互換性 第3章 表面結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn))

SurfaceTexture第3章表面結(jié)構(gòu)2023/2/51本章學(xué)習(xí)內(nèi)容3.3表面粗糙度參數(shù)3.4表面粗糙度的表示法3.2術(shù)語和定義3.1概述3.5表面粗糙度的選用3.6表面粗糙度的測(cè)量2023/2/52本章所參照的主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T

3505-2009

產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)

表面結(jié)構(gòu)

輪廓法

術(shù)語、定義及表面結(jié)構(gòu)參數(shù)GB/T1031-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值GB/T131-2006產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法新標(biāo)準(zhǔn)GB/T1031-1995表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值GB/T131-1993機(jī)械制圖表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)及注法GB/T3505-2000產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面結(jié)構(gòu)的術(shù)語、定義及參數(shù)GB/T7220-2004產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面粗糙度術(shù)語參數(shù)測(cè)量舊標(biāo)準(zhǔn)2023/2/533.1.1表面結(jié)構(gòu)3.1概述GeneralDescription表面結(jié)構(gòu)是由實(shí)際表面的重復(fù)或偶然的偏差所形成的表面三維形貌，包括表面粗糙度、表面波紋度、形狀誤差、紋理方向和表面缺陷。表面輪廓(形狀誤差、波紋度、表面粗糙度)表面缺陷表面結(jié)構(gòu)2023/2/54在加工、使用或儲(chǔ)存期間，非故意或偶然生成的實(shí)際表面的單元體、成組的單元體或不規(guī)則體。3.1.2表面缺陷(surfaceimperfection)破裂毛孔裂縫擦痕窩陷砂眼凹缺陷2023/2/55凸缺陷樹瘤皰疤飛邊縫脊夾雜物氧化皮2023/2/56環(huán)形坑劃痕切削殘余混合表面缺陷腐蝕裂紋斑點(diǎn)區(qū)域和外觀缺陷2023/2/573.1.3表面輪廓(surfaceprofile)一個(gè)指定平面與實(shí)際表面相交所得到的輪廓。實(shí)際上，已加工完零件的截面輪廓誤差是非常復(fù)雜的，一般包括表面粗糙度、表面波紋度和形狀誤差。通常三者按波距劃分。λ>10mmλ=1～10λ<1mmλ>10mm—形狀誤差(宏觀幾何形狀誤差)λ=1～10mm—表面波紋度λ<1mm—表面粗糙度(微觀幾何形狀誤差)2023/2/583.1.4表面粗糙度對(duì)零件功用的影響●影響零件的耐磨性●影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性●影響零件的疲勞強(qiáng)度●影響零件的抗腐蝕性●影響零件的密封性●其他影響：對(duì)零件的外觀、測(cè)量精度、表面光學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和膠合強(qiáng)度等也有著不同程度的影響。對(duì)于間隙配合，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面因其粗糙不平而迅速磨損，致使間隙增大；對(duì)于過盈配合，表面輪廓峰頂在裝配時(shí)容易被擠平，使實(shí)際有效過盈量減小，致使聯(lián)接強(qiáng)度降低。零件表面越粗糙，凹痕就越深，當(dāng)零件承受交變荷載時(shí)，對(duì)應(yīng)力集中很敏感。使疲勞強(qiáng)度降低，導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生裂紋而損壞。表面越粗糙，越容易將腐蝕物存于凹谷中，堆積并深入到金屬內(nèi)部，造成對(duì)工件表面的腐蝕。粗糙的表面結(jié)合時(shí)，兩表面只在局部點(diǎn)上接觸，中間有縫隙，影響密封性。因此，提高表面粗糙度，可提高其密封性。表面越粗糙，摩擦阻力越大。提高零件表面粗糙度的要求，可以減少摩擦損失，提高工作機(jī)械的傳動(dòng)效率，延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命。但表面過于光滑，會(huì)不利于潤(rùn)滑油的存儲(chǔ)，形成干摩擦，使磨損加劇。2023/2/593.2術(shù)語和定義TerminologiesandDefinitions混合參數(shù)1個(gè)間距參數(shù)1個(gè)幅度參數(shù)9個(gè)幾何參數(shù)術(shù)語14個(gè)一般術(shù)語16個(gè)表面輪廓參數(shù)定義16個(gè)一般術(shù)語和幾何參數(shù)術(shù)語術(shù)語和定義曲線和相關(guān)參數(shù)5個(gè)2023/2/510

