表面粗糙度轮廓及其检测
第5章_表面粗糙度及其检测(5.3)
第5章 表面粗糙度及检测 三、评定参数的数值 国家标准规定表面粗糙度的数值因按标准选用：
当轮廓算术平均偏差Ra为0.0256.3m或Rz为0.10025m范围 时，应优先选用Ra参数。 Rz的选用适用于现在工厂的仪器，因工厂多数只能测量Rz参数。 当Ra0.025m或Ra6.3m时，用光学仪器测量比较适合，因此 也选用Rz参数。
GB/T 3505-2000 《产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面 结构的、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》
现在实施的标准(表面粗糙度国家标准-新标准)：
第5章 表面粗糙度及检测
a）按标准规定选用对应取样长度时，则在图样上省 b）如果需要标注加工余量 c d ）如果某表面的粗糙度要求按指定的加工方法 ）如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹 (假设加工总余量为5mm (如)， 略标注，否则应按上图所示方法标注取样长度，图 铣削 应将其标注在相应位置。 理方向符号。 )获得时、可用文字标注。 中取样长度取值为0.8 mm。
第5章 表面粗糙度及检测
本章小结
1. 表面粗糙度的概念（加工表面所具有的较小间距和微小峰 谷不平度）。 2. 国家标准在评定表面粗糙度的参数时，规定了取样长度l、 评定长度Ln和轮廓中线m。 3. 表面粗糙度的评定参数有高度参数（包括轮廓算术平均偏 差Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry）和间距 参数（轮廓单峰平均间距S和轮廓微观不平度平均间距Sm） 4. 表面粗糙度评定时通常只给出高度参数Ra或Rz及允许值， 必要时可规定轮廓其他评定参数,如表面加工纹理方向、加 工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长 度，则在图样上可以省略标注取样长度值。 5. 国家标准规定了表面粗糙度的标注方法，应熟练掌握。 6. 表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较法、光切法、干涉 法和针描法。
第五章_表面粗糙度轮廓及检测
对加工后表面测得的Ra值越大，则表面越粗糙。
Ra参数值
Ra为常用参数，取值有两个系列， Ⅰ系列为优先系列
Ⅰ系列： 100，50，25，12.5，6.3，3.2，1.6，0.8，0.4，0.2，0.1， 0.05，0.025，0.012。
Ⅱ系列： 80，63，40，32，20，16，10，8，5，4，2.5，2.0，1.25，1， 0.63，0.5，0.32，0.25，0.16，0.125，0.08，0.063，0.04， 0.032，0.02，0.016，0.01，0.008。
定长度为连续的5个取样长度（即 ln 5 lr ）。评定长度的标准化值见
表5-5。
3、长波和短波轮廓滤波器的截止波长
为了评价表面轮廓上各种几何形状误差中的某一几何形状误差，可以利用 轮廓滤波器来呈现这一几何形状误差，过滤掉其他的几何形状误差。
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，它们 所能抑制的波长称为截止波长。从短波截止波长至长波截止波长这两个极 限值之间的波长范围称为传输带。
图5-2 完工零件实际表面轮廓的形状和组成成分
粗糙度、波纹度、宏观形状通常按表面轮廓上相邻峰、谷间距 的大小来划分：
●粗糙度轮廓——相邻峰、谷间距小于1mm的表面轮廓。 ●波纹度轮廓——相邻峰、谷间距在1~10mm的表面轮廓。 ●宏观形状轮廓——相邻峰、谷间距大于10mm的表面轮廓。 在忽略由于粗糙度和波纹度引起的变化的条件下，表面总体形状 为宏观形状，其误差称为宏观形状误差或GB/T 1182-2008称谓的 形状误差。
2．轮廓的算术平均中线
在一个取样长度 lr 范围内，算术平均中线与轮廓走向一致，
这条中线将轮廓划分为上、下两部分，使上部分的各个峰面
第五章 表面粗糙度轮廓及其检测
波距λ＜1mm 属于表面粗糙度 波距λ在1—10mm 属于表面波纹度 波距λ＞10mm 属于形状误差
表面粗糙度轮廓对零件性能的影响
影响零件的耐磨性。
影响配合性质的稳定性。
影响零件的疲劳强度。 影响零件的抗腐蚀性。 影响零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导 电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影 响。
