表面粗糙度

第五章 公差配合与面粗糙度 第一节 表面粗糙度 一、表面粗糙度的基本概念 !" 表面粗糙度 无论用机械加工还是其他获得的零件表面，都不可能是绝对光滑的。零件 表面存在着较小的间距和峰谷组成的微量高低不平的痕迹（如图 # $ % $ !所示），它 是一种微观几何形状误差，称为表面粗糙度。表面粗糙度越小，表面越光滑。 图 # $ % $ ! 表面粗糙度示意图 &" 表面粗糙度对零件使用性能的影响 表面粗糙度的大小对零件使用性能和寿命有很大影响。 （!）表面粗糙度影响零件的刚度和耐磨性。两个零件相接触的表面越粗糙，实际 接触面积越小，相同条件下单位面积上的压力越大，由此引起的变形越大，其刚度和 耐磨性减小。 （&）表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对于间隙配合，当轴、孔需做相对运动 时，由于表面凸峰磨损，使孔径增大，轴径减小，间隙数值逐渐变化；对于过盈配合，压 ·’%(· 第五章 公差配合与表面粗糙度 入装配时将凸峰挤平，产生塑性变形，使实际有效过盈量减小，从而影响配合性质的 稳定性。 （!）表面粗糙度影响抗腐蚀性。粗糙的表面易使腐蚀性物质附着于凹谷处，并渗 入到材料内部，引起表面锈蚀。 为保证机械零件的使用性能，必须提出合理的表面粗糙度。 二、表面粗糙度的评定参数 "# 取样长度和评定长度 取样长度：用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度，在轮廓总的走向上 量取。 评定长度：评定轮廓所必须的一段长度，它包括一个或几个取样长度。在一个或 几个取样长度上分别测量，取其平均值作为评定表面粗糙度的测量结果。 $# 表面粗糙度的评定参数 国家 %& ’ (")!"—*+规定了三个与微观不平度高度特性有关的参数（!,，!-， !.）作为基本的评定参数。 轮廓算术平均偏差 !,。 在取样长度内，轮廓上各点到基准线距离 "#（ # / "，$，⋯，$）绝对值的算术平均值 （如图 ! 0 + 0 $所示），即 !, / 1 "" 1 2 1 "$ 1 2 1 "! 1 2⋯ 2 1 "3 1 $ （+ 0 "） 图 ! 0 + 0 $ 高度方向评定参数 !,，!-，!. 示意图 !, 的数值越大，则表面越粗糙。!, 比较充分反映了表面微观几何形状在高度 方向上的特性，用轮廓仪测量很方便，所以 !, 是广泛采用的参数。 微观不平度 ")点高度 !-。 ·)44· 第三篇 机械制图 在取样长度内，五个最大的轮廓峰高的平均值与 !个最大的轮廓谷深的平均值 之和（如图 ! " #所示），即 !$ % "&’ ( "&# (⋯ ( "&! ! ( ")’ ( ")# (⋯ ( ")! ! （! " #） 由于 !$ 是选择十个特殊点测量的，在反映表面微观几何形状高度方向的特性上 不如 !* 充分，但由于测量点少，计算方便，易于在光学仪器上测量，故 !$ 用的相对较 多。 轮廓最大高度 !+。 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离（如图 , " ! " #），即 !+ % "&-*. ( ")-*. （! " ,） !+ 由于反映轮廓高度特性方面更不充分，故应用很少。 三、表面粗糙度的选用和标注 ’/ 评定参数的选择 表面粗糙度高度参数是基本的评定参数，!*、!$、!+ 的选择应根据零件表面的性 能和检测是否方便来确定。 在常用数值范围内（!* % 0/0#!!-1 2/,!-），优先选择 !*。 在粗糙度要求特别高（!* 3 0/0#!!-）或特别低（!* 4 2/,!-）时，可选用 !$。 对由于应力集中而导致疲劳破坏较敏感的表面，需选用 !+，通常 !+ 与 !*（或 !$）联用。 #/ 评定参数值的选用 评定表面粗糙度 !*、!$、!+ 的允许值，按表 , " ! " ’所列标准化数值选取。 表 , " ! " ’ 表面粗糙度参数 !*、!$、!+ 系列值（摘自 5678’0,’—9!）（!- ! !! ） !* !$、!+ !* !$、! ! !! + !! 0/0’# 2/, 2/, !!0/#! 0/0#! ’#/! ’#/! !!0/0!0 0/0!0 #! #! !!0/’00 0/’00 !0 !0 !!0/#0 0/#0 ’00 ’00 !!0/:0 0/:0 #00 !!0/;0 0/;0 :00 !!’/20 ’/2 ;00 ,/# ,/# ’200 注：表列为第一系列数值。 ·’22· 第五章 公差配合与表面粗糙度 表面粗糙度参数值的选用原则是在满足使用要求的前提下，参数的允许值尽量 取大，以减小加工困难，降低生产成本。评定表面粗糙度的参数与其加工方法的关系 见表 ! " # " $。 评定参数值的选用多用类比法，根据类比法初步确定表面粗糙度，同时还应考虑 下列因素： （%）同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度小。 （$）摩擦表面比非摩擦表面，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度值小。 （!）