第1节 概述 一 表面轮廓的特征与形成 1 表面粗糙度定义 在机械加工过程中，由于整个加工工艺系统的原因，会在零件表面留下加工误差。在切削过程中由于切屑分离时的塑性变形、工艺系统的振动以及刀具和被加工表面的摩擦等原因，会使零件表面留下微小的凹凸不平的痕迹，其微小峰谷的高低以及间距的细密程度所构成的微观几何形状误差称为表面粗糙度。 表面粗糙度对机器零件的使用性能影响很大，为保证产品质量、提高机器的使用寿命以及降低生产成本，设计时必须对零件的表面轮廓精度提出合理要求。 2 表面波纹度和表面形状误差 在加工过程中，由于机床—刀具—工件系统的强迫振动、刀具进给的不规则和回转质量的不平衡等原因，在零件表面留下的波距较大且具有较强周期性的误差称为表面波纹度。 由于刀具导轨倾斜等原因造成的误差则为宏观的表面形状误差。表面轮廓误差如图4-1所示。 3 表面粗糙度、表面波纹度、表面形状误差的划分 表面粗糙度、表面波纹度和表面形状误差的划分，通常按相邻两波峰或波谷之间的距离，即波距的大小来划分，或按波距与波幅（峰谷高度）的比值来划分。 波距小于1mm并呈周期性变化的，属于表面粗糙度范围； 波距在1mm~10mm之间并呈周期形变化的，属于表面波纹度范围； 波距在10mm以上且无明显周期变化的，属于表面形状误差。 图4-1表面几何形状误差 二 表面粗糙度对零件性能的影响（略） 第2节 表面粗糙度的评定 一 主要术语和定义 1 λs滤波器 2 λc滤波器 3 表面轮廓 表面轮廓是平面与实际表面相交所得的轮廓。按照平面相截的方向不同，又可分为X向表面轮廓和Y向表面轮廓，通常是指X向表面轮廓，即与加工纹理方向垂直的截面上的轮廓，如图4-3所示。 图4-3 表面轮廓 图4-4 取样长度和评定长度 4 取样长度 l r 取样长度lr是指用于判别被评定轮廓具有表面粗糙度特征的X轴向上的长度，如图4-4所示。lr在数值上与轮廓滤波器λc的标志波长相等。 规定和选择lr是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。取样长度的大小取决于表面粗糙度的疏密程度。 5 评定长度 ln ln是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴向上的长度，它包含一个或几个连续的取样长度，是评定表面粗糙度所必需的一段长度，如图4-4所示。 评定长度与取样长度之间的数量关系取决于表面粗糙度的均匀程度和加工方法，表面粗糙度比较规则均匀，可以规定比较小的评定长度；反之，则可规定较大的评定长度。一般情况下，取ln =5lr。 二 评定参数 国家标准GB/T3504-2000从表面粗糙度特征的幅度、间距和形状等方面，规定了相应的评定参数，以满足机械产品对零件表面的各种功能要求。 1 评定轮廓的算术平均偏差Ra Ra是指在一个取样长度内纵坐标Z（x）绝对值的算术平均值，如图4-6所示，即 （4-1） 近似为 （4-2） 图4-6 评定轮廓的算术平均偏差 图4-7 轮廓的最大高度 2 轮廓的最大高度Rz Rz是指在一个取样长度内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度，如图4-7所示，即 （4-3） 粗糙度轮廓峰是指连接（粗糙度轮廓和X轴）两相邻交点向外（从材料到周围介质）的粗糙度轮廓部分，轮廓峰高是指轮廓最高点距X轴线的距离。粗糙度轮廓谷是指连接两相邻交点向内（从周围介质到材料）的粗糙度轮廓部分，轮廓谷深是指X轴线与轮廓谷最低点之间的距离。 注意：在GB3504-1983及以前的标准中，Rz用来表示“微观不平度十点高度”，其含义不同于轮廓的最大高度。因此，当采用现行的技术文件和图样时必须小心谨慎，需要确定其确切含义。 