 Ra 是指在取样长度 lr 内，被测轮廓上各点到基准线的距离 Zi 的绝对值的算术平均值，用Ra表示，公式为：
（ 2 ）轮廓最大高度 Rz 是指在取样长度lr内，被测轮廓的最大轮廓峰高Zpmax与 最大轮廓谷深Zvmax之和的高度（两值均为正），即 Rz =Zpmax + Zvmax