表面粗糙度轮廓技术要求及在图 样上的标注 表面粗糙度轮廓的符号
在图样上表示表面粗糙度的符号有三种： a为基本符号，表示表面可以用任何方法获得； b表示表面是用去除材料的方法获得的； c表示表面是用不去除材料的方法获得的。 a b c
表面粗糙度轮廓的代号
a1、a2 处为粗糙度高度参数的 允许值（μm）；
表面粗糙度轮廓的评定
表面粗糙度轮廓的基本术语(一)
实际轮廓：实际轮廓
是指平面与实际表面 相交所得的轮廓线。 按相截方向的不同， 它们又可分为横向实 际轮廓和纵向实际轮 廓。在评定表面粗糙 度时，除非特别指明， 通常均指横向实际轮 廓，即与加工纹理方 向垂直的轮廓。
取样长度lr
评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。 应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长 度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙 轮廓测量结果的影响，一般在一个取样长度 内应包含５个以上的波峰和波谷。（标准见 书P263 附表5-1。）
最低点。（如图）
平行于基准线并通过轮廓最高点的线称为峰顶线； 平行于基准线并通过轮廓最底点的线称为谷底线。 Nhomakorabea即：
Rz=Rp+Rv
Rp --轮廓最大峰高, Rv--轮廓最大谷深
表面粗糙度轮廓及检测
24
1.评估参数旳选用 （1）幅度参数（高度参数）旳选用 —
即基本参数旳选用 一般情况下从 Ra 和 Rz 中任选一种。 但普遍采用Ra，因为它反应表面粗糙度特 征旳信息量大和用轮廓仪测量轻易。
Rz 用于极光滑表面和粗糙表面，一般用 双管显微镜测量。
25
（2）间距参数和混合参数旳选用— 即附加参数旳选用 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， 但同步要给出轮廓截面高度C值。
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（5） 在拟定Ra(或Rz)值时，应注意与尺寸公差 （T）和几何公差（t）旳协调：
t ≈ 0.6T 时， Ra≤ 0.05T ， Rz ≤0.3T t ≈ 0.4T 时， Ra≤ 0.025T ， Rz≤0.15T t ≈ 0.25T 时， Ra≤ 0.012T ， Rz≤0.07T
（6）对于配合旳孔轴为同一公差等级时，轴旳 Ra (或Rz) 值要不大于孔；
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表面粗糙度轮廓旳参数数值
摘自GB/T1031-2023
Ra 旳数值( μm)
0.12
0.20
3.2
50
0.025
0.40
6.3
0.050
0.80
12.5
0.100
1.60
25
Rz 旳数值( μm)
0.025 0.40
6.3
0.050 0.80
12.5
0.100 1.60
25
100
1000
200
n
Rmr(c) bi / ln Ml(C) / ln i1
轮廓截面 高度C: C = Rz %
表面粗糙度及检测
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任务二 表面粗糙度的评定
３．轮廓中线犿 轮廓中线：是定量计算表面粗糙度数值大小的一条基准线，
基准线通常有以下两种： （１）轮廓最小二乘中线。
在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线 的距离的平方和为最小。 （２）轮廓算术平均中线。
表面粗糙度符号及其意义见表４-６。
４.３.２ 表面粗糙度代号
有表面度符号及其他表面特征要求的标注，组成了表面粗糙度 的代号。表面特征各项规定在基本符号中注写的位置如图４-７所 示。
高度参数选用Ra时，可以省略其代号而只标注允许值。参数 为Rz或Ry时，允许值前必须注出相应的参数符号。
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项目二 编辑、创建原理图元器件
在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下两部分， 而且使上部分面积之和等于下部分面积之和。
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任务二 表面粗糙度的评定
４.２.２ 表面粗糙度的评定参数
