第4章 表面結構

1、Surface Texture第第4章章 表面結構表面結構第第4章章 表面結構表面結構本章學習內容本章學習內容4.4 表面粗糙度的評定參數表面粗糙度的評定參數 4.6 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用 4.3 表面粗糙度的術語和定義表面粗糙度的術語和定義4.2 表面結構及其組成表面結構及其組成4.1 概述概述4.5 表面粗糙度的表示法表面粗糙度的表示法 第第4章章 表面結構表面結構4.1 概述概述General DescriptionGB/T 3505-2009 產品幾何技術規(guī)范（產品幾何技術規(guī)范（GPS） 表面結構表面結構 輪廓法輪廓法 術語、術語、定義及表面結構參數定義及表面結構參數 GB

2、/T 1031-2009 產品幾何技術規(guī)范（產品幾何技術規(guī)范（GPS） 表面結構表面結構 輪廓法輪廓法 表面粗表面粗糙度參數及其數值糙度參數及其數值GB/T 131-2006 產品幾何技術規(guī)范產品幾何技術規(guī)范（GPS） 技術產品文件中表面結構技術產品文件中表面結構的表示法的表示法GB/T 15757-2002 產品幾何量技術規(guī)范（產品幾何量技術規(guī)范（GPS） 表面缺陷表面缺陷 術語、定義術語、定義及參數及參數 本章所參照的主要國家標準本章所參照的主要國家標準GB/T 3505-2009 產品幾何技術規(guī)范（產品幾何技術規(guī)范（GPS） 表面結構表面結構 輪廓法輪廓法 術語、術語、定義及表面結構參數

3、定義及表面結構參數 GB/T 1031-2009 產品幾何技術規(guī)范（產品幾何技術規(guī)范（GPS） 表面結構表面結構 輪廓法輪廓法 表面粗表面粗糙度參數及其數值糙度參數及其數值GB/T 131-2006 產品幾何技術規(guī)范產品幾何技術規(guī)范（GPS） 技術產品文件中表面結構技術產品文件中表面結構的表示法的表示法GB/T 15757-2002 產品幾何量技術規(guī)范（產品幾何量技術規(guī)范（GPS） 表面缺陷表面缺陷 術語、定義術語、定義及參數及參數 本章所參照的主要國家標準本章所參照的主要國家標準第第4章章 表面結構表面結構4.2 表面結構及其組成表面結構及其組成Surface Texture and Its

4、 Composition4.2.1 表面結構表面結構 表面結構是由實際表面表面結構是由實際表面的重復或偶然的偏差所形成的重復或偶然的偏差所形成的表面三維形貌，包括表面的表面三維形貌，包括表面粗糙度、表面波紋度、形狀粗糙度、表面波紋度、形狀誤差、紋理方向和表面缺陷。誤差、紋理方向和表面缺陷。表面輪廓表面輪廓（形狀誤差、波紋度、表面粗糙度）（形狀誤差、波紋度、表面粗糙度）表面缺陷表面缺陷表面結構表面結構第第4章章 表面結構表面結構 在加工、使用或儲存期間，非故意或偶然生成的實際表在加工、使用或儲存期間，非故意或偶然生成的實際表面的單元體、成組的單元體或不規(guī)則體。面的單元體、成組的單元體或不規(guī)則體。

5、4.2.2 表面缺陷（表面缺陷（surface imperfection）破裂破裂 毛孔毛孔 裂縫裂縫 擦痕擦痕 窩陷窩陷 砂眼砂眼 凹缺陷凹缺陷 第第4章章 表面結構表面結構凸缺陷凸缺陷 樹瘤樹瘤 皰疤皰疤 飛邊飛邊 縫脊縫脊 夾雜物夾雜物 氧化皮氧化皮 第第4章章 表面結構表面結構環(huán)形坑環(huán)形坑 劃痕劃痕 切削殘余切削殘余 混合表面缺陷混合表面缺陷 腐蝕腐蝕 裂紋裂紋 斑點斑點區(qū)域和外觀缺陷區(qū)域和外觀缺陷 第第4章章 表面結構表面結構4.2.3 表面輪廓（表面輪廓（surface profile） 一個指定平面與實際表面相交所得到的輪廓。一個指定平面與實際表面相交所得到的輪廓。10mm=11

6、010mm 形狀誤差形狀誤差=110mm 表面波紋度表面波紋度1mm 表面粗糙度表面粗糙度第第4章章 表面結構表面結構輪廓法（針描法）測量輪廓法（針描法）測量第第4章章 表面結構表面結構電動輪廓儀的工作原理電動輪廓儀的工作原理 第第4章章 表面結構表面結構1. 輪廓濾波器輪廓濾波器 用輪廓法測量表面輪廓時，把輪廓分為長波和短波的濾用輪廓法測量表面輪廓時，把輪廓分為長波和短波的濾波器。波器。 確定存在于表面上的粗糙度與比它更短的波的成分之間相交界限確定存在于表面上的粗糙度與比它更短的波的成分之間相交界限的濾波器。的濾波器。 確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器。確定粗糙度與波紋度成分之間相