3 轮廓单元的平均宽度RSm 4 轮廓的支承长度率Rmr（c） 第3节 表面粗糙度的选用 一 表面粗糙度评定参数的选用 评定参数的选用，首先应考虑零件的功能要求。 在表面粗糙度评定参数中，幅度评定参数可以单独使用。其中，轮廓的算术平均偏差Ra能较完整全面地表征表面粗糙度特征。国家标准推荐在常用数值范围内（Ra0.025μm ~6.3μm），应优先选用Ra。 对于Ra值在6.3μm ~100μm和0.008μm ~0.020μm范围的零件表面，可以选用轮廓的最大高度Rz；对于不允许出现较深加工痕迹或对疲劳强度要求较高的零件表面，可以在选用Ra同时，也选用Rz；对于仪表、轴承行业的小零件，由于难于取得规定的取样长度，也可以单独选用Rz。 一般情况下，选用幅度评定参数控制表面粗糙度即可满足功能要求。如果对于零件表面有更多的功能要求时，可以考虑选用附加参数轮廓单元的平均宽度RSm和轮廓的支承长度率Rmr（c）。 二 评定参数值及取样长度、评定长度的选用 1 表面粗糙度评定参数值 GB/T1031-1995规定了表面粗糙度评定参数的数值系列。如表4-1至4-4所示。 表4-1 Ra的参数值(μm) (摘自GB/T1031-1995)
表4-2 Rz的参数值(μm) (摘自GB/T1031-1995)
注：这里的Rz对应GB3504—1983的Ry。 表4-3 RSm的参数值(mm) (摘自GB/T1031-1995)
注：这里的RSm对应GB3504—1983的Sm。 表4-4 Rmr(c)的数值(%) (摘自GB/T1031-1995)
2 表面粗糙度参数值的选用 2.1 选用原则 表面粗糙度参数的允许值应该根据零件表面的功能要求并按国家标准规定的参数值系列来选取。 原则：在满足功能要求的前提下，表面粗糙度参数的允许值应尽可能大一些（Rmr（c）反之），以便于加工而具有较好的经济性。 2.2 注意事项 表面粗糙度参数允许值通常用类比法来选取，参见表4-5。当参数值初步确定后，还应根据具体的工作条件等因素，进行必要的调整，调整时应注意以下几点： （1）在同一零件上，工作表面的粗糙度要求高于非工作表面； （2）摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面；滚动摩擦表面粗糙度要求高于滑动摩擦表面；运动速度高、载荷大的表面粗糙度要求要高些； （3）承受交变载荷的表面、容易引起应力集中的表面（如圆角、沟槽等处）粗糙度要求应高些； （4）对配合性质要求稳定可靠的表面，粗糙度要求应高些； （5）配合性质相同时，小尺寸结合面的粗糙度要求应高于大尺寸结合面；同一公差等级，轴比孔的表面粗糙度要求应高些； （6）有防腐性、密封性等要求的表面，粗糙度要求应高些。 另外还应注意协调好尺寸公差、形状公差和表面粗糙度之间的关系，参考表4-6。一般情况下，尺寸公差、形状公差要求高的表面，表面粗糙度要求也高。对于无特殊功能要求的表面，其表面粗糙度参数值 与尺寸公差和形状公差之间的比例对应关系如下： 若T≈0.6IT,则Ra≤0.05IT； 若T≈0.5IT,则Ra≤0.04IT； 若T≈0.4IT,则Ra≤0.025IT； 若T≈0.25IT,则Ra≤0.012IT； 若T﹤0.25IT,则Ra≤0.15T。 （4-7） 式中 T为形状公差，IT为尺寸公差。 表面粗糙度参数值与公差等级、基本尺寸的对应关系可参考表4-7。 3 表面粗糙度参数的上限值、下限值、最大值和最小值的规定和选用 GB/T131-1993规定了表面粗糙度参数的上限值、下限值、最大值和最小值的概念。 表面粗糙度参数的上限值或下限值是指允许在表面粗糙度参数的所有实测值中有不超过总数16%的实测值超过规定值（设计时选定的参数允许值）。 