公差测量与互换性4

第二节 表面粗糙度轮廓的评定
一、取样长度、评定长度及长波和短波轮廓滤波 器的截止波长 1. 取样长度lr
取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴 方向上的长度。（图5-3） 它是测量或评定表面粗糙度轮廓时所规定的一段基准 线长度. 测量表面粗糙度轮廓时，应把测量限制在一段足够短 的长度上，以抑制和减弱波纹度，排除宏观形状误差 对表面粗糙轮廓测量的影响（标准取样长度的数值见 附表5-1）。 表面粗糙度轮廓应与表面粗糙度的大小相适应。表面 越粗糙，则取样长度就应越大。
图5-10 （2）同时标注上、下限值（图5-11）
图5-11
3. 极限值判断规则的标注
（1）16%规则（图5-10、图5-11） 16%规则是指在同一评定长度范围内幅度参数所有的实 测值中，大于上限值的个数少于总数的16%，小于下限 值的个数少于总数的16%，则认为合格。 16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。 若采用，则图样上不需注出。 （2）最大规则（图5-12、图5-13） 在幅度参数符号Ra或Rz的后面标注一个“max”的标记。

表面粗糙度轮廓不同于加工过程中由工艺系统（机床-刀 具-工件）的振动、回转体不平衡、发热等因素引起的介 于宏观和微观几何形状误差的表面波度；也不同于机床几 何精度方面引起的表面宏观形状误差。
一、表面粗糙度轮廓的界定