7、交界限的濾波器。 確定存在于表面上的波紋度與比它更長的波的成分之間相交界限確定存在于表面上的波紋度與比它更長的波的成分之間相交界限的濾波器。的濾波器。 s 輪廓濾波器輪廓濾波器 c 輪廓濾波器輪廓濾波器 f 輪廓濾波器輪廓濾波器第第4章章 表面結構表面結構c c波長波長 f fs s 波長波長 c波長波長 s第第4章章 表面結構表面結構2. 表面輪廓與輪廓參數表面輪廓與輪廓參數 原始輪廓（原始輪廓（primary profile）P輪廓輪廓 經過經過s 輪廓濾波器后的總輪廓。輪廓濾波器后的總輪廓。 粗糙度輪廓（粗糙度輪廓（roughness profile）R輪廓輪廓 對原始輪廓采用對原始輪廓

8、采用c 輪廓濾波器抑制長波成分以后形成的輪廓。輪廓濾波器抑制長波成分以后形成的輪廓。 波紋度輪廓（波紋度輪廓（waviness profile）W輪廓輪廓 對原始輪廓連續(xù)對原始輪廓連續(xù)應用應用f 和和c 兩個兩個輪廓輪廓濾波器以后形成的輪廓。濾波器以后形成的輪廓。在原始輪廓上計算得到在原始輪廓上計算得到的參數稱為的參數稱為P參數。參數。在粗糙度輪廓上計算得在粗糙度輪廓上計算得到的參數稱為到的參數稱為R參數。參數。在波紋度輪廓上計算得在波紋度輪廓上計算得到的參數稱為到的參數稱為W參數。參數。第第4章章 表面結構表面結構4.2.4 表面粗糙度及其對零件功用的影響表面粗糙度及其對零件功用的影響 表面

9、粗糙度是存在于實際表面上的表面粗糙度是存在于實際表面上的微觀幾何形狀誤差微觀幾何形狀誤差，其波距和波高都比較小。其波距和波高都比較小。 影響零件的耐磨性影響零件的耐磨性 影響配合性質的穩(wěn)定性影響配合性質的穩(wěn)定性 影響零件的疲勞強度影響零件的疲勞強度 影響零件的抗腐蝕性影響零件的抗腐蝕性 影響零件的密封性影響零件的密封性 其他影響：對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、其他影響：對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度的影響導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度的影響第第4章章 表面結構表面結構4.3 表面粗糙度的術語和定義表面粗糙度的術語和定義Termino

10、logies and Definitions of Surface Roughness混合參數混合參數1個個間距參數間距參數1個個幅度參數幅度參數9個個幾何參數術語幾何參數術語14個個一般術語一般術語16個個表面輪廓參數表面輪廓參數定義定義16個個一般術語和一般術語和幾何參數術語幾何參數術語術語術語和和定義定義曲線和相關參數曲線和相關參數5個個第第4章章 表面結構表面結構1. （輪廓）中線（輪廓）中線 中線穿過粗糙度輪廓，是用來確定粗糙度參數的基準線。它是用中線穿過粗糙度輪廓，是用來確定粗糙度參數的基準線。它是用c輪廓濾波器抑制長波成分后形成的輪廓的中線輪廓濾波器抑制長波成分后形成的輪廓的中線

11、最小二乘中線。最小二乘中線。 具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線。具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線。注：注：用用c輪廓濾波器濾波后，可認為最小二乘中線的方向就是輪廓濾波器濾波后，可認為最小二乘中線的方向就是X方向。方向。min)(2 xZi 最小二乘中線滿足最小二乘中線滿足 ，是唯一的。，是唯一的。第第4章章 表面結構表面結構2. 輪廓峰輪廓峰3. 輪廓谷輪廓谷4. 輪廓單元輪廓單元第第4章章 表面結構表面結構5. 取樣長度（取樣長度（sampling length）lr 規(guī)定取樣長度的目的是為了限制或削弱測量、評定表面粗糙度時波規(guī)定取樣長度的目的是為了限制或削弱測量、評定表面粗糙度時波紋度