运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷作用和易产生应力集中的部位，粗 糙度值小。 （&）密封性、防腐性要求高的表面，粗糙度小。 表 ! " # " $ 表面粗糙度表面特征、加工方法及应用举例 表面微观特性 !’ (!) !* (!) 加工方法 应用举例 粗 糙 表 面 微见刀痕 !$+ !,+ 粗车、粗刨、粗铣、钻、毛锉、锯 断 半成品粗加工过的表面，非配合的加工表 面，如轴端面、倒角、钻孔、齿轮和带轮侧面、 键槽底面、垫圈接触面等 半 光 表 面 微见加工 痕迹 !%+ !&+ 车、刨、铣、镗、钻、粗铰 轴上不安装轴承、齿轮处的非配合表面， 坚固件的自由装配表面，轴和孔的退刀槽等 微见加工 痕迹 !# !$+ 车、刨、铣、镗、磨、拉、粗刮、滚 压 半精加工表面，箱体、支架、盖面、套筒等 和其他零件结合而无配合要求的表面，需要 发兰的表面等 看不清加 工痕变 !$-# !%+ 车、刨、铣、镗、磨、拉、刮、滚 压、铣齿 接近于精加工表面。箱体上安装轴承的 镗孔表面，齿轮的工作面 光 表 面 可辨加工 痕迹方向 !%-$# !.-! 车、镗、磨、拉、刮、精铰、磨齿、 滚压 圆柱销、圆锥销，与滚动轴承配合的表面， 普通车床导轨面，内、外花键定心表面等 微辨加工 痕迹方向 !+-.! !!-$ 精铰、精镗、磨、刮、滚压 要求配合性质稳定的配合表面，工作时受 交变应力的重要零件，较高精度车床的导轨面 不可辨加 工痕迹方 向 !+-!$ !%-. 精磨、珩磨、研磨、超精加工 精密机床主轴锥孔、顶尖圆锥面、发动机 曲轴、凸轮轴工作表面，高精度齿轮齿面 极 光 表 面 暗光泽面 !+-%. !+-, 精磨、研磨、普通抛光 精密机床主轴颈表面，一般量规工作表 面，汽缸套内表面，活塞销表面等 亮光泽面 !+-+, !+-& 镜状光泽 面 !+-+& !+-$ 超精磨、精抛光、镜面磨削 精密机床主轴颈表面，滚动轴承的滚珠， 高压油泵中柱塞和柱塞配合的表面 镜面 !+-+% !+-+# 镜面磨削、超精研 高精度量仪、量块的工作表面，光学仪器 中的金属镜面 ·$..· 第三篇 机械制图 （!）配合精度要求高的配合表面，粗糙度小。表 " # ! # "列出了轴孔配合表面粗 糙度参数的推荐值。 （$）凡有关标准已对表面粗糙度作出规定的，应按标准确定其参数值。 表 " # ! # " 轴、孔表面粗糙度推荐值 "% 表面粗糙度符号及其标注 ·"$$· 第五章 公差配合与表面粗糙度 !"#$%&%—’&对表面粗糙度的符号、代号及其标注作了规定。 （%）表面粗糙度符号（见表 & ( ) ( *）。 （+）表面粗糙度的代号。表面粗糙度数值及其有关规定在符号中注写的位置见 表 & ( ) ( *。表面粗糙度高度参数是基本参数，!, 的参数值前可不标注参数代号， !-、!. 的参数值前需标出相应的代号。 表 & ( ) ( * 表面粗糙度符号（摘自 !"#$%&%—’&） 符 号 的 比 例 粗 糙 度 代 号 及 规定及 说 明 %/ 符合线宽，数字、字母笔画宽度皆为 %#%0" +/ 在同一张图上，每一表面一般只标注一次，其大小应一致 其 有 关 规 定 的 注 写 表 面 粗 糙 度 数 值 及 规定及 说 明 当需要表明除高度参数以外的其他规定时，可按上图所规定的形式注写。其中取样长 度 #一项，如取国标规定的与高度参数对应的长度数值时，可省略标注 符 号 说 明 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 表示表面是用不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 ·*11· 第三篇 机械制图 符 号 的 比 例 粗 糙 度 代 号 及 表示表面是用去除材料的方法获得例。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 （!）表面精糙度的标注。图样上表面粗糙度的标注方式见表 ! " # " #。 表 ! " # " # 表面粗糙度的标注方法（摘自 $%&’(!(—)!） 表面粗糙度代号中数字和符 号的方向必须按下图规定标 注 带横线的表面粗糙度符号应 按下图标注 符号的尖端必须从材料外指 向表面，使用最多的一种粗糙 度代号统一注在图样右上角， 前面加注“其余”二字 当所有表面粗糙度要求相同 时，可统一注在图样右上角 同一表面上有不同的表面粗 糙度要求时，须用细实线画出 其分界线 连续表面及重复要素（孔、槽、 齿等）的表面和用细实线连接 的不连续表面，其表面粗糙度 代号只标注一次 ·#**· 第五章 公差配合与表面粗糙度 当地方狭小或不便标注时，代 号可以引出标注 为简化标注或标注位置受到 限制时，可标注简化代号，也 可采用省略注法（见下图），但 应在标题栏附近说明简化代 号的意义 需将零件局部热处理或镀 （涂）时，应用粗点划线画出其 范围并标注相应的尺寸，也可 将要求注写在表面粗糙度符 号内 中心孔的工作表面、键槽工作面、倒角、圆角的 表面粗糙度代号，可按下图简化标法 齿轮、渐开线花键、螺纹等工作表面没有画出 的齿（牙）形时，其表面粗糙度代号可按下图方 式标注 ·!!!· 第三篇 机械制图