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1、模厂技术部标准化组 袁振海,公差原则和表面粗糙度,一、公差原则二、表面粗糙度概述三、表面粗糙度的评定标准 四、表面粗糙度代符号及其注法,目录:,是指图样给定的每一个尺寸和形状、位置要求均是独立的应分别满足要求,如果对尺寸和形状尺寸与位置之间的相互关系有特定要求应在图样上规定。独立原则是尺寸公差和形位公差相互关系遵循的基本原则。,一、公差原则,1.1独立原则:,公差原则是处理和确定尺寸公差与形位公差之间关系的原则。,分为两大类:1.独立原则 2.相关要求,(1).包容要求：被测要素其实际轮廓应遵守最大实体边界,即其体外作用尺寸不超出最大实体尺寸,且其局部实际尺寸不超出最小实体尺寸.标示符号:(2
2、).最大实体要求 Maximum Material Condition MMC：标示符号:(3).最小实体要求 Least Material Condition LMC：标示符号:,一、公差原则,1.2相关要求:,一、公差原则,图例1,一、公差原则,图例2,一、公差原则,图例3,二、表面粗糙度概述,为了提高产品质量，促进互换性生产，并与世界产业标准接轨，我国制定了表面粗糙度国家标准，它们主要有：GB/T 7220-1987 表面粗糙度 术语 参数测量 GB/T 10610-1998 产品几何技术规范 表面结构 轮廓法评定表面结构的规则和方法GB/T 131-1993 机械制图 表面粗糙度符号、
3、代号及注法GB/T 1031-1995 表面粗糙度 参数及其数值GB/T 3505-2000 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,表面粗糙度是指加工表面上所具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，这种特性，一般是在零件加工过程中，由于机床刀具工件系统的振动等原因引起的。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、工作精度和抗腐蚀性有着密切的关系，它影响到机器的工作可靠性和使用寿命。,表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，目前还没有划分表面粗糙度、波度和形状误差的统一标准。通常，是按照波距来划分，波距小于1mm属于表面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在110mm的属于表
4、面波度（中间几何形状误差）；波距大于10mm的属于形状误差（宏观几何形状误差）。,二、表面粗糙度概述,2.1 表面粗糙度的实质,2.2 表面粗糙度对零件使用性能的影响,2.2.1 对配合性质的影响 a.间隙配合表面粗糙度过大则易磨损，使间隙很快地增大，引起配合性质的改变，特别是在尺寸小、公差小的情况下，对配合性质的影响更大。,二、表面粗糙度概述,b.过盈配合表面粗糙度增大会减小实际有效过盈量，降低连接强度。因此，提高零件表面质量，可以提高间隙配合的稳定性，并可提高过盈配合的连接强度。,2.2.2 对磨擦、磨损的影响 磨擦会增加能量的耗损，主要是由零件表面峰谷的阻力造成的，而此阻力来自凸峰的弹性
5、、塑性变形和切割作用。表面越粗糙，磨擦系数就越大，因磨擦而消耗的能量也越大。此外，表面越粗糙，则两配合表面的实际有效接触面积越小，单位面积压力越大，故更易磨损。,但是，在某些场合，如表面过于光洁，则不利于润滑油的貯存，使之形成半干磨擦甚至干磨擦，反而使磨擦系数增大，而加剧磨损；有时还会增加零件接触面间的吸附力，也会使磨擦系数增大，加速磨损。,二、表面粗糙度概述,2.2.3 对抗腐蚀性的影响 表面越粗糙，它的凹谷处越容易积聚腐蚀性物质，然后逐渐渗透到金属材料的内层，造成表面锈蚀，凹谷深度越大，銹蚀作用越厉害。,2.2.4 对零件强度的影响 零件表面越粗糙，表面上凹痕产生的应力集中现象越严重。特别