以下僅對(duì)粗糙度輪廓上的術(shù)語、參數(shù)(基本符號(hào)為R)以及設(shè)計(jì)等有關(guān)情況加以介紹。2023/2/5113.2.1取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度◆規(guī)定取樣長(zhǎng)度的目的是為了限制或削弱測(cè)量、評(píng)定表面粗糙度時(shí)表面波紋度(1～10mm)以及形狀誤差(λ>10mm)的影響?！粼u(píng)定表面粗糙度時(shí)的取樣長(zhǎng)度應(yīng)適中，過長(zhǎng)則測(cè)量結(jié)果中可能包含表面波紋度的成分，過短則不能客觀反映表面粗糙度的實(shí)際情況。lr應(yīng)從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系列值選取。■取樣長(zhǎng)度(samplinglength)lr在X軸方向判別被評(píng)定輪廓不規(guī)則特征的長(zhǎng)度。是測(cè)量或評(píng)定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度，至少包含5個(gè)微峰和5個(gè)微谷。說明：2023/2/512■評(píng)定長(zhǎng)度(evaluationlength)ln用于評(píng)定被評(píng)定輪廓的X軸方向上的(總)長(zhǎng)度?！粼u(píng)定長(zhǎng)度是連續(xù)的幾個(gè)取樣長(zhǎng)度。規(guī)定評(píng)定長(zhǎng)度的目的是為了限制或削弱評(píng)定表面粗糙度時(shí)粗糙度輪廓特性不均勻性影響。◆評(píng)定長(zhǎng)度的數(shù)值應(yīng)從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系列值選取。測(cè)量Ra或Rz時(shí)，一般情況下取ln

=5×lr；當(dāng)被測(cè)表面均勻性較好時(shí)可取ln

<5×lr；均勻性較差時(shí)可取ln

>5×lr。說明：2023/2/513取樣長(zhǎng)度lr

和評(píng)定長(zhǎng)度ln2023/2/5143.2.2中線(meanline)——最小二乘中線

中線穿過粗糙度輪廓，是用來確定粗糙度參數(shù)的基準(zhǔn)線。它是用λc輪廓濾波器抑制長(zhǎng)波成分后形成的輪廓的中線——最小二乘中線。具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線。注：用λc輪廓濾波器濾波后，可認(rèn)為最小二乘中線的方向就是X方向。最小二乘中線滿足，是唯一的。在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，使輪廓線上各點(diǎn)輪廓偏距Zi的平方和最小的線。

輪廓偏距Z是指在測(cè)量方向上，輪廓線上的點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間的距離。2023/2/5153.2.2中線(meanline)——算術(shù)平均中線在取樣長(zhǎng)度內(nèi)劃分實(shí)際輪廓為上下兩部分，且使兩部分面積相等的基準(zhǔn)線稱為輪廓的算術(shù)平均中線。2023/2/5163.3表面粗糙度參數(shù)SurfaceRoughnessParameters新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的關(guān)于表面粗糙度的常用參數(shù)有4個(gè)。●

幅度參數(shù)●

間距參數(shù)●

曲線和相關(guān)參數(shù)◆

輪廓的算術(shù)平均偏差——Ra◆

輪廓的最大高度——Rz◆

輪廓單元的平均寬度——Rsm◆

輪廓的支承長(zhǎng)度率——Rmr(c)2023/2/5173.3.1輪廓的算術(shù)平均偏差Ra(arithmeticalmeandeviationoftheprofile)

在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值。2023/2/518

Ra實(shí)際上是對(duì)粗糙度輪廓信號(hào)進(jìn)行整流、濾波后得到的結(jié)果，反映的是輪廓峰高、谷深的平均值。2023/2/5193.3.2輪廓的最大高度Rz

(maximumheightofprofile)