表面粗糙度参数的最大值或最小值则要求表面粗糙度的实测值不得超过规定值（设计时选定的参数允许值）。 在生产实际中，绝大多数零件表面的功能要求用上限值（下限值）的就可以达到，只有极少数零件表面要求高时（如作为测量基准的平板等），须采用最大值（最小值）。 4 取样长度的选用 第4节 表面粗糙度符号、代号及其注法 一 表面粗糙度符号和代号 图样上所标注的表面粗糙度符号、代号，是该表面完工后的要求。 1 表面粗糙度的符号 表面粗糙度的符号及意义、说明见表4-9。若仅需要加工（采用去除材料的方法或不去除材料的方法）但对表面粗糙度的其他规定没有要求时，允许只注表面粗糙度符号。 表4-9 表面粗糙度符号王传剑 (摘自GB/T131-1993)
二 表面粗糙度的代号 表面粗糙度代号由表面粗糙度符号、表面粗糙度参数代号及数值和有关规定等内容所构成。表面粗糙度数值及其有关规定在符号中的书写位置如图4-12所示。 图4-12 表面粗糙度代号 a1、a2—粗糙度幅度参数代号及其数值（单位为微米）； b—加工要求、镀覆、表面处理或其他说明等； c—取样长度（单位为毫米）或波纹度（单位为微米）； d—加工纹理方向符号； e—加工余量（单位为毫米）； f—粗糙度间距参数值（单位为毫米）或支承长度率。 1 表面粗糙度幅度参数的标注 幅度参数是表面粗糙度的基本参数，它们的标注见表4-10。云南基层网络党建 Ra值和Rz值在代号中用数值表示（单位为微米）。Ra的参数值前可不标注参数代号，但参数代号Rz必须注在其参数值前。 4-10表面粗糙度幅度参数标注示例 (摘自GB/T131—1993)
2 表面粗糙度附加参数的标注 若需要标注表面粗糙度间距参数轮廓单元的平均宽度RSm值或轮廓的支承长度率Rmr（c）时，应注在符号长边的横线下面，数值写在相应的代号后面。图4-13（a）是轮廓单元的平均宽度RSm上限值的标注示例，单位为毫米。图4-13（b）为RSm为最大值的标注示例。图4-13（c）是轮廓的支承长度率Rmr（c）的标注示例，表示水平截距c在轮廓的最大高度Rz的50%位置上，支承长度率为70%，给出的Rmr（c）为下限值。图4-13（d）为Rmr（c）最小值的标注示例。 图4-13表面粗糙度附加参数的标注 3 表面粗糙度其他项目及其有关规定的标注 如图4-14所示：取样长度应标注在符号长边的横线下面，单位为mm，如图4-14（a）所示。若按GB/T1031-1995（见表4-8）选取对应的取样长度时，在图样上可以省略标注；如标注的表面粗糙度要求由指定的加工方法获得，可用文字标注在符号长边的横线上方，如图4-14（b）所示； 需要标注加工余量时，可在符号左边标注加工余量数值，单位为毫米，如图4-14（c）所示； 需要控制加工纹理方向时，可在符号右边加注加工纹理方向符号，如图4-14（d）所示。常见的加工纹理方向符号见表4-10。 图4-14表面粗糙度其他项目的标注 表4-11加工纹理符号及说明
4 表面粗糙度在图样上的标注方法 表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延长线上。 符号的尖端必须从材料外指向表面，如图4-15所示。 表面粗糙度代号中数字及符号的方向必须按图4-15的规定标注。 在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号、代号，并尽可能靠近有关的尺寸线。 当地位狭小或不便标注时，符号、代号可以引出标注。 图4-15 表面粗糙度标注示例（一） 图4-16 表面粗糙度标注示例（二） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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