第四章表面微觀輪廓精度產(chǎn)生原因：1刀具或砂輪切削后遺留的刀痕2切削過程中切屑分離時的塑性變形3機(jī)床的振動等§4-1基本概念表面微觀輪廓誤差對零件使用性能的影響：1耐磨性2配合性質(zhì)穩(wěn)定性3耐疲勞性4抗腐蝕性5耐密封性6導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性7表面反射能力8流體流動阻力9表面接觸剛度10影響表面涂層質(zhì)量表面粗糙度會影響金屬板的噴涂特性和噴涂表面的美觀程度。對于電鍍的機(jī)體表面，建議采用車削或端銑，而不用磨削，并控制紋路間距和溝槽截面形狀，以使鍍層牢固。相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T3505-2009《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/T10601-2009《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法評定表面結(jié)構(gòu)的規(guī)則和方法》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)品文件中的表面結(jié)構(gòu)的表示法》GB/T15757-2002《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS)表面缺陷術(shù)語、定義及參數(shù)》等§4-2表面微觀輪廓精度的評定

零件表面的粗糙度是否滿足設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行測量和評定。

為了使測量和評定結(jié)果統(tǒng)一，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)規(guī)定取樣長度、評定長度、基準(zhǔn)線和評定參數(shù)，且測量方向應(yīng)垂直于表面的加工紋理方向。

一取樣長度和評定長度1取樣長度是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準(zhǔn)長度，用符號lr表示。目的是限制、減弱波紋度、形狀誤差對測量結(jié)果的影響。取樣長度應(yīng)適當(dāng)，過短則不能反映表面的微觀起伏程度，過長則可能使測量結(jié)果受到波紋度甚至形狀誤差的影響。從以下的系列中選?。?/p>

0.08，0.25，0.8，2.5，8.0（mm）2評定長度是指為了合理且較全面地反映整個表面的粗糙度特征，而在測量和評定表面粗糙度時所必需的一段最小長度，用符號ln

表示。目的是限制、減弱表面加工不均勻性對測量結(jié)果的影響。評定長度可以包含一個或幾個取樣長度。一般取5個取樣長度。二基準(zhǔn)線（中線）通過測量手段獲得表面輪廓曲線以后，需要提供一條定量評定表面粗糙度量值的基準(zhǔn)線，作為計(jì)算各種參數(shù)的基礎(chǔ)。

輪廓算術(shù)平均中線輪廓最小二乘中線1輪廓算數(shù)平均中線是指具有理想的直線形狀并在取樣長度lr

內(nèi)與輪廓走向一致的基準(zhǔn)線，該基準(zhǔn)線將實(shí)際輪廓分成上、下兩個部分，且使上部分面積之和等于下部分面積之和。

F1+F3+…=F2+F4+…F1+F3+…=F2+F4+…2輪廓最小二乘中線具有理想的直線形狀并劃分被測輪廓的基準(zhǔn)線，在取樣長度lr

內(nèi)使輪廓上的各點(diǎn)到該基準(zhǔn)線的距離的平方和為最小。三評定參數(shù)為了滿足對表面不同的功能要求，GB/T3505-2009從表面粗糙度微觀幾何形狀的高度、間距和形狀等三個方面的特征，相應(yīng)規(guī)定了表面的高度特征參數(shù)、間距特征參數(shù)和形狀特征參數(shù)。1高度特征參數(shù)（1）輪廓算數(shù)平均偏差Ra在取樣長度lr內(nèi)，被測輪廓上各點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離Zi的絕對值的算術(shù)平均值。（2）輪廓最大高度Rz在取樣長度lr內(nèi)，最大輪廓峰高Zp與最大輪廓谷深Zv之和的高度。Rz=Zp+Zv

2間距特征參數(shù)輪廓單元平均寬度RSm

一個輪廓峰與相鄰的輪廓谷的組合叫做輪廓單元。在取樣長度lr范圍內(nèi)，中線與各個輪廓單元相交線段的長度叫做輪廓單元的寬度，用符號Xsi表示。輪廓單元的平均寬度是指在一個取樣長度lr范圍內(nèi)所有輪廓單元的寬度Xsi的平均值。3形狀特征參數(shù)輪廓支承長度率Rmr(c)在評定長度ln內(nèi)，一條平行于中線的直線從峰頂線向下移動到某一水平位置（移動距離c）時，輪廓的實(shí)體材料長度Ml(c)與評定長度ln之比（用百分率表示）。