表面轮廓：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。（图5-1）
图5-12
图5-13
4. 传输带和取样长度、评定长度的标注
需要指定传输带时，传输带（mm）标注在幅度参数符号 的前面，并用斜线“/”隔开（图5-14a、b、c）。λc =lr。
图5-14 需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取 样长度的个数（图5-15a、b）。
图5-15
5. 表面纹理的标注
粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的 同一视图上。 粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与尺 寸的注写和读取方向一致。 粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。
2. 常规标注方法
标注示例见图5-19a、b，图5-20，图5-21，图5-22a、 b，图5-23a、b。
附表5-1 轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度Rz和轮 廓单元的平均宽度Rsm，标准取样长度和标准评定长度 （摘自GB/T 1301－2009、GB/T 10610－2009）
二、表面粗糙度轮廓的中线
为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中线。 中线是具有几何轮廓形状并划分被评定轮廓的基准线。 以中线为基础来计算各种评定参数的数值。 中线通常有轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线两种。
表面粗糙度轮廓与波纹度轮廓、宏观形状轮廓的区别： 波距λ小于1mm的属于表面粗糙度； 波距λ在1~10mm的属于表面波度； 波距λ大于10mm的属于形状误差。如图5-2所示
二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响
1. 对耐磨性的影响
具有表面粗糙度的两个零件，当它们接触并产生相对运动 时，峰顶间的接触作用就会产生摩擦阻力，使零件表面磨损, 零件表面越粗糙，摩擦系数就越大，磨损就越快。
需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号 （图5-16）进行标注。
6. 附加评定参数和加工方法的标注
需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注示例见 图5-17。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图 形符号上标注的示例。
图5-17
7. 加工余量的标注
图5-18
三、表面粗糙度轮廓代号在零件图上标注的规定 和方法 1.被测表面来测量表面粗 糙度的一种方法。 电动轮廓仪是按针描原理制成的仪器，如图5-28所示是电 动轮廓仪工作原理方框简图。
二、表面粗糙度轮廓幅度参数的选择
在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要 求，通常只给出幅度参数符号（Ra或Rz）及极限值，而 其它要求则采用默认的标准化值。 一般采用Ra 作为评定参数。 对于极光滑和粗糙的表面， 不能用Ra仪器测量，而采用Rz作为评定参数。
三、表面粗糙度轮廓参数极限值的选择
F F
i 1 i i 1 i
三、表面粗糙度轮廓的评定参数
1. 轮廓算术平均偏差Ｒa（幅度参数，图5-4） 轮廓算术平均偏差Ｒa是指在一个取样长度Lr内，被评定轮 廓上个点至中线的纵坐标值Z（x）绝对值的算术平均值。 即Ra= 1 或近似为
lr
lr
0
Z( x) dx
1 n Ra zi n i 1
图5-20
图5-22
图5-23
3. 简化标注的规定方法
当零件的某些表面（或多数表面）具有相同的技术要求
时，对这些表面的技术要求可以用特定符号（图5-24）， 统一标注在零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标 注。
图5-24
第五节 表面粗糙度轮廓的检测
一、比较法
比较法是指被测表面与标有一定评定参数值的粗糙度样板 相比较，通过人的视觉或触觉，亦可借助放大镜或显微镜 来判断出被测表面粗糙度的一种测量方法。 比较法简单易行，适用于车间现场检验，常用于评定表面 粗糙度要求不高的工件表面。该方法的判断准确程度与检 验人员的技术熟练程度有关。
1.轮廓的最小二乘中线（图5-4）
在一个取样长度lr范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓上 各点至该线的距离的平方之和为最小。 即 Z =min。
n 2 i 1 i
2.轮廓的算术平均中线 （图5-5）
在一个取样长度lr范围内，轮廓的算术平均中线将实际 轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等 于下部分各个谷面积之和。 n 即 n
位置a：下列符号和数值排成一行
上、下限值符号 传输带数值/幅度参数符号 评定长度值 极限值判断规则(空格) 幅度参数极限值(μm)
位置b：附加评定参数（如RSm，mm） 位置c：加工方法 位置d：表面纹理 位置e：加工余量（mm）
2. 表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注 （1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图5-10）
2. 对配合性质稳定性的影响
对于间隙配合，表面越粗糙，就越易磨损，是工作过程中的 间隙迅速增大，过早地失去配合精度。对于过盈配合，则因 装配表面的凸峰被挤平，减少了实际过盈量，从而降低了联 结的可靠性， 同样不能保证正常的工作。
3. 对耐疲劳性的影响
零件表面越粗糙，对应力集中就越敏感。若零件受到交 变应力作用，零件表面凹谷处容易产生应力集中，使疲 劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。
4.对抗腐蚀性的影响
越粗糙的零件表面，越易使腐蚀性气体或液体积聚在表 面的微观凹谷处并渗透到金属内层，加剧表面腐蚀。 此外，表面粗糙度对零件其他使用性能如机械联结的密 封 性、接触刚度以及零件外形的美观等都有很大的影响。
因此，在零件精度设计时，必须对零件的不同表面提出 合理的表面粗糙度的技术要求。
测得的Ra值越大，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Ra一般是用电动轮廓仪进行测量， 而表面过于粗糙或太光滑时不宜用轮廓仪测量，所以这个参 数的使用受到一定的限制。
2. 轮廓最大高度Rz （幅度参数，图5-6） 轮廓最大高度Rz是指在一个取样长度lr范围内，被评定轮 廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓峰高Rp与最大 轮廓谷深Rv之和的高度。
在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要求，按 需要选择Ra或Rz标注。 RSm 属于附加评定参数，只能与Ra或Rz同时选用，不能 独立采用。
m
第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求
一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容
在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须标注 幅度参数符号及极限值，同时还应标注传输带、取样长度、 评定长度的数值（若采用标准化值，则可以不标注，而予 以默认）、极限值判断规则（若采用特定的某一规则，而 予以默认，也可以不标注）。必要时可以标注补充要求， 如表面加工纹理及方向、加工方法、加工余量和附加其它 的评定参数（如RSm）。
第四节 表面粗糙度轮廓技术要求 在零件图上的标注
一、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号
绘制机械零件图时，需要使用1个基本图形符号和3个完整图 形符号，来标注表面粗糙度轮廓各种不同的技术要求。 （a）图为基本图形符号。 （b）图为用于任何工艺的完整图形符号。 （c）图为用于去除材料的完整图形符号。 （d）图为用于不去除材料的完整图形符号
④ 配合性质要求高的配合表面（如小间隙配合的配合表 面）、受重载荷作用的过盈配合表面的表面粗糙度轮廓 极限值都应小。 ⑤ 表面粗糙度轮廓参数极限值与尺寸及形状公差应协调。 通常，尺寸公差值越小，形位公差值、表面粗糙度轮廓 的Ra或Rz值应越小，同一公差等级时，轴的表面粗糙度 轮廓参数值应比孔小。 ⑥凡有关标准已对表面粗糙度轮廓要求作出规定的，如与 滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面等，应按相应的标 准确定表面粗糙度轮廓参数极限值。 ⑦ 要求防腐蚀、密封性能好或外表美观的表面粗糙度参数 极限值应小。 选择表面粗糙度轮廓参数极限值，除有特殊要求的表面 外，通常采用类比法。 表5-2列出了各种不同的表面粗糙度轮廓幅度参数值的选 用实例。
即
Rz Zp Zv
式中，Zp、Zv均取正值。 幅度参数（Ra、Rz）是标准规定必须标注的参数（但二 者只需标注其一），故又称为基本参数。
3.轮廓单元的平均宽度RSm （间距参数，图5-7）
轮廓单元的平均宽度指在一个取样长度内粗糙度轮廓单元宽 度Xs的平均值。
即
1 RSm X si m i 1
2. 评定长度 ln
为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表 面轮廓时所必需的一段长度。 评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。表面不均匀 的表面，宜选用较长的评定长度。 评定长度一般按5个取样长度来确定。标准的ln =5 ×lr 。