12、以及形狀誤差的影響。紋度以及形狀誤差的影響。 評定表面粗糙度時的取樣長度在數值上等于評定表面粗糙度時的取樣長度在數值上等于c輪廓濾波器的截止波長。輪廓濾波器的截止波長。取樣長度的數值應從國家標準規(guī)定的系列值選取。取樣長度的數值應從國家標準規(guī)定的系列值選取。 在在X軸方向判別被評定輪廓不規(guī)則特征的長度。軸方向判別被評定輪廓不規(guī)則特征的長度。說明：說明：第第4章章 表面結構表面結構6. 評定長度（評定長度（evaluation length）ln 用于評定被評定輪廓的用于評定被評定輪廓的X軸方向上的（總）長度。軸方向上的（總）長度。 評定長度是連續(xù)的幾個取樣長度。規(guī)定評定長度的目的是為了限制評定長

13、度是連續(xù)的幾個取樣長度。規(guī)定評定長度的目的是為了限制或削弱評定表面粗糙度時粗糙度輪廓特性不均勻性影響。或削弱評定表面粗糙度時粗糙度輪廓特性不均勻性影響。 評定長度的數值應從國家標準規(guī)定的系列值選取。測量評定長度的數值應從國家標準規(guī)定的系列值選取。測量Ra或或Rz時，時，一般情況下取一般情況下取ln = 5lr；當被測表面均勻性較好時可??；當被測表面均勻性較好時可取ln 5lr。說明：說明：第第4章章 表面結構表面結構取樣長度取樣長度 lr 和評定長度和評定長度 ln第第4章章 表面結構表面結構4.4 表面粗糙度參數表面粗糙度參數Parameters of Surface Roughness 用

14、來定量評定表面粗糙度。常用參數有以下用來定量評定表面粗糙度。常用參數有以下4個。個。 高度參數高度參數 間距參數間距參數 混合參數混合參數 輪廓的算術平均偏差輪廓的算術平均偏差Ra 輪廓的最大高度輪廓的最大高度Rz 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度Rsm 輪廓的支承長度率輪廓的支承長度率Rmr(c)第第4章章 表面結構表面結構1. 輪廓的算術平均偏差輪廓的算術平均偏差Ra（arithmetical mean deviation of the profile） 在一個取樣長度內縱坐標值在一個取樣長度內縱坐標值Z(x)絕對值的算術平均值。絕對值的算術平均值。 lrdxxZlrRa0)(1第第4

15、章章 表面結構表面結構 Ra實際上是對粗糙度輪廓信號進行整流、濾波后得到的實際上是對粗糙度輪廓信號進行整流、濾波后得到的結果，反映的是輪廓峰高、谷深的平均值。結果，反映的是輪廓峰高、谷深的平均值。第第4章章 表面結構表面結構2. 輪廓的最大高度輪廓的最大高度Rz（maximum height of profile） 在一個取樣長度內，最大輪廓峰高與最大輪廓谷深之和。在一個取樣長度內，最大輪廓峰高與最大輪廓谷深之和。 iiZvZpRvRpRzmaxmax 第第4章章 表面結構表面結構注：注：舊原標準中的舊原標準中的“輪廓最大高度輪廓最大高度”用用 Ry 表示，表示，Rz 表示的表示的是是“微觀不

16、平度十點高度微觀不平度十點高度”（新標準無此參數）。（新標準無此參數）。 根據表面功能的需要，除表面粗糙度高度參數（根據表面功能的需要，除表面粗糙度高度參數（Ra、Rz）外可選用下面兩個附加參數。）外可選用下面兩個附加參數。 當零件表面有抗疲勞破壞要求時，可對其當零件表面有抗疲勞破壞要求時，可對其 Rz 提出適當提出適當要求。要求。 一般情況下，表面粗糙度參數可從輪廓的算術平均偏一般情況下，表面粗糙度參數可從輪廓的算術平均偏差差 Ra、輪廓的最大高度、輪廓的最大高度 Rz 之間選取其一。之間選取其一。 在幅度參數（峰和谷）常用的參數值范圍內（在幅度參數（峰和谷）常用的參數值范圍內（Ra 為為0

17、.0256.3m, Rz 為為0.125m），），推薦優(yōu)先選用推薦優(yōu)先選用 Ra。第第4章章 表面結構表面結構3. 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度Rsm（mean width of the profile elements） 在一個取樣長度內輪廓單元寬度在一個取樣長度內輪廓單元寬度 Xs 的平均值。的平均值。 miiXsmRsm11第第4章章 表面結構表面結構4. 輪廓支承長度率輪廓支承長度率Rmr(c)（material ratio of the profile） 在給定水平截面高度在給定水平截面高度 c 上輪廓的實體材料長度上輪廓的實體材料長度Ml(c)與評與評定長度的比率。定長度的

18、比率。%100)()( nlcMlcRmr第第4章章 表面結構表面結構 Rmr(c)反映表面的耐磨性。反映表面的耐磨性。在相同的水平截面高度在相同的水平截面高度 c 下，下，Rmr(c)越大，耐磨性越好。試比較：越大，耐磨性越好。試比較：第第4章章 表面結構表面結構Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100輪廓的算術平均偏差輪廓的算術平均偏差Ra的數值的數值 （m）Rz0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600輪廓的最大高度輪廓的最大高度Rz的數值的數值 （m）第第4章章 表