輪廓支承長度率Rmr(c)與零件的實(shí)際輪廓形狀有關(guān)，是反映零件表面耐磨性的指標(biāo)。其他條件相同時，Rmr(c)越大，支承面積越大，接觸剛度越高，耐磨性能越好。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：上述特征參數(shù)，與高度有關(guān)的評定參數(shù)是基本評定參數(shù)，與間距和形狀特性有關(guān)的參數(shù)是附加評定參數(shù)，在有特殊要求時才選用。

確定零件表面粗糙度輪廓評定參數(shù)及允許值和其他技術(shù)要求后，應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，以表面粗糙度輪廓符號和代號的形式，正確地標(biāo)注在零件圖上?！?-3表面微觀輪廓精度的標(biāo)注方法1.表面粗糙度輪廓的符號和代號①a表示表面粗糙度特征參數(shù)及數(shù)值，單位為μm，參數(shù)代號必須標(biāo)注。傳輸帶或取樣長度后應(yīng)有一斜線“/”，之后是表面結(jié)構(gòu)參數(shù)代號，最后是數(shù)值。如：0.0025–0.8/RZ6.3②b表示注寫第2個或多個表面結(jié)構(gòu)要求。③c注寫加工方法、表面處理、涂層或其他加工工藝要求。④d表示加工紋理方向。⑤e表示加工余量，單位為mm。加工紋理方向符號標(biāo)注2.表面粗糙度高度參數(shù)值的注寫及涵義3.2max

用去除材料的方法獲得的表面粗糙度Ra的最大值為3.2μm

Ramax3.23.2max1.6min

用去除材料的方法獲得的表面粗糙度Ra最大值為3.2μm，最小值為1.6μm

Ramax3.2Ramin1.61.6

用任何方法獲得的表面粗糙度Ra的上限值為1.6μm

Ra1.6URa1.66.33.2

用去除材料的方法獲得的表面粗糙度Ra上限值為6.3μm，下限值為3.2μm

Ra6.3Ra3.2URa6.3LRa3.2Rz3.2

用任何方法獲得的表面粗糙度Rz的上限值為3.2μm

Rz3.2URz3.26.3Rz12.5

用去除材料的方法獲得的表面粗糙度Ra上限值為6.3μm，Rz上限值為12.5μm

Ra6.3

Rz12.5URa6.3URz12.5

①給定上限值：同一評定長度范圍內(nèi)，幅度參數(shù)所有實(shí)測值中，大于上限值的個數(shù)少于總數(shù)的16%，則認(rèn)為合格。

②給定上限值和下限值：同一評定長度范圍內(nèi)，幅度參數(shù)所有實(shí)測值中，大于上限值的個數(shù)少于總數(shù)的16%，且小于下限值的個數(shù)少于總數(shù)的16%，則認(rèn)為合格。

③給定最大值：整個被測表面上幅度參數(shù)所有的實(shí)測值皆不大于允許值，則認(rèn)為合格。

④給定最大值和最小值：整個被測表面上幅度參數(shù)所有的實(shí)測值皆在最大與最小允許值范圍內(nèi)，才認(rèn)為合格。U“X”0.08-0.8/Ra3

max1.61.5磨=

加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

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加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型U“X”0.08-0.8/Ra3

max1.61.5磨=

加工工藝類型加工余量

表面結(jié)構(gòu)紋理加工工藝傳輸帶上、下限符號輪廓特征評定長度極限判斷規(guī)則極限值濾波器類型Rz0.4含義：⒈表示去除材料；⒉單向上限值；⒊默認(rèn)傳輸帶；⒋R輪廓；⒌粗糙度的最大高度0.4μm；⒍評定長度為5個取樣長度（默認(rèn)）；⒎16%規(guī)則（默認(rèn)）。Rzmax0.4含義：⒈表示去除材料；⒉單向上限值；⒊默認(rèn)傳輸帶；⒋R輪廓；⒌粗糙度最大高度最大值0.4μm；⒍評定長度為5個取樣長度（默認(rèn)）；⒎最大規(guī)則。3.表面粗糙度在圖樣上的標(biāo)注標(biāo)注表面粗糙度代號時，代號的尖端指向可見輪廓線、尺寸線、尺寸界線或它們的延長線上，必須從材料外指向零件表面。