在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高與最大輪廓谷深之和。2023/2/520注：舊原標(biāo)準(zhǔn)中的“輪廓最大高度”用Ry

表示，Rz

表示的是“微觀不平度十點(diǎn)高度”(新標(biāo)準(zhǔn)無此參數(shù))。一般情況下，表面粗糙度參數(shù)可從輪廓的算術(shù)平均偏差

Ra、輪廓的最大高度

Rz

之間選取其一。

在幅度參數(shù)(峰和谷)常用的參數(shù)值范圍內(nèi)(Ra為0.025～6.3μm,Rz

為0.1～25μm)，推薦優(yōu)先選用

Ra。

根據(jù)表面功能的需要，除表面粗糙度高度參數(shù)(Ra、Rz)外可選用下面兩個(gè)附加參數(shù)。當(dāng)零件表面有抗疲勞破壞要求時(shí)，可對(duì)其Rz

提出適當(dāng)要求。2023/2/5213.3.3輪廓單元的平均寬度Rsm(meanwidthoftheprofileelements)

在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓單元寬度Xs的平均值。2023/2/5223.3.4輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c)(materialratiooftheprofile)

在給定輪廓水平截距c上輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c)與評(píng)定長(zhǎng)度的比率。2023/2/523輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c)反映表面的耐磨性。在相同的輪廓水平截距

c上，Rmr(c)越大，耐磨性越好。試比較：注意：選用輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c)必須給出輪廓水平截距c值，c值可用微米或Rz的百分?jǐn)?shù)來表示。Rz的百分?jǐn)?shù)系列如下：5%、10%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%。2023/2/524Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100輪廓的算術(shù)平均偏差Ra的數(shù)值(μm)Rz0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600輪廓的最大高度Rz的數(shù)值(μm)2023/2/525Rsm0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5輪廓的單元平均寬度Rsm的數(shù)值(mm)Rmr(c)1015202530405060708090輪廓的支承長(zhǎng)度率Rmr(c)的數(shù)值(%)2023/2/5263.4表面粗糙度的表示法IndicationofSurfaceRoughness2023/2/52760°60°H2H1H1≈1.4hh——字高數(shù)字與字母高度符號(hào)的線寬高度H1高度H22.50.253.57.53.50.35510.550.571570.710211011430（最小值）■基本圖形符號(hào)■擴(kuò)展圖形符號(hào)去除材料不去除材料3.4.1標(biāo)注表面粗糙度的圖形符號(hào)2023/2/528■完整圖形符號(hào)去除材料不去除材料允許任何工藝■工件輪廓各表面的圖形符號(hào)2023/2/5293.4.2表面粗糙度完整圖形符號(hào)的組成位置a

注寫單一表面粗糙度要求。

在完整符號(hào)中，對(duì)表面粗糙度的單一要求和補(bǔ)充要求應(yīng)注寫在圖示的指定位置。位置b

注寫第2個(gè)或其他多個(gè)表面粗糙度要求。位置c

注寫加工方法(車、磨等)、表面處理、涂層或其他工藝要求。位置d

注寫表面紋理和方向，如“＝”、“×”、“M”等。位置e

注寫所要求的加工余量，以mm為單位給出數(shù)值。2023/2/530表面粗糙度標(biāo)注示例用去除材料的方法獲得的表面,Ra的上限值為3.2m，加工方法為銑削。銑Ra3.2Rz0.4Rzmax0.4Ra25Ra6.3采用不去除材料的方法獲得的表面,Rz的上限值為0.4m用去除材料的方法獲得的表面,Rz的最大值為0.4m。用去除材料的方法獲得的表面,Ra的上限值為25m，Ra的下限值為6.3m。2023/2/5312023/2/532■表面粗糙度參數(shù)的標(biāo)注

