零件图的技术要求 表面粗糙度 新版

1《机械制图》零件图的技术要求—表面粗糙度（教师版）说明：1、GB/T131—2006《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》在2006年7月19日发布，并于2007年2月1日起实施。为贯彻新标准，由大连理工大学高菲、柴晓艳、崔长德三人共同撰写本《教师版》。2、本《教师版》其中涉及的GB/T3505—2000和GB/T10610—1998现正在修订，应以新发布的标准为准。3、本《教师版》以轮廓法为主线，省略了图形法等方法。考虑到《机械制图》的局限，也没有介绍表面粗糙度间距参数RSm和支承长度率Rmr（c）等目录一、表面粗糙度的概念1．幅度参数Ra、Rz2．Ra、Rz数值的选用3．取样长度lr、评定长度ln与传输带二、表面粗糙度的标注1．图形符号2．单一要求和补充要求的标注位置3．上限值与下限值、16％规则和最大规则4．基本注法5．简化注法6．两种或多种工艺获得的同一表面的注法7．几个典型图例三、附录附录A：取样长度与传输带附录B：关于Rz和Ry的说明附录C：参考文献科技处科协大连理工大学2一、表面粗糙度的概念零件的各个表面，不管加工得多么光滑，在放大镜（或显微镜）下观察，都可以看到峰谷高低不平的情况，如图1。因此，把加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性称为表面粗糙度。它一般由刀具刃口形状、进刀或走刀、切屑形成过程等因素造成。表面粗糙度是衡量零件质量的标志之一，它对零件的配合、图1零件表面微小不平耐磨性、抗腐蚀性、接触刚度、抗疲劳强度、密封性和外观都有很大的影响。1．幅度参数Ra、Rz在生产中评定零件表面粗糙度质量的主要参数是使用评定轮廓的算术平均偏差。它是在取样长度lr（用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度）内，被评定轮廓在任一位置至X轴的纵坐标值Z（x）绝对值的算术平均值，用Ra表示，如图2。用公式表示为：dxxZlRalrr∫=0)(1或近似表示为：∑==niiZnRa11评定轮廓的算术平均偏差（Ra）的数值，参见表1。表面粗糙度有时还使用轮廓的最大高度Rz来评定，它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，如图2。图2评定轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度RzRa和Rz的单位均为微米（μm）。2．Ra、Rz数值的选用零件表面粗糙度幅度参数数值的选用，应该既要满足零件表面的功能要求，又要考虑经济合理性。具体选用时，可参照生产中的实例，用类比法确定，同时注意下列问题：(1)在满足功能的前提下，尽量选用较大的表面粗糙度参数值，以降低生产成本。(2)在同一零件上，工作表面的粗糙度参数值一般应小于非工作表面的粗糙度参数值。(3)受循环载荷的表面及容易引起应力集中的表面（如圆角、沟槽），其表面粗糙度参数值要小。(4)配合性质相同时，零件尺寸小的比尺寸大的表面粗糙度参数值要小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。(5)运动速度高、单位压力大的摩擦表面比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。(6)一般情况下，尺寸和表面形状要求精确程度高的表面的粗糙度参数值要小。表1给出了零件表面粗糙度Ra数值不同的表面特征以及对应的加工方法和应用举例。