机加工表面粗糙度

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1、4.1 基本概念4.1.1表面粗糙度的定义表面粗糙度(Surface roughness)是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观 几何形状特性性它是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。表面粗糙度应与形状误 差(宏观几何形状误差)和表面波度区别开。通常，波距小于1mm的属于表面粗糙度， 波距在110mm的属于表面波度，波距大于10mm的属于形状误差，如图4-1所示。波度HOt C国-I袅面凯凝nr、波旌利形怯跋彪的琼合雄:响4.1.2表面粗糙度对机械零件使用性能的影响表面粗糙度的大小对零件的使用性能和使用寿命有很大影响。1. 影响零件的耐磨性表面越粗糙，摩擦系数就越大，相对运动的表面

2、磨损得越快。然而，表面过于光滑，由于 润滑油被挤出或分子间的吸附作用等原因，也会使摩擦阻力增大和加速磨损。2. 影响配合性质的稳定性零件表面的粗糙度对各类配合均有较大的影响。对于间隙配合，两个表面粗糙的零件在相 对运动时会迅速磨损，造成间隙增大，影响配合性质；对于过盈配合，在装配时表面上微 观凸峰极易被挤平，产生塑性变形，使装配后的实际有效过盈减小，降低联接强度；对于 过渡配合，因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合变松。3. 影响疲劳强度承受交变载荷作用的零件的失效多数是由于表面产生疲劳裂纹造成的。疲劳裂纹主要是由 于表面微观峰谷的波谷所造成的应力集中引起的。零件表面越粗糙，波谷越深，应

3、力集中 就越严重。因此，表面粗糙度影响零件的抗疲劳强度。4. 影响抗腐蚀性粗糙表面的微观凹谷处易存积腐蚀性物质，久而久之，这些腐蚀性物质就会渗入到金属层， 造成表面锈蚀。此外，表面粗糙度对接触刚度、密封性、产品外观、表面光学性能、导电导热性能以及表 面结合的胶合强度等都有很大影响。所以，在设计零件的几何参数精度时，必须对其提出 合理的表面粗糙度要求，以保证机械零件的使用性能。4.3表面粗糙度的选用4.3.1评定参数的选用1. 幅度参数的选用幅度参数是标准规定的基本参数，可以独立选用。对于有粗糙度要求的表面，必须选用一个 幅度参数。对于幅度方向的粗糙度参数值在0.0256.3rm的零件表面，标准

4、推荐优先选用Ra。这是因 为Ra能够比较全面地反映被测表面的微小峰谷特征，同时，上述围用轮廓仪能够很方便地 测出被测表面Ra的实际值。对于Ra在6.3100和0.0080.020的零件表面可以选用Rz。图4-11中，五种表面的轮廓最大高度参数相同，但使用质量显然不同。因此，对于有特殊 要求的少数零件的重要表面，需要加选附加参数RSm或Rmr(c)。2. 附加参数的选用参数RSm和Rmr(c) 一般不能作为独立参数选用，只能作为幅度参数的附加参数选用。对于有特殊要求的表面，如喷涂均匀、涂层有极好的附着性和光洁性等，RSm作为附加参数 选用。对于有较高支撑刚度和耐磨性的表面，Rmr(c)作为附加参

5、数选用。4.3.2参数值的选用1.表面粗糙度的参数值在GB/T 103195中，已经将表面粗糙度的参数值标准化。表4-1表4-4分别是参数Ra、 Rz、RSm和Rmr(c)的参数值。表4-1 Ra的参数值(摘自GB/T1031-95)um0.0120.23.2500.0250.46.31000.050.812.50.11.625表 4-2 Rz 的数值(摘自 GB/T1031-95)um0.0250.46.310016000.050.812.52000.11.6254000.23.250800注：这里的Rz对应GB/T 3505-83的Ry表 4-3 RSm 的数值(摘自 GB/T1031-9

6、5) mm0.0060.11.60.01250.23.20.0250.46.30.050.812.5注：这里的RSm对应GB/T 3505-83的Sm表 4-4 Rmr(c) (%)的数值(摘自 GB/T 1031-95)10| 15| 20| 25| 30| 40| 50| 60| 70| 8090选用轮廓的支承长度率参数Rmr(c)时，必须同时给出轮廓水平位置c值。它可用微米或Rz 的百分数表示，百分数系列如下：Rz的5, 10，15, 20，25, 30，40，50，60，70，80，90%。 2.表面粗糙度参数值的选用设计时应按标准规定的参数值系列(表4-1表4-4)选取各项参数的参数