舊標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)注

Ra0.8

Rz12.5

Ra6.3

Rz3.2

Ra0.8

Ra3.2

Ra0.8

用細(xì)實(shí)線相連的不連續(xù)的同一表面只標(biāo)注一次。當(dāng)零件所有表面具有相同的粗糙度時，其代號可在圖樣的右上角統(tǒng)一標(biāo)注。？？舊標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

用細(xì)實(shí)線相連的不連續(xù)的同一表面只標(biāo)注一次。當(dāng)零件所有表面具有相同的粗糙度時，其代號可在圖樣的標(biāo)題欄附近統(tǒng)一標(biāo)注。

Ra6.3（）新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

同一表面上有不同的要求時，用細(xì)實(shí)線畫出其分界線，并注出相應(yīng)的表面粗糙度代號和尺寸。零件需要局部熱處理或鍍涂時，應(yīng)用粗點(diǎn)畫線畫出其范圍，并注出相應(yīng)的尺寸，也可將其要求注寫在表面粗糙度代號上。

Ra0.8

Ra6.3表面粗糙度代號標(biāo)注示例

表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值選用的合理與否，直接影響到機(jī)器的使用性能和壽命，特別是對裝配精度要求高、運(yùn)動速度要求高、密封性能要求高的產(chǎn)品，更具有重要的意義。

§4-4表面微觀輪廓精度設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)者在選用表面粗糙度的參數(shù)和數(shù)值時，應(yīng)該從使用功能出發(fā)，并考慮包括載荷、潤滑、材料、運(yùn)動方向、速度、溫度、成本等因素，經(jīng)調(diào)查研究后予以確定。在缺少充分資料的條件下，類似的設(shè)計(jì)和加工方法的經(jīng)驗(yàn)，常能提供有用的參考和選擇。以免采用不合理的技術(shù)要求和加工過程。

一

參數(shù)的選用

a.與高度特性有關(guān)的評定參數(shù)是基本評定參數(shù)，通常只給出Ra

或Rz

及允許值。

b.與間距和形狀特性有關(guān)的參數(shù)是附加評定參數(shù)，在有特殊要求時才選用。①參數(shù)Ra

的概念直觀，Ra

值反映表面粗糙度輪廓特性的信息量大，且Ra

值用觸針式輪廓儀測量比較容易，普遍采用。②對于極光滑的表面和粗糙表面，采用

Rz

作為評定參數(shù)。二.參數(shù)值的選用原則應(yīng)考慮：

1零件表面的功能要求及嚴(yán)格程度；

2加工的經(jīng)濟(jì)性；

3在GB/T1031-2009規(guī)定參數(shù)值中選；

4每個數(shù)值的應(yīng)用場合；

5選擇時可采用類比法。Ra標(biāo)準(zhǔn)值在生產(chǎn)實(shí)際中，對零件表面微觀特征的控制，并不在于尋求最光滑的表面，而是為了獲得符合使用要求的適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，而且要采取最?jīng)濟(jì)的加工方法保證實(shí)現(xiàn)這個目的。RaM0最佳值

⑴在滿足功能要求的前提下，盡量選用較大的粗糙度參數(shù)值。⑵同一零件上，工作面比非工作面粗糙度值小。⑶摩擦表面比非摩擦表面粗糙度值小。

⑷滾動摩擦表面比滑動摩擦表面粗糙度值小。⑸相對運(yùn)動速度高，單位面積壓力大，受交變應(yīng)力作用的表面粗糙度值應(yīng)取小些。⑹配合性質(zhì)要求穩(wěn)定的表面，表面粗糙度值應(yīng)取小些。⑺表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)與尺寸公差和幾何公差協(xié)調(diào)。⑻凡有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已對表面粗糙度要求做出規(guī)定的（例如與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的表面粗糙度）