3表1Ra与应用Ra/μm表面特征主要加工方法应用举例50、100明显可见刀痕25可见刀痕粗车、粗铣、粗刨、钻、粗纹锉刀和粗砂轮加工粗糙度最低的加工面，一般很少使用12.5微见刀痕粗车、刨、立铣、平铣、钻不接触表面、不重要的接触面，如螺钉孔、倒角、机座底面等6.3可见加工痕迹3.2微见加工痕迹1.6看不见加工痕迹精车、精铣、精刨、铰、镗、粗磨等没有相对运动的零件接触面，如箱盖、套筒要求紧贴的表面、键和键槽工作表面；相对运动速度不高的接触面，如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作表面等0.8可辨加工痕迹方向0.4微辨加工痕迹方向0.2不可辨加工痕迹方向精车、精铰、精拉、精镗、精磨等要求很好密合的接触面，如与滚动轴承配合的表面、锥销孔等；相对运动速度较高的接触面，如滑动轴承的配合表面、齿轮轮齿的工作表面等0.1暗光泽面0.05亮光泽面0.025镜状光泽面0.012雾状镜面研磨、抛光、超级精细研磨等精密量具的表面、极重要零件的摩擦面，如汽缸的内表面、精密机床的主轴颈、座标镗床的主轴颈等注：Ra、Rz的具体数值见GB/T1031—19953．取样长度lr、评定长度ln与传输带工件实际轮廓包含表面粗糙度轮廓、波纹度轮廓、形状误差等轮廓。由图3可见，在测量和评定该轮廓表面粗糙度时，由于l1取值太小，测量结果不能反映出该轮廓的真实情况，而l3取值又太大，以致于波纹度也介入其中。因此，为了限制和削弱其他表面结构（特别是表面波纹度）对表面粗糙度测量结果的影响，就需要在轮廓总的走向上量取一定长度来评定该部分轮廓图3测量评定lr的取值大小的表面粗糙度，该长度就定义为表面粗糙度轮廓的取样长度（lr）。在实际检测评定中，一般使用高斯（GS）轮廓滤波器，先用短波滤波器λs对表面轮廓进行滤波（抑制比表面粗糙度波长还短的短波成分），所得轮廓称为原始轮廓。再使用长波滤波器λc对原始轮廓进行滤波（抑制比表面粗糙度波长还长的长波成分），这样就得到表面粗糙度轮廓。长波滤波器的截止波长值就是取样长度lr的数值（单位为毫米），而粗糙度轮廓的短波波长和长波波长之间的范围就称为传输带（又称传输频带或传输通带）。表面粗糙度轮廓是评定表面粗糙度各项参数的基础，而表面粗糙度各项参数是定义在传输带中。实际检测评定中，考虑到加工表面的不均匀性，因此规定测量时取一个或几个取样长度作为测量长度，该长度称为评定长度（ln），其单位为毫米。在评定长度中测得表面粗糙度参数值后，再求平均值（得出每一个取样长度lr内表面粗糙度数值），这样才能保证测量结果的客观性。标准规定，一般情况下默认ln＝5lr，在表面粗糙度的标注中，不用任何表示，但当ln不是5lr时，则需在参数代号后给出取样长度的个数，例如：Ra3、Rz1。粗糙度取样长度lr、评定长度ln与传输带的数值可见附录A。二、表面粗糙度的标注1．图形符号在图样上表示零件的表面粗糙度的图形符号见表2，其基本符号和完整符号的画法见图4。2．单一要求和补充要求的标注位置为明确表面粗糙度的要求，应标注表面粗糙度的单一要求。单一要求又称为基本要求，它包括4传输带、取样长度、结构参数和极限数值。在必要时，还应标注补充要求（补充要求包括加工工艺、表面纹理及方向、加工余量等）。单一要求和补充要求的标注位置见图5。表2表面粗糙度图形符号（a）基本符号（b）完整符号图4表面粗糙度图形符号的画法图5单一要求和补充要求的标注位置图6单一要求的注法(1)位置a—注写粗糙度的单一要求，如图6所示。当传输带为标准规定的范围时，可不标注出来（默认）。当只需标注一个滤波器截止波长值而另一个采用默认的截止波长值时，可如图7所示，但要保留连字号“—”，用以区分标注的是短波滤波器的截止波长还是长波滤波器的截止波长。（a）（b）图7一个滤波器截止波长的注法图8第二个单一要求的注法(2)位置b—注写表面粗糙度第二个单一要求，如图8所示。如果要注写第三个或更多的单一要求时，图形符号应在垂直方向扩大，以空出足够的空间。(3)位置c—注写加工方法、表面处理、涂层或其他工艺要求等，如车、磨、镀等加工方法，d'=，H1=1.4h，H2=3h（最小值），h为字高10h5如图9所示。(a)(b)图9有加工工艺要求的注法图10有加工纹理要求的注法(4)位置d—注写加工纹理和方向符号（＝┴、×、M、C、R、P），如图10所示。加工纹理符号具体含义可见GB/T131—2006。(5)位置e—注写加工余量，以毫米为单位给出数值，如图11所示。(a)(b)图11有加工余量要求的注法图12单向极限的注法3．上限值与下限值、16％规则和最大规则(1)上限值与下限值当给出的参数数值为允许的最大值时，称为参数的上限值，应在参数的前边加注“U”，当给出的参数数值为允许的最小值时，称为参数的下限值，应在参数的前边加注“L”。