第13章机械图样中的技术要求机械图样中除了有图形和尺寸外，还必须有说明产品制造时应达到的一些技术要求，如表面结构、极限与配合、几何公差、材料的热处理、材料的要求和说明、特殊加工要求、检验和试验说明等。
本章将简述图样中的表面结构、极限与配合、几何公差等技术要求。
【本章重点】∙表面结构的概念∙表面结构的标注∙极限与配合的基本概念∙极限与配合的标注∙几何公差的基本概念∙几何公差的标注13.1 表面结构表面结构是表面粗糙度、表面波纹度、表面缺陷和表面几何形状的总称。
13.1.1 表面结构的形成表面结构的特性一般不是孤立存在，多数表面是由于粗糙度、波纹度及形状误差综合影响产生的结果，如图13-1所示1第13章 机械图样中的技术要求图13-1 表面结构特性1. 表面粗糙度的形成表面粗糙度主要是由采用的加工方法形成的。
如切削过程中，工件加工表面留下的刀痕，以及切削撕裂时的材料塑性变形等原因形成。
2. 表面波纹度的形成表面波纹度由机床或工件的绕曲、振动、颤动、形成材料应变的各种原因，以及一些外部原因等因素形成。
3. 表面几何形状的形成表面几何形状一般由机器或工件的绕曲或导轨误差引起。
提示：下面以表面粗糙度为主要评定指标，讲述表面结构具体标注使用方法。
13.1.2 表面粗糙度1. 表面粗糙度的概念表面粗糙度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。
也就是物体的加工表面经过加工后遗留的痕迹，在微小的区间内形成的高低不平程度。
在放大镜下显示的情况，如图13-2所示。
图13-2 表面微观结构表面结构2. 表面粗糙度的主要评定参数零件表面粗糙度的评定参数有轮廓算术平均偏差（Ra ）、轮廊最大高度（Rz ）等参数，使用时优先选用轮廓算术平均偏差（Ra ）参数。
(1) 轮廓算术平均偏差（Ra ）的概念及数值 在取样长度lr 内，沿测量方向的轮廓上，各点到基准线的距离Zi 的绝对值的算术平均值，称为轮廓算术平均偏差。
如图13-3所示。
图13-3 轮廓算术平均偏差Ra公式表示为： ⎰=lrdx x Z lr Ra 0|)(|1或： ∑=≈ni i Z n Ra 1||1轮廓算术平均偏差（Ra ）的数值，一般可从如表13-1所示中选取。
表13-1 Ra 的数值（µm ）(2) 轮廓最大高度（Rz ）的概念及数值在取样长度lr 内，最大轮廓峰高Zp 与最大轮廓谷深Zv 之和，称为轮廊最大高度。
如图13-4所示。
第13章 机械图样中的技术要求图13-4 轮廓最大高度Rz公式表示为： Zv Zp Rz +=轮廓最大高度（Rz ）的数值，一般可从如表13-2所示中选取。
表13-2 Rz 的数值（µm ）13.1.3 表面结构的图形代号在技术产品文件中，对表面结构的要求可用几种不同的图形符号表示。
每种符号都有特定含义，如表13-3所示。
图形符号一般应附加对表面结构的补充要求，补充要求其形式有数字、图形符号和文本。
在特殊情况下，图形符号可以在技术图样中单独使用，以表达特殊意义。
1. 基本图形符号表面结构的基本图形符号如表13-3所示。
表13-3 图形符号表面结构说明：在图样某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，图形符号标注在图样中工件的封闭轮廓线上，如图13-5所示，图中除前后表面外，其他封闭轮廓的六个表面有共同要求。
如果该标注会引起歧义时，各表面应分别标注。
图13-5 封闭轮廓表面结构标注3.图形符号的画法技术图样中图形符号的画法如图13-6所示。
图13-6 图形符号的画法4.图形符号的尺寸技术图样中图形符号和附加标注的尺寸如表13-5所示，其中图形符号的水平线长度取决于其上下所注写的内容长度。
图形符号中书写的数字和大写字母等文本的高度h，应与图样第13章 机械图样中的技术要求注：H 2取决于标注内容5. 表面结构代号图形符号中加注对表面结构的补充要求后，可称为表面结构代号。
表面结构补充要求包括：表面结构参数代号、数值、传输带/取样长度。
说明：传输带是评定表面结构时的波长范围。
此内容后续课程将专门讲述。
(1) 在完整代号中，对表面结构的单一要求应注写在指定位置，如图13-7所示，图13-7 表面结构代号补充要求的注写位置(2) 表面结构代号注写的内容如表13-6所示。
表13-6 表面结构代号注写的内容提示：在a 和b 位置注写三个或更多表面结构要求时，图形符号应在垂直方向扩大，以留出足够的空间。
扩大图形符号时，a 和b 的位置随之上移，如图13-7所示。
13.1.4 表面结构的标注方法13.1.4.1基本规则13.2）的同一视图上。
表面结构13.1.4.2 表面结构符号、代号的标注位置与方向(1) 表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致，如图13-8所示。
图13-8 表面结构要求的注写方向(2) 表面结构要求可标注在轮廓线上，其符号应从材料外指向并接触表面。
必要时，表面结构符号也可以用带箭头或黑点的指引线引出标注，如图13-9、图13-20所示。
图13-9 表面结构要求在轮廓线上的标注（a ） 图13-10 用指引线标注表面结构要求(3) 表面结构代号的标注位置和方向应按如图13-11第13章 机械图样中的技术要求（a ）（b ）图13-11表面结构代号标注方向(4) 在不致引起误解时，表面结构要求可以标注在给定的尺寸线上，如图13-12所示。