，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選取。

⑼同一公差等級的零件，小尺寸零件的表面粗糙度值比大尺寸零件的表面粗糙度值要小一些。⑽相互配合的孔、軸，軸表面的粗糙度值應(yīng)比孔表面的要小些。

⑾其他條件相同時，間隙配合的表面粗糙度值應(yīng)比過盈配合的表面粗糙度值小些。⑿對防腐蝕、密封性要求高的表面，粗糙度參數(shù)值應(yīng)小些。⒀對于機(jī)械設(shè)備上的操作手柄、食品用具及衛(wèi)生設(shè)備等特殊用途的零件表面，應(yīng)選取較小的粗糙度參數(shù)值。三.參數(shù)值的應(yīng)用場合12.5μm:

粗加工非配合表面。如軸端面、倒角、鉆孔、鍵槽非工作面、墊圈接觸面、不重要的安裝支承面、螺釘孔表面等6.3μm:

半精加工表面。用于不重要的零件的非配合表面，如支柱、軸、支架、外殼、襯套、蓋等的端面；螺釘、螺栓和螺母的自由表面；不要求定心和配合特性的表面，如螺栓孔、螺釘通孔、鉚釘孔等；飛輪、皮帶輪、離合器、聯(lián)軸器、凸輪、偏心輪的側(cè)面；平鍵及鍵槽上下面，花鍵非定心表面，齒頂圓表面；所有軸和孔的退刀槽；不重要的連接配合表面；犁鏵、犁側(cè)板、深耕鏟等零件的摩擦工作面；插秧爪面等3.2μm:

半精加工表面。外殼、箱體、蓋、套筒、支架等和其他零件連接而不形成配合的表面；不重要的緊固螺紋表面，非傳動用梯形螺紋、鋸齒螺紋表面；燕尾槽表面；鍵和鍵槽的工作面；需要發(fā)藍(lán)的表面；需滾花的預(yù)加工表面；低速滑動軸承和軸的摩擦面；張緊鏈輪、導(dǎo)向滾輪與軸的配合表面；滑塊及導(dǎo)向面（速度20~50m/min）收割機(jī)械切割器的摩擦片、動刀片、壓力片的摩擦面，脫粒機(jī)格板工作面等

1.6μm:

要求有定心及配合特性的固定支承、襯套、軸承和定位銷的壓入孔表面；不要求定心及配合特性的活動支承面，活動關(guān)節(jié)及花鍵結(jié)合面；8級齒輪的齒面，齒條齒面；傳動螺紋工作面；低速轉(zhuǎn)動的軸頸；楔形鍵及鍵槽上、下面；軸承蓋凸肩（對中心用），三角皮帶輪槽表面，電鍍前金屬表面等0.8μm:

要求保證定心及配合特性的表面。錐銷和圓柱銷表面；與0和6級滾動軸承相配合的孔和軸頸表面；中速轉(zhuǎn)動的軸頸，過盈配合的孔IT7，間隙配合的孔IT8，花鍵軸定心表面，滑動導(dǎo)軌面。不要求保證定心及配合特性的活動支承面；高精度的活動球狀接頭表面、支承墊圈、榨油機(jī)螺旋榨輥表面等

0.2μm:

要求能長期保持配合特性的孔IT6、IT5，6級精度齒輪齒面，蝸桿齒面（6~7級），與5級滾動軸承配合的孔和軸頸表面；要求保證定心及配合特性的表面；滾動軸承軸瓦工作表面；分度盤表面；工作時受交變應(yīng)力的重要零件表面；受力螺栓的圓柱表面，曲軸和凸輪軸工作表面，發(fā)動機(jī)氣門圓錐面，與橡膠油封相配的軸表面等0.1μm:

工作時受較大交變應(yīng)力的重要零件表面，保證疲勞強(qiáng)度、防腐蝕性及在活動接頭工作中耐久性的一些表面；精密機(jī)床主軸箱與套筒配合的孔；活塞銷的表面；液壓傳動用孔的表面，閥的工作表面，汽缸內(nèi)表面，保證精確定心的錐體表面；儀器中承受摩擦的表面，如導(dǎo)軌、槽面等