当参数前面未加“U”时，则默认为上限值，如图12。如果同一参数具有双向极限要求（既要求上限值，又要求下限值）时，在不引起歧义的情况下，也可不加注“U”“L”，如图13所示。图13双向极限的注法图14符合最大规则的注法(2)16％规则和最大规则在检测所得的全部实测值中，大于给定的上限值（或小于下限值）的个数不超过总数的16％时，认定该表面是合格的，这一规则称为16％规则。前面所给图例的参数符号中均没有“max”标记，因此均为符合16％规则（即16％规则为默认规则）。在检测所得的全部实测值中，一个实测值也不大于给定的上限值（或小于下限值）时，才能认定该表面是合格的，这一规则称为最大规则（又称为最大化规则）。符合最大规则的参数后面要增加一个“max”的标记，如图14所示。4．基本注法表面粗糙度在同一图样上，每一表面一般只标注一次，并应尽可能标注在具有确定该表面大小或位置的视图的轮廓线（包括棱边线）上，标注在轮廓线的延长线上或指引线上。其注写和读取方向要与尺寸的注写和读取方向一致。如图15所示。6图15基本注法必要时也可标注在特征尺寸的尺寸线上或形位公差的框格上，如图16所示。(a)(b)(c)(d)图16在特征位置上的注法5．简化注法（1）当工件全部表面有相同的表面粗糙度要求时，则应统一标注在图样的标题栏附近，如图17所示。（2）如果工件的多数表面有相同的表面粗糙度要求时，则应统一标注在图样的标题栏附近，而且要在符号后面加以圆括号，如图18所示。图17全部要求都相同的注法7(a)圆括号内给出基本符号（b）圆括号内给出不同的表面粗糙度要求图18多数表面有相同要求的注法当图纸空间有限时，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，将相同表面粗糙度要求标注出来，如图19所示。也可用基本符号或扩展符号以等式的形式给出多个表面共同的表面粗糙度要求，见图20。图19在图纸空间有限时的简化注法图20多个同样表面粗糙度要求的简化注法6．两种或多种工艺获得的同一表面的注法当同时给出镀覆前后的表面粗糙度时的注法见图21。图21同时给出镀覆前后的表面粗糙度的注法7．几个典型图例四个典型图例见图22～图25。8图22轴类零件图9图23端盖零件图10图24拨叉零件图11图25底座零件图12三、附录附录A：取样长度与传输带Ra、Rz、Rz1max对应的粗糙度取样长度lr（长波滤波器截止波长λc）和短波滤波器截止波长λs见表A1（表中数值摘自〈GB/T10610—1998和GB/T6062—2002〉）表A1Ra（μm）Rz、Rz1max（μm）粗糙度取样长度lr=λc（mm）λs（mm）(0.006)＜Ra≤0.020.02＜Ra≤0.10.1＜Ra≤22＜Ra≤1010＜Ra≤80(0.025)＜Rz，Rz1max≤0.10.1＜Rz，Rz1max≤0.50.5＜Rz，Rz1max≤1010＜Rz，Rz1max≤5050＜Rz，Rz1max≤2000.080.250.82.580.00250.00250.00250.0080.025注:默认粗糙度评定长度ln=5lr附录B：关于Rz和Ry的说明GB/T131—1993年标准中Rz表示工件表面粗糙度的微观不平十点高度，Ry表示工件表面粗糙度的轮廓最大高度。自GB/T10610—1998起取消了参数微观不平十点高度，并使用Rz表示轮廓最大高度，取消了Ry这一代号。但是，在现有的测量仪器中，大部分Rz还是微观不平十点高度，因此要十分注意工程图样中的Rz含义究竟是什么，要十分注意测得的Rz参数值的含义究竟是什么。附录C：参考文献1．大连理工大学《机械制图》（第六版）.高等教育出版社2007年2．GB/T131—2006/ISO1302：2002产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法3．GB/T1031—1995表面粗糙度参数及其数值4．GB/T3505—2000产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数5．GB/T6062—2002