（１）轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度内，被测表面轮廓上各点至 基准线距离yi的绝对值的平均值，如图４-４所示。用下式表示为
（２）微观不平度十点高度Ry ：在取样长度内，被测实际轮廓上５个 最大轮廓峰高的平均值与５个最大轮廓谷深的平均值之和，如图 ４-５所示。用下式表示为
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任务二 表面粗糙度的评定
４-２-３ 表面粗糙度国家标准
表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时应根据国家标 准规定的参数值系列选取。国家标准ＧＢ／Ｔ１０３１—２００ ９对参数系列值的规定有基本系列和补充系列，要求优先选用基 本系列。
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任务三 表面粗糙度的符号及标注
表面粗糙度及检测
第六章表面粗糙度及检测第一节概述用任何方法获得的零件表面，都不会绝对的光滑平整，总会存在着由较小间距的峰和谷组成的微观高低不平。
这种加工表面上具有的微观几何形状误差称为表面粗糙度。
它主要是在加工过程中，由于刀具切削后留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺系统中存在高频振动及刀具和零件表面之间的磨擦等原因所形成的。
表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、可靠性及美观程度均有直接的影响。
为了正确地测量和评定零件表面粗糙度，自从1956年颁布了第一个表面光洁度标准JB 50-56以来，我国对表面粗糙度国家标准已进行了多次修订，现在实施的相关标准主要有GB/T3505-2000《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数》（代替GB/T3505-2000）、GB/T1031-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》（代替GB/T 1031-1995）、GB/T 10610-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》（代替GB/T 10610-1998）、GB/T131-2006《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》（代替GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》）、GB/T 6062-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性》（代替GB/T 6062-2002）。
本章将对上述标准的主要内容进行介绍。
一、表面粗糙度轮廓的界定物体与周围介质分离的表面称为实际表面。
为了研究零件的表面结构，通常用垂直于零件实际表面的平面与该零件实际表面相交所得到的轮廓作为评估对象。
该轮廓称为表面轮廓，它是一条轮廓曲线，如图6.1所示。
图6.1零件的实际表面与表面轮廓加工以后形成的零件的实际表面一般处于非理想状态，其截面轮廓形状是复杂的，同时存在各种几何形状误差。
表面粗糙度及其检测
11
7
Ra 的数值
0.12 0.025 0.050 0.100 0.20 0.40 0.80 1.60 3.2 6.3 12.5 25 50
Rz 的数值
0.025 0.40 6.3 100 1000
0.050
0.100 0.20
0.80
1.60 3.2
12.5
25 50
200
400 800
8
4、表面粗糙度检测
3.2max
5
3．粗糙度参数选择原则
满足功能要求的前提下－－值尽量大
工作面比非工作面值小 （同一个零件）； 摩擦面比非摩擦面值小；
配合稳定、尺寸（几何）公差 考虑（类比法） 值小、密封性好等值小；
注意与尺寸公差和几何公差的协调
特殊应按标准规定确定粗糙度值
参数值的选用 （标准化）
国标GB/T1031-2009《表面粗糙度参数及其数值》
Z
取样长度 内，最大轮廓峰高 Rp与最 大轮廓谷深 Rv之和的高度。
Xsi Zi Rz x Zpi Z零件有疲劳要求时 6.3100m ， 0.0080.020 m 使用该参数
3
2、 对零件质量影响
①影响零件耐磨性
②影响配合性质稳定性。
③影响零件疲劳强度。
二、表面粗糙度
因 刀痕、振动、摩擦等影响，零件表面产生微 小的峰和谷，峰、谷高低和间距状况
1、 评定参数
（1）轮廓算术平均偏差 Ra