图13-12 表面结构要求标注在尺寸线上(5) 表面结构要求可以标注在几何公差（见13.3）框格的上方，如图13-13所示。
（a ） （b ）图13-13 表面结构要求标注在几何公差框格的上方13-9、表面结构图13-14 表面结构要求标注在圆柱特征的延长线上(7) 圆柱和棱柱表面结构要求只标注一次，如图13-14所示。
如果每个棱柱表面有不同的表面结构要求，则应分别单独标注，如图13-15所示。
图13-15 圆柱和棱柱表面结构要求的注法13.1.4.3 表面结构要求的简化注法1. 有相同表面结构要求的简化注法如果工件的多数（包括全部）表面有相同的表面结构要求，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。
此时（除全部表面有相同要求的情况外），表面结构要求的符号后面应有：(1) 在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，如图13-16（a ）所示。
(2) 在圆括号内给出不同的表面结构要求，如图13-16（b ）所示。
(3) 除按以上两项规定标注出表面结构要求外，注在图形中，如图13-16（a ）（b ）所示。
第13章 机械图样中的技术要求（a ）（b ）图13-16 大多数表面有相同表面结构要求的简化注法2. 多个表面有共同要求的注法当多个表面具有相同的表面结构要求或图纸空间有限时，可采用简化标注。
(1) 可用带字母的完整符号，以等式的形式，在图形或标题栏附近，对有相同表面结构要求的表面进行简化标注，如图13-17所示。
图13-17 图纸空间有限时的简化画法(2) 可用基本图形符号和扩展图形符号的表面结构符号，以等式的形式给出对多个表面共同的表面结构要求，如图13-18所示。
（a ）未指定工艺方法 （b ）要求去除材料方法 （c ）不允许去除材料方法图13-18 只用表面结构符号的简化画法13.1.4.4 特殊情况的注法示例(1) 同一表面的不同部分有不同的表面结构要求时，可用细实线画出分界线位置，并标出尺寸，然后分别标出表面结构代号，如图13-19所示。
表面结构图13-19 同一表面有不同表面结构要求的注法(2)连续表面只注一次表面结构代号，如图13-20所示。
图13-20 连续表面的注法(3)不连续的同一表面，用细实线连接后，只需标注一次表面结构代号，如图13-21所示。
图13-21不连续的同一表面注法(4)第13章机械图样中的技术要求13-23、图13-24所示。
图13-22 重复要素注法图13-23 花键注法图13-24 螺纹注法(5)中心孔及键槽的工作表面，倒角、圆角等表面结构要求，可简化标注，如图13-25所示。
图13-25 中心孔、键槽、倒角、圆角表面结构注法极限与配合13.2 极限与配合13.2.1 极限与配合的基本概念1.零件的互换性在机械产品的生产过程中，在许多相同规格的成品零件中任取一件，不经任何选择和修配，装配到机器上，并能保证机器的设计和使用性能，这种性质称为互换性。
零件具有互换性，就为机械装备现代化的设计和生产提供了可能性。
2.尺寸公差在零件的加工过程中，由于受到机床、刀具、夹具、测量工具和操作技能等因素的影响，使得完工的产品其尺寸必然存在一定的误差。
为了保证零件的互换性，在满足使用性能的基础上，合理地给零件的尺寸规定了一个允许的变动范围，该允许的尺寸变动量称为尺寸公差，简称公差。
图13-26 极限与配合示意图3.基本术语及定义(1)基本尺寸设计时给定的尺寸。
如图13-26所示。
(2)实际尺寸零件制造完成后，通过测量所得的尺寸。
(3)极限尺寸允许零件尺寸变化的两个极限值，它以基本尺寸为基数来确定。
其中较大的一个尺寸称为最大极限尺寸，较小的一个尺寸称为最小极限尺寸，如图13-26所示。
(4)尺寸偏差偏差，如图13-26所示。
上偏差= 最大极限尺寸－基本尺寸第13章机械图样中的技术要求∙下偏差= 最小极限尺寸－基本尺寸∙实际偏差= 实际尺寸－基本尺寸。
国家标准规定用代号ES和es分别表示孔和轴的上偏差，用EI和ei分别表示孔和轴的下偏差。
说明：上偏差和下偏差统称为极限偏差。
偏差可以为正、负或零值。
(5)尺寸公差允许尺寸的变动量。
简称公差，如图13-26所示。
∙公差=∣最大极限尺寸－最小极限尺寸∣=∣上偏差－下偏差∣(6)零线在极限与配合图解中，确定偏差为零的一条基准线，如图13-26所示。
(7)尺寸公差带表示公差大小和相对于零线位置的一个区域，简称公差带。
如图13-26所示表示了一对相互结合的孔和轴的基本尺寸、极限尺寸、偏差、公差的相互关系。
为了便于分析，一般将尺寸公差与基本尺寸的关系，按比例放大画成简图，称为公差带图，如图13-27所示。
在公差带图中，零线是表示基本尺寸的一条直线。
图13-27 公差带图4.标准公差和基本偏差公差带由标准公差和基本偏差两个要素组成。
标准公差确定公差带的大小，而基本偏差确定公差带的位置（相对零线的位置），如图13-28所示。
极限与配合图13-28 标准公差和基本偏差图示(1)标准公差在国家标准极限与配合制中，用以确定公差带大小的任一公差，称为标准公差。
标准公差系列是由不同公差等级和不同基本尺寸的标准公差构成。
标准公差的符号为IT，国家标准将标准公差分为20级，即IT01、IT0、IT1、IT2…、IT18。
其表示尺寸的精确程度从IT01～IT18依次降低。