●參數(shù)代號(hào)的標(biāo)注

●評(píng)定長(zhǎng)度的標(biāo)注

●極限值判斷規(guī)則的標(biāo)注

●傳輸帶和取樣長(zhǎng)度的標(biāo)注

●單向極限或雙向極限的標(biāo)注■加工方法或相關(guān)信息的標(biāo)注■表面紋理的注法■加工余量的注法GB/T131-2006產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法詳細(xì)見2023/2/5333.4.3表面粗糙度要求在圖樣上的標(biāo)注注寫方向■符號(hào)、代號(hào)的標(biāo)注位置與方向表面粗糙度的注寫和讀取方向與尺寸的注寫和讀取方向一致。表面粗糙度可標(biāo)注以下位置：輪廓線或指引線上；特征尺寸的尺寸線上；幾何公差的框格上；延長(zhǎng)線；圓柱或棱柱表面上。2023/2/534標(biāo)注在輪廓線(或延長(zhǎng)線)上2023/2/535用指引線引出標(biāo)注2023/2/536標(biāo)注在尺寸線上2023/2/537標(biāo)注在幾何公差框格上2023/2/538標(biāo)注在延長(zhǎng)線上2023/2/539標(biāo)注在圓柱或棱柱表面上2023/2/540大多數(shù)表面有相同要求的簡(jiǎn)化注法■簡(jiǎn)化注法2023/2/541在圖紙空間有限時(shí)用帶字母的完整符號(hào)的簡(jiǎn)化注法用基本符號(hào)以等式的形式給出多個(gè)表面粗糙度要求的簡(jiǎn)化注法2023/2/542■兩種或多種工藝獲得的同一表面的注法同時(shí)給出鍍覆前后的表面粗糙度要求的注法2023/2/543

■熱處理、表面處理及其標(biāo)注：常用的熱處理方法有退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)及時(shí)效處理等，而表面處理方法則有表面淬火、滲碳淬火、氮化、氰化、發(fā)藍(lán)、發(fā)黑等。2023/2/5443.5表面粗糙度的選用ApplicationaboutSurfaceRoughness2023/2/5453.5.1表面粗糙度參數(shù)的選用如無特殊要求，只規(guī)定幅度參數(shù)之一即可。1、推薦優(yōu)先選用輪廓的算術(shù)平均偏差Ra值，因?yàn)镽a能充分反映零件表面輪廓的特征；表面過于粗糙、太光滑或有抗疲勞破壞要求時(shí)，多采用輪廓的最大高度Rz。2、當(dāng)表面不允許出現(xiàn)較深加工痕跡，防止應(yīng)力過于集中，要求保證零件的抗疲勞強(qiáng)度和密封性時(shí)，應(yīng)選擇Ra與Rz聯(lián)用。

3、當(dāng)測(cè)量面積很小時(shí)，如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的表面，可選用Rz值。2023/2/5463.5.1表面粗糙度參數(shù)的選用附加參數(shù)一般不單獨(dú)使用。1）對(duì)有特殊要求的少數(shù)零件的重要表面(如要求噴涂均勻、涂層有較好的附著性和光澤表面)需要控制輪廓單元的平均寬度Rsm數(shù)值。2）對(duì)于有較高支撐剛度和耐磨性的表面，應(yīng)規(guī)定輪廓的支承長(zhǎng)度率Rmr(c)參數(shù)。2023/2/5473.5.2表面粗糙度參數(shù)數(shù)值的選用選用原則:

首先滿足功能要求，其次是考慮經(jīng)濟(jì)性及工藝性。在滿足功能要求的前提下,幅度參數(shù)Ra、Rz的允許值應(yīng)盡可能大些，Rsm、Rmr(c)的允許值應(yīng)盡可能小些。2023/2/548●要求配合性質(zhì)穩(wěn)定可靠時(shí)，要求應(yīng)嚴(yán)。如小間隙配合表面、過渡配合表面、受重載作用的過盈配合表面，都應(yīng)選擇較小的表面粗糙度幅度參數(shù)值。●表面的粗糙度參數(shù)值應(yīng)與其尺寸公差值、形狀公差值相協(xié)調(diào)。表面粗糙度參數(shù)值的選用通常采用類比法。具體選用時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：●粗糙度參數(shù)允許值已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。●同一零件上，工作表面的粗糙度要求應(yīng)比非工作表面嚴(yán)?！駥?duì)于摩擦表面，速度愈高，單位面積壓力愈大，則表面粗糙度幅度參數(shù)值應(yīng)越小，尤