7、值。选用原则是在满足功能要求的前提下，参数的允许值尽量大(Rmr(c)尽量小)。以便于加工， 降低成本，获得较好的经济效益。选用方法目前多采用类比法。根据类比法初步确定参数值，同时还要考虑下列情况： 同一个零件上，工作表面比非工作表面的Ra或Rz值小。摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的Ra或Rz值小。运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷作用的零件表面、以及最易产生应力集中的沟槽、 圆角部位应选用较小的粗糙度数值。要求配合稳定、可靠时，粗糙度参数值应小些。如，小间隙配合表面、受重载作用的过盈配 合表面，都应选用较小的粗糙度数值。协调好表面粗糙度参数值与尺寸及形位公差的关系。通常

8、，尺寸、形位公差值小，表面粗糙 度Ra或Rz值也要小；尺寸公差等级相同时，轴比孔的粗糙度数值要小。防腐蚀性、密封性要求高，或外形要求美观的表面应选用较小的粗糙度数值。凡有关标准已对表面粗糙度作出规定的标准件或常用典型零件（例如，与滚动轴承配合的轴 颈和基座孔、与键配合的轴槽、轮毂槽的工作面等），应按相应的标准确定其表面粗糙度参 数值。表4-5和表4-6分别列出了各类配合要求的孔、轴表面粗糙度参数的推荐值和各种加工方法 可能达到的表面粗糙度数值，供参考。表4-5各类配合要求的孔、轴表面粗糙度参数的推荐值配合要求孔轴轻 度 装 卸（ 如 挂 轮、 滚 刀 等）基本尺寸mm尺寸公差等级5678567

9、8Ra / um 不大于W500.40.40.80.80.81.60.20.40.40.80.8505000.80.81.61.61.63.20.40.80.81.61.6过 盈 配 合 按 机 械 压 入 法 装 配 按 热基本尺寸mm尺寸公差等级56785678Ra / um 不大于W500.20.40.80.81.60.10.20.40.40.8501200.81.61.61.63.20.40.80.80.81.61205000.81.61.61.63.20.41.61.61.63.2处 理 法 装 配滑动轴承配 合尺寸公差等级691012691012Ra / um 不大于0.81.61

10、.63.20.40.80.83.2精密定心用的配合2.5461016252.546101625径向跳动公差/rmRa / um 不大于0.10.20.20.40.81.60.050.10.10.20.40.8液体湿摩擦条件Ra /um不大于0.20.80.10.4表4-6不同加工方法可能达到的表面粗糙度加工方 法表面粗糙度Ra / um加工方法表面粗糙度Ra / um加工方法表面粗糙度 Ra /um加工方 法表面粗 糙度Ra / u m砂模铸 造型 壳铸造6.30 100金刚镗孔0.05 0.4 0车 端 面粗6.30 25电解磨0.012 1.60金属模铸造1.60 50镗孔粗6.30 50

11、半精1.60 12.5电火花加工0.80 25离心铸造1.60 25半精0.40 6.30精0.40 1.60切 割气割6.30 100精密铸造0.80 12.5精0.40 1.60磨外圆粗0.80 6.30锯1.60 100蜡模铸 造0.40 12.5较孔粗1.60 12.5半精0.100 1.60车3.20 25压力铸造0.40 6.30半精0.40 3.20精0.025 0.40铣12.5 50热轧6.30 100精0.100 1.60磨平面粗1.60 3.2 0磨1.60 6.3 0模锻1.60 100拉 削半精0.40 3.20半精0.40 1.6 加工0螺纹丝锥0.80 6.304

12、.3.3取样长度的选用一般情况下，在测量Ra、Rz时，推荐按表4-7选用对应的取样长度及评定长度值，此时取 样长度值的标注在图样上或技术文件中可省略。当有特殊要求时应给出相应的取样长度值， 并在图样上或技术文件中注出。表4-7 lr和 卬的数值（摘自GB/T 1031-呵Ra/um N0.020.100.12.02.010.010.080.00.0080.02Rz/ u mN0.0250.100.100.500.5010.010.050.050.032.0lr/mm0.080.250.82.58.0ln/mm(ln=5l)0.41.254.012.540.04.4表面粗糙度符号、代号及标注图样

13、上所标注的表面粗糙度符号、代号，是该表面完工后的要求。4.4.1表面粗糙度的符号表4-8是图样上表示零件表面粗糙度的符合及其说明。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4-8 表面粗糙度符号（摘自GB/T131-93）符号意义及说明基本符号，表示表面可用任何方法获得。当不加注 粗糙度参数值或有关说明（例如：表面处理、局部 热处理状况等）时，仅适用于简化代号标注基本符号加一短划，表示表面是用去除材料的方法 获得。例如：车、铣、钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、 电火花加工、气割等基本符号加一小圆，表示表面是用不去除材料的方