19、面結構表面結構Rsm0.0060.012 50.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.5輪廓的單元平均寬度輪廓的單元平均寬度Rsm的數值的數值 （mm）Rmr(c)1015202530405060708090輪廓的支承長度率輪廓的支承長度率Rmr(c)的數值的數值 （%）第第4章章 表面結構表面結構4.5 表面粗糙度的表示法表面粗糙度的表示法Indication of Surface Roughness4.5.1 標注表面粗糙度的圖形符號標注表面粗糙度的圖形符號1. 基本圖形符號基本圖形符號2. 擴展圖形符號擴展圖形符號基本圖形符號基本圖形符號去除材料去除材料不去除材料

20、不去除材料第第4章章 表面結構表面結構3. 完整圖形符號完整圖形符號去除材料去除材料不去除材料不去除材料允許任何工藝允許任何工藝4. 工件輪廓各表面的圖形符號工件輪廓各表面的圖形符號第第4章章 表面結構表面結構4.5.2 表面粗糙度完整圖形符號的組成表面粗糙度完整圖形符號的組成位置位置a 注寫單一表面粗糙度要求。注寫單一表面粗糙度要求。 在完整符號中，對表面粗糙度的單一在完整符號中，對表面粗糙度的單一要求和補充要求應注寫在圖示的指定位置。要求和補充要求應注寫在圖示的指定位置。示例示例1： 0.0025-0.8/Rz 6.3 （傳輸帶標注）（傳輸帶標注）示例示例2： -0.8/Rz 6.3 （取

21、樣長度標注）（取樣長度標注）位置位置b 注寫第注寫第2個或其他多個表面粗糙度要求。個或其他多個表面粗糙度要求。位置位置c 注寫加工方法（車、磨等）注寫加工方法（車、磨等） 、表面處理、涂層或其他工藝要求。、表面處理、涂層或其他工藝要求。位置位置d 注寫表面紋理和方向，如注寫表面紋理和方向，如“”、“”、“M”等。等。位置位置e 注寫所要求的加工余量，以注寫所要求的加工余量，以mm為單位給出數值。為單位給出數值。第第4章章 表面結構表面結構4.5.3 表面粗糙度要求在圖樣上的標注表面粗糙度要求在圖樣上的標注1. 符號、代號的標注位置與方向符號、代號的標注位置與方向注寫方向注寫方向第第4章章 表面

22、結構表面結構標注在輪廓線（或延長線）上標注在輪廓線（或延長線）上第第4章章 表面結構表面結構用指引線引出標注用指引線引出標注第第4章章 表面結構表面結構標注在尺寸線上標注在尺寸線上第第4章章 表面結構表面結構標注在幾何公差框格上標注在幾何公差框格上第第4章章 表面結構表面結構標注在延長線上標注在延長線上第第4章章 表面結構表面結構標注在圓柱或棱柱表面上標注在圓柱或棱柱表面上第第4章章 表面結構表面結構2. 簡化注法簡化注法大多數表面有相同要求的簡化注法（一）大多數表面有相同要求的簡化注法（一）第第4章章 表面結構表面結構大多數表面有相同要求的簡化注法（二）大多數表面有相同要求的簡化注法（二）第

23、第4章章 表面結構表面結構在圖紙空間有限時用帶字母的完整符號的簡化注法在圖紙空間有限時用帶字母的完整符號的簡化注法第第4章章 表面結構表面結構用基本符號、擴展符號以等式的形式用基本符號、擴展符號以等式的形式給出多個表面粗糙度要求的簡化注法給出多個表面粗糙度要求的簡化注法第第4章章 表面結構表面結構3. 兩種或多種工藝獲得的同一表面的注法兩種或多種工藝獲得的同一表面的注法同時給出鍍覆前后的表面粗糙度要求的注法同時給出鍍覆前后的表面粗糙度要求的注法第第4章章 表面結構表面結構表面粗糙度、尺寸和表面處理的注法表面粗糙度、尺寸和表面處理的注法 第第4章章 表面結構表面結構4.6 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用Application about Surface Roughness4.6.1 表面粗糙度參數的選用表面粗糙度參數的選用 有特殊要求時可規(guī)定以下間距參數、混合參數作為附加有特殊要求時可規(guī)定以下間距參數、混合參數作為附加參數：參數： 對于一般的表面，只規(guī)定高度參數之一即可：對于一般的表面，只規(guī)定高度參數之一即可：輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度Rsm有間距細密度要求時選用有間距細密度要求時選用輪廓的支承長度率輪廓的支承長度率Rmr(c)有耐磨性要求時選用有耐磨性要求時選用輪廓的算術平均偏