6、是零件受交变载荷时，零件因应力集中而产生疲劳断裂而损坏。因此，特别要提高零件沟槽或圆角处的表面质量，以增加零件的抗疲劳强度。,综上所述，表面粗糙度将直接影响机械零件的使用性能和寿命，因此，应对零件的表面粗糙度加以合理的确定。,三、表面粗糙度的评定标准,3.1 表面粗糙度的基本规定,3.1.1 实际轮廓 是指平面与实际表面相交所得的轮廓线如图1所示。按照平面与加工纹理方向的位置可分为横向实际轮廓（此时平面与加工纹理方向垂直）和纵向实际轮廓（此时平面与加工纹理方向平行，在评定和检测表面粗糙度时，除非特别指明外，通常都是指横向实际轮廓，即与加工纹理方向垂直截面上的轮廓，如图2所示。,图1 实际表面与
7、实际轮廓 图2 实际表面与横向轮廓,三、表面粗糙度的评定标准,三、表面粗糙度的评定标准,3.1.2 取样长度（l）在实际轮廓上测量表面粗糙度时，为了限制或减弱波纹度对表面粗糙度测量结果的影响，在评定表面粗糙度时，所规定的一段基准线长度称为取样长度，如图3所示，取样长度至少包含五个峰谷，否则会影响测量表面粗糙度的准确性。,图3 取样长度和评定长度,三、表面粗糙度的评定标准,3.1.3 评定长度（ln）由于在整个表面上各处的表面粗糙度在一般情况下是不可能均匀一致的，即使在同一表面轮廓上也往往如此。因此，若只根据一个取样长度上的测量结果去评定表面粗糙度是不够准确的。所以，需要在几个取样长度上分别测量
8、数值后再加以平均，才能客观地反映被测表面的粗糙度。,标准规定：评定表面轮廓粗糙度所必须的一段长度称为评定长度。它可以包括几个取样长度（见图3），在特殊情况下，当被测量的表面很均匀时，也可以仅有一个取样长度。,三、表面粗糙度的评定标准,3.1.4 轮廓算术平均中线（简称中线m）轮廓中线m是评定表面粗糙度数值的基准线，这条基准线的方向应与轮廓的方向一致，并将轮廓曲线分为上、下两部分，使其在取样长度内，上、下两部分的面积相等，如图4所示。即：,图4 轮廓的算术平均中线,三、表面粗糙度的评定标准,国标规定：表面粗糙度的评定参数应从算术平均编差Ra、微观不平度十点高度Rz和轮廓最大高度Ry三个中选取。除
9、了这三个高度参数外，国标又规定了轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓单峰平均间距S和轮廓支承长度率tp三个评定间距特性的附加参数，以便根据表面的功能需要选用。,3.2 表面粗糙度的评定参数,3.2.1 高度特性参数 由于算术平均偏差Ra参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，测量方法较为简便，是比较普遍采用的评定参数。用轮廓仪检测，测得的Ra值越大，则表示表面越粗糙。,三、表面粗糙度的评定标准,在取样长度内，被测表面轮廓上各点到轮廓中线距离的绝对值的算术平均值，如图5所示。该距离Y1、Y2、Y3Yn，取绝对值，表达式如下：,图5 轮廓算术平均偏差Ra,轮廓算术平均偏差Ra的概念：,或,三、
10、表面粗糙度的评定标准,轮廓算术平均偏差Ra计算公式：,由于微观不平度十点高度（Rz）和轮廓最大高度（Ry）在参数测量点方面不如Ra多，因此，反映微观形状高度方面的特性也不如Ra充分，平时用的较少。,三、表面粗糙度的评定标准,表1是Ra参数的数值系列表，因为一般情况下，优先采用第一系列，所以这里只列出了第一系列的数值：,三、表面粗糙度的评定标准,表2是国标规定的取样长度数值：,对于产生较大的微观不平度间距的加工，取样长度应选取较大的数值。一般情况下，在测量Ra、Rz和Ry时，推荐按表3所列的Ra、Rz和Ry的数值，选用对应用的取样长度。,三、表面粗糙度的评定标准,表3 Ra、Rz、Ry的取样长度
11、L与评定Ln的选用：,三、表面粗糙度的评定标准,3.2.2 间距特性参数,用算式可表示为：,式中：Smi 第i个轮廓微观不平度间距,在取样长度内，轮廓微观不平度的间距（sm）的平均值，该间距为一段中线长度，并包含相邻的一个峰和一个谷，如图6所示。,轮廓微观不平度的平均间距（sm）的概念：,图6 轮廓微观不平度的间距和轮廓的单峰间距,三、表面粗糙度的评定标准,三、表面粗糙度的评定标准,在取样长度为内，一平行中线的线与轮廓相截，所得到的各段截线长度之和称为轮廓支承长度，如图7所示。,轮廓的支承长度率（tp）,图7 轮廓支承长度,三、表面粗糙度的评定标准,轮廓支承长度与取样长度之比称为轮廓支承长度率