14、法获得。例如：铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、 粉末冶金等。或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道 工序的状况）在上述三个符号的长边上均可加一横线，用于标注 有关参数和说明。在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表面具 有相同的表面粗糙度要求4.4.2表面粗糙度代号及其注法当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图样 上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度 参数的最大值或最小值。1.表面粗糙度幅度参数的标注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。若仅需要加工（采

15、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它规定没有要求时，允许只注表面 粗糙度符号。幅度参数是表面粗糙度的基本参数，Ra、Rz在代号中用数值表示，单位为微米（m），Ra 的参数值前可不标注参数代号，Rz的参数值前需标注出相应的参数代号。表4-9是表面粗 糙度幅度参数的各种代号及其意义。表4-9表面粗糙度幅度参数标注的释义（摘自GB/T 131-93）代号意义代号意义用任何方法获得的表面粗 糙度，Ra的上限值为3.2u m用任何方法获得的表面粗糙 度，Ra的最大值为3.2um用去除材料方法获得的表 面粗糙度，Ra的上限值为 3.2um用去除材料方法获得的表面 粗糙度，Ra的最大值

16、为3.2u m用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为 3.2um用不去除材料方法获得的表 面粗糙度，Ra的最大值为3.2u m用去除材料方法获得的表 面粗糙度，Ra的上限值为 3.2um，Ra的下限值为1.6u m用去除材料方法获得的表面 粗糙度，Ra的最大值为3.2 um，Ra的最小值为1.6um用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Rz的上限值为 200 um用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Rz的最大值为200u m用去除材料方法获得的表 面粗糙度，Rz的上限值为 3.2um，下限值为1.6um用去除材料方法获得的表面 粗糙度，Rz的最大值为3.2 u m，最小值为1.6um2.表

17、面粗糙度附加参数的标注若需要标注表面粗糙度的附加参数RSm或Rmr（c）时，应注在符号长边的横线下面，数值写 在相应代号的后面。图4-12中，（a）是RSm上限值的标注示例；（b）是RSm最大值的标注 示例；（c）是Rmr（c）的标注示例，表示水平位置c在Rz的50%位置上，Rmr（c）为70%，此 时Rmr（c）为下限值；（d）是Rmr（c）最小值的标注示例。寸/拗 口卫3O.OJmax 成/独听）TU& 顷X70%! C5O%值）（C但】3.表面粗糙度其它项目的标注表面粗糙度数值及其有关的规定在符号中注写的位置见图4-13。取样长度应标注在符号长边的横线下面，单位为mm，见图图4-14（a

18、）。若按GB 10610-89 的有关规定（见表4-7）选用对应的取样长度时，在图样上可省略标注。，、：一上驰里惕彦攫:枝勺需上:：*1一啜，LIT代一*反一市(T七也中.L.攵祺.帜峰I:4 ttKatraJt:at ft t? tu+jk ；s -圈413如图样上注出的表面粗糙度要求由指定的加工方法获得时，可用文字标注在符号长边的横 线上面，见图4-14(b)。需要标注加工余量时，可在符号的左边加注加工余量数值，单位为mm，见图4.14(c)。需要控制表面加工纹理方向时，可在符号的右边加注加工纹理方向符号，见图4-14(d)。常见的加工纹理方向符号见表4-10。表4-10加工纹理方向的符号

19、(摘自GB/T 131-95)符号示意图符号示意图=纹理平行于标注代号的视图投 影面X纹理呈两相交的方向纹理垂直于标注代号的视图投 影面M纹理呈多方向注：若表中所列符号不能清楚表明所要求的纹理方向，应在图样上用文字说明。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、尺寸界线、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、图4-16。表面粗糙度代号中的数字及符号的方向必须按图4-15、图4-16的规定标注。带有横线的表面粗糙度符号应该按图4-16的规定进行标注。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，见图4

20、-15。当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其符号、代号可在图样的右上角统一标注， 其符号、代号和文字说明的高度均应是图形上其它表面所注代号和文字的1.4倍，见图 4-15。齿轮、渐开线花键、螺纹等工作面没有画出齿（牙）形时，其表面粗糙度代号可按囹-17 的方式标注。圈4174.5 GB /T 3505-2001与GB /T 3505-1983之间基本术语与参数符号的比较GB /T 3505-2001与GB /T 3505-1983之间基本术语与参数符号的比较见表4-11。表4-11表面粗糙度新旧标准中基本术语与参数符号的比较（摘自GB /T 3505-2001）基本术语参数2001版基本术语1983版2001版本标准参数1983版2001 版在测量围评定长度取样长度取样长度轮廓的最大高度RyRzV评定长度评定轮廓的算术平均偏差RaRaV纵坐标值yZ()轮廓单元的平均宽 度SmRSmV轮廓峰高ypZp轮廓的支承长度率Rmr(c)V轮廓谷深yvZv相对支撑比率tpRmrV在水平位置c上轮廓的实体材料长度pMl(c)十点高度Rz