0.05μm:

特別精密的滾動軸承套圈滾道、滾珠及滾柱表面，摩擦離合器的摩擦表面，工作量規(guī)的測量表面，精密刻度盤表面，精密機(jī)床主軸套筒外圓面等

0.025μm:

特別精密的滾動軸承套圈滾道、滾珠及滾柱表面；量儀中較高精度間隙配合零件的工作表面；柴油機(jī)高壓泵中柱塞副的配合表面；保證高度氣密的接合表面等0.012μm:

儀器的測量面；量儀中高精度間隙配合零件的工作表面；尺寸超過100mm量塊的工作表面等

0.008μm:

量塊的工作表面；高精度測量儀器的測量面，光學(xué)測量儀器中金屬鏡面；高精度儀器摩擦機(jī)構(gòu)的支撐面等四.加工方案及其經(jīng)濟(jì)精度減速器的

輸出軸五.表面微觀輪廓精度設(shè)計(jì)示例減速器的輸出軸減速器的輸出軸

為了保證輸出軸的配合性質(zhì)和使用性能，除了設(shè)計(jì)輸出軸各幾何部分的尺寸公差和幾何公差外，還要確定表面粗糙度參數(shù)值，評定參數(shù)通常選擇輪廓算術(shù)平均偏差Ra的上限值，可采用類比法或查設(shè)計(jì)手冊。減速器的輸出軸解：（1）兩個φ52k6軸頸分別與兩個相同規(guī)格的0級滾動軸承內(nèi)圈配合，則該表面的粗糙度Ra值的確定可查表，在表中，與0和6級滾動軸承相配合的孔和軸頸表面粗糙度Ra值對應(yīng)為0.8μm；對應(yīng)尺寸公差等級IT6、公稱尺寸為52mm的軸頸表面粗糙度Ra值對應(yīng)為0.8μm。綜合考慮后確定兩個φ52k6軸頸表面粗糙度Ra值為0.8μm。0.8μm:

要求保證定心及配合特性的表面。錐銷和圓柱銷表面；與0和6級滾動軸承相配合的孔和軸頸表面；中速轉(zhuǎn)動的軸頸，過盈配合的孔IT7，間隙配合的孔IT8，花鍵軸定心表面，滑動導(dǎo)軌面。不要求保證定心及配合特性的活動支承面；高精度的活動球狀接頭表面、支承墊圈、榨油機(jī)螺旋榨輥表面等

減速器的輸出軸（2）φ56r6的軸頸與齒輪孔為基孔制過渡配合，要求保證定心及配合特性，查表，要求保證定心及配合特性的表面粗糙度Ra值對應(yīng)為0.8μm，對應(yīng)尺寸公差等級IT6、公稱尺寸為56mm的軸頸表面粗糙度Ra值對應(yīng)為0.8μm，因此，確定φ56r6軸頸表面粗糙度Ra值為0.8μm。減速器的輸出軸（3）φ40m6的軸頸與聯(lián)軸器或傳動件的孔配合，為了使傳動平穩(wěn)，必須保證定心及配合特性，通過查表，確定φ40m6軸頸表面粗糙度Ra值為0.8μm。

（4）φ50的軸頸屬于非配合表面，沒有標(biāo)注尺寸公差等級，其表面粗糙度參數(shù)Ra值可放寬要求，通過查閱表，確定φ50軸頸表面粗糙度Ra值為12.5μm（也可確定Ra值為6.3μm）。減速器的輸出軸（5）

φ40m6軸頸上的鍵槽兩側(cè)面為工作面，尺寸及公差帶代號為12N9，通過查表，確定12N9鍵槽兩側(cè)面粗糙度Ra值為3.2μm；φ40m6軸頸上的鍵槽深度表面為非工作面，查表，確定12N9鍵槽深度表面粗糙度Ra值為6.3μm。3.2μm:

半精加工表面。外殼、箱體、蓋、套筒、支架等和其他零件連接而不形成配合的表面；不重要的緊固螺紋表面，非傳動用梯形螺紋、鋸齒螺紋表面；燕尾槽表面；鍵和鍵槽的工作面；需要發(fā)藍(lán)的表面；