12、，即：,式中：bi 第i段截线长度,用算术可表示为：,轮廓支承长度率对于反映表面的耐磨性，具有显著的功效，且比较直观，一般情况下tp的值越大，零件表面的耐磨性越好。目前对于某些重要产品的表面，常采用tp来评定和度量表面的耐磨性。,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.1 表面粗糙度符号,图8 基本符号,四、表面粗糙度代符号及其注法,其中表面粗糙度的基本符号，是由二条不等长的细实线组成。具体画如图8。（符号的比例及尺寸按GB/T 131-93 附录A）,四、表面粗糙度代符号及其注法,在表面粗糙度符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关的规定项目后组成了表面粗糙度代号。表面粗糙度数值及其有关的规定的内
13、容在符号中注写的位置如图9：,4.2 表面粗糙度代号,图9 表面特征各项规定在符号中注写的位置,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.2.1 表面粗糙度高度参数 表面粗糙度高度参数注写示例及意义见表5。从表5中可知：Ra本身符号可不标写，只写数值即可；Rz与Ry除注出数值外，还应标出Rz或Ry符号,四、表面粗糙度代符号及其注法,表5 表面粗糙度高度参数值的标注示例及其意义,四、表面粗糙度代符号及其注法,图10 加工方法的代号示例,4.2.2 加工方法、涂镀和其它表面处理 如该表面的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，如图10,如该表面的粗糙度要求是由镀（涂）覆或其它
14、表面处理方法获得，可以将要求注在符号长力的横线上面，如图11，也可以在技术要求中说明。,四、表面粗糙度代符号及其注法,图11a：表示表面粗糙度高度参数值是镀覆后的要求；图11b：表示表面粗糙度的高度参数值是镀覆前的要求；图11c：表示表面粗糙度高度参数值镀覆前为a1值，镀覆后为a值。,图11 加工方法的代号示例,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.2.3 取样长度 取样长度应标注在符号长边的横线下面，如图12。若按GB/T 10610-89中表1、表2的有关规定选用的取样长度时，在图样上可省略标注。（因为我们手头都没有GB10610，所以请看本讲义表3）。,图12,四、表面粗糙度代符号及其注法,
15、4.2.4 加工纹理方向 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，如图13。常见的加工纹理方向符号见表6,图13,四、表面粗糙度代符号及其注法,表6,四、表面粗糙度代符号及其注法,续表6,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.2.5 加工余量 需要标注加工余量时，注在符号左侧，其标注示例如图14,图14,四、表面粗糙度代符号及其注法,图样上所标注的表面粗糙度符号、代号（除特殊说明外）均是该表面最后完工的要求。,4.3 表面粗糙度符号、代号在图样上的标注：,4.3.1 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
16、图16、图17。表面粗糙度代号中数字及符号的方向必须按图16、图17的规定标注。,图16,四、表面粗糙度代符号及其注法,图17,四、表面粗糙度代符号及其注法,图18 图19,四、表面粗糙度代符号及其注法,带有横线的表面粗糙度符号应按图18、图19的规定标注。,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.2 在同一图样上，每一表面上一般只注一次符号、代号，并尽可能靠近有关的尺寸线。如图16。当地方狭小或不便标注时，符号、代号可以引出标注。如图20、图25。,图20,四、表面粗糙度代符号及其注法,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.3 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