取样长度内，轮廓上各点至中线的纵坐标的绝对值 的算术平均值。
1 l R a = ∫0 y dx l 1 n Ra = ∑ yi
0.0256.3 m
2
（2）轮廓最大高度 Rz
6
5.表面粗糙度轮廓及其检测
1．幅度参数 1)轮廓的算术平均偏差
近似为
Ra 1
l
y dx
l0
Ra 1 n
n i1
yi
y1 y2
Ra
x yn yi
图5-6 轮廓算术平均偏差Ra的确定
Rz Zp1
Zv1 Zv2
Zp2 Zv3
Zv4 Zp3
Zp4 Zp5 Zv5
Zp6 Zv6
2)轮廓的最大高度
在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之 和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz = Rp + Rv
第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念
一、表面粗糙度轮廓的界定
表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。
图5-1 表面轮廓
完工零件实际 表面轮廓
实际表面轮廓 表面粗糙度轮廓 波纹度轮廓 λ 宏观形状轮廓
图5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份
二、表面粗糙度轮廓对零件工作性 能的影响
1．耐磨性 2．配合性质稳定性 3．耐疲劳性 4．抗腐蚀性
二、 表面粗糙度轮廓的中线
表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。
1．轮廓最小二乘中线
最小二乘中线
yi
lr
图5-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线
2．轮廓算术平均中线
n
n
F i F i '
i 1 i 1
算术平均中线
F1
F2
Fi
F1′
Fi′
F2′
lr
图5-5表面粗造度轮的算术平均中线
如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工 纹理方向符号，见图5-10d。标准规定了加工纹理方 向符号，如表5-10所示。
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第五章表面粗糙度轮廓及其检测
思考题
5-1 为了研究机械零件的表面结构而采用的表面轮廓是怎样确定的？实际表面轮廓上包含哪三种几何误差？
5-2 表面结构中的粗糙度轮廓的含义是什么？它对零件的使用性能有哪些影响？
5-3 测量表面粗糙度轮廓和评定表面粗糙度轮廓参数时，为什么要规定取样长度？标准评定长度等于连续的几个标准取样长度？
5-4 为了评定表面粗糙度轮廓参数，首先要确定基准线，试述可以作为基准线的轮廓的最小二乘中线和算术平均中线的含义？
5-5 试述GB？T3505-2000《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》规定的表面粗糙度轮廓更衣室参数中常用的两个幅度参数和一个间距参数的名称、符号和含义？
5-6 规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出的两项基本要求是什么？必要时还可给出哪些附加要求？
5-7 试述在表面粗糙度轮廓代号上给定幅度参数Ra或Rz允许值（上限值、下限值或者最大值、最小值）的标注方法？按GB/T1061 0-1998《产品几何技术规范表面结构要轮廓法评定表面结构的规则和方法》的规定，各种不同允许值的合格条件是什么？
5-8 试述表面粗糙度轮廓幅度参数Ra和Rz分别用什么量仪测量？试述这些量仪的测量原理和分别属于哪种测量方法？
5-9 试述表面粗糙度轮廓幅度参数允许值的选用原则？
5-10 GB/T131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》规定了哪三种表面粗糙度轮廓符号？
5-11 试述表面粗糙度轮廓代号中幅度参数允许值和其他技术要求的标注位置？
习题
一、判断题〔正确的打√，错误的打X〕
1. 确定表面粗糙度时，通常可在三项高度特性方面的参数中选取。
（）
2. 评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度称取样长度，它可以包含几个评定长度。
（）
3. R z参数由于测量点不多，因此在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分。
（）