17、上角统一标注。如图21a或图21b。当用统一标注和简化标注的方法表达表面粗糙度要求时，其符号、代号和说明文字的高度均应是图形上其它表面所注代号和文字的1.4倍。如图16、图21、图22。,图21,四、表面粗糙度代符号及其注法,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.4 当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种符号、代号可以统一注在图样的右上角，并加注“其余”两字。如图16、图22。,4.3.5 为了简化标注方法，或者标注位置受到限制时，可以标注简化代号，如图22。但必须在标题栏附近说明这些简化代号的意义。也可采用省略的注法，如图23、图24。但应在标题栏附近说明这些简化
18、符号、代号的意义。,图22,四、表面粗糙度代符号及其注法,图23,四、表面粗糙度代符号及其注法,图24,四、表面粗糙度代符号及其注法,图25,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.6 零件上连续表面及重复要素（孔、槽、齿等）的表面（如图25、图26）和用细实线连接不连续的同一表面（如图20），其表面粗糙度符号、代号只标注一次。,图26,四、表面粗糙度代符号及其注法,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.7 同一表面上有不同的表面粗糙要求时，须用细实线画出其分界线。并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸，如图27。,图27,图28,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.8 中心孔的工作表面，键槽工作面
19、，倒角、圆角的表面粗糙度代号，可以简化标注，如图28。,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.9 齿轮、渐开线花键、螺纹等工作表面没有画出齿（牙）形时，其表面粗糙度代号按图2934的方式标注。4.3.10 需要规定表面粗糙度测量截面方向时，其标注方法如图35。,图29 图30,图31,四、表面粗糙度代符号及其注法,图32 图33,图34 图35,四、表面粗糙度代符号及其注法,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.3.11 需要将零件局部热处理或局部镀（涂）覆时，应用粗点划线画出其范围并标注相应的尺寸，也可将其要求注写在表面粗糙符号长边的横线上，如图36、图37。,图36 图37,四、表面粗糙度代符
20、号及其注法,4.4.1 表面粗糙度的选用 表面粗糙度数值的选择应遵循既能滿足零件表面功能要求，也要考虑到经济性的原则。一般用类比法确定，其选择原则如下：a.在满足表面功能要求的情况下，尽量选用较大的表面粗糙度值；b.在同一零件上，工作面的粗糙度参数值小于非工作面的粗糙度参数值；c.摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度值要小；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小；,4.4 表面粗糙度的选用,四、表面粗糙度代符号及其注法,d.受循环载荷的表面及易引起应力集中的结构（如图角、沟槽），其表面粗糙度参数值要小；e.配合性
21、质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面及要求连接可靠且受重载的过盈配合表面，均应取较小的粗糙度值；f.配合性质相同时，在一般情况下，零件尺寸越小，则表面粗糙度数值应越小；在同一精度等级时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度数值要小。,通常在尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度数值也小。但表面粗糙度数值与尺寸公差、表面形状公差之间并不存在确定的相互关系。,四、表面粗糙度代符号及其注法,4.4.2 一般加工方法所能达到的表面粗糙度尺寸值 根据零件的加工方法，在一般情况下可以判断出所加工出表面粗糙度Ra值，加工方法对应的表面粗糙度Ra值见表7。,选用表面粗糙度数值时必须十分谨慎，特别是Ra值较小时，更应仔细，否则取得太小，而加工困难，使生产成本增加；若取得过大，则难以满足设计要求，影响产品质量。,模厂技术部标准化组 2004年8月25日,