4. R y参数对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件
的表面质量有实用意义。
（）
5. 选择表面粗糙度评定参数值应尽量小好。
（）
6. 零件的尺寸精度越高，通常表面粗糙度参数值相应取得越小。
（）
7. 零件的表面粗糙度值越小，则零件的尺寸精度应越高。
（）
8. 摩擦表面应比非摩擦表面的表面粗糙度数值小。
（）
9. 要求配合精度高的零件，其表面粗糙度数值应大。
（）
10. 受交变载荷的零件，其表面粗糙度值应小。
（）
二、选择题（将下列题目中所有正确的论述选择出来）
1．表面粗糙度值越小，则零件的＿＿。
A．耐磨性好。
B．配合精度高。
C．抗疲劳强度差．
D．传动灵敏性差。
E．加工容易。
2．选择表面粗糙度评定参数值时，下列论述正确的有＿＿．
A．同一零件上工作表面应比非工作表面参数值大。
B．摩擦表面应比非摩擦表面的参数值小。
C．配合质量要求高，参数值应小。
D．尺寸精度要求高，参数值应小。
E．受交变载荷的表面，参数值应大。
3．下列论述正确的有＿＿。
A．表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。
B．表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。
C．表面粗糙度属于表面波纹度误差。
D．经过磨削加工所得表面比车削加工所得表面的表面粗糙度值大。
E．介于表面宏观形状误差与微观形状误差之间的是波纹度误差。
4．表面粗糙度代（符）号在图样上应标注在＿＿。
A．可见轮廓线上。
B．尺寸界线上。
C．虚线上。
D．符号尖端从材料外指向被标注表面。
E．符号尖端从材料内指向被标注表面。
三、填空题
1．表面粗糙度是指＿＿。
2．评定长度是指＿＿，它可以包含几个＿＿。
3．测量表面粗糙度时，规定取样长度的目的在于＿＿。
4．国家标准中规定表面粗糙度的主要评定参数有＿＿、＿＿、＿＿三项。
四．综合题
1．国家标准规定的表面粗糙度评定参数有哪些？哪些是基本参数？哪些是附加参数？
2评定表面粗糙度时，为什么要规定取样长度？有了取样长度，为什么还要规定评定长度？
3．评定表面粗糙度时，为什么要规定轮廓中线？
4．将表面粗糙度符号标注在图2-38上，要求
（1）用任何方法加工圆柱面φd3，R a最大允许值为3.2μm。
（2）用去除材料的方法获得孔φd1，要求R a最大允许值为3.2μm。
（3）用去除材料的方法获得表面a，要求R y最大允许值为3.2μm。
（4）其余用去除材料的方法获得表面，要求R a允许值均为25μm 。
5．指出图2-39中标注中的错误，并加以改正。
图2-38 图2-39
6．试解释图1-5.1所示六个表面粗糙度轮廓代号中的各项技术要求？
7．试将下列的表面粗糙度轮廓技术要求标注在图1-5.2所示的机械加工的零件的图样上。
①φD1孔的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为3.2μm；
②φD2孔的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为6.3μm，最小值为3. 2μm；
③零件右端面采用铣削加工，表面粗糙度轮廓参数Rz的上限值为1
2.5μm，下限值为6.3μm，加工纹理呈近似放射形；
④φd1和φd2圆柱面粗糙度轮廓参数Rz的上限值为25μm；
⑤其余表面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的上限值为12.5μm。
8．试将下列的表面粗糙度轮廓技术要求标注在图1-5.3所示的机械加工的零件的图样上。
①两上φd1圆柱面的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为1.6μm，下限值为0.8μm；
②φd2轴肩的表面粗糙度轮廓参灵敏Rz的最大值为20μm；
③φd2圆柱面的表面粗糙度轮廓参数Ra的最大值为3.2μm，最小值为1.6μm；
④宽度为b的键槽两侧面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的上限值为3. 2μm；
⑤其余表面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的最大值为12.5μm。
9．在一般情况下，φ60H7孔与φ20H7相比较，φ40H6/f5与φ40H 6/s5中的两个孔相比较，哪个孔应选用较小的表面粗糙度轮廓幅度参数值？
10．在一般情况下，圆柱度公差分别为0.01mm和0.02mm的两个φ45H7孔相比较，哪个孔应选用较小的表面粗糙度轮廓幅度参数值？。