《互换性与测量技术》课程教学资源（教案讲义）第五章 表面粗糙度轮廓及检测

互换性与测量技术课程教案第九次课次授课方式|理论课讨论课口实验课口习题课口其他口课时2（请打√）安排授课题目（教学章、节或主题）：第五章表面粗糙度轮廊及检测$5-1表面粗糙度轮廓的基本概念s5-2表面粗糙度轮廊的评定5.5-3表面粗糙度轮廊的技术要求s.5-4 表面粗糙度轮廊技术要求在零件图上标注的方法教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解表面粗糙度轮廊的实质；理解表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响：掌握粗糙度评定参数的含义、应用场合、选用方法和标注方法。教学重点及难点：教学重点：表面粗糙度的评定方法；表面粗糙度评定参数值的选用及标注。教学难点：表面粗糙度轮廊评定参数值的选用。教学基本内容方法及手段$5-1表面粗糙度轮廓的基本概念多媒体结合实际举例,一、表面粗糙度轮廓的界定结合实际检测仪器的录二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响。像,，进一步理解表面粗牛一85-2表面粗糙度轮廓的评定取样长度和评定长度糙度轮廊检测指标、表面粗糙度轮廓的中线、表面粗糙度轮廓的评定参数5.5-3表面粗糙度轮廊的技术要求一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容二、表面粗糙度轮廊评定参数的选择三、表面粗糙度轮廊参数允许值的选择$5-4表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法、表面粗糙度轮廓的符号和代号、表面粗糙度轮廓代号的标注方法

互换性与测量技术 课程教案 课次 第九次 授课方式 （请打√） 理论课 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）： 第五章 表面粗糙度轮廓及检测 §5-1 表面粗糙度轮廓的基本概念 §5-2 表面粗糙度轮廓的评定 §5-3 表面粗糙度轮廓的技术要求 §5-4 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 了解表面粗糙度轮廓的实质；理解表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响；掌握粗糙 度评定参数的含义、应用场合、选用方法和标注方法。 教学重点及难点： 教学重点：表面粗糙度的评定方法；表面粗糙度评定参数值的选用及标注。 教学难点：表面粗糙度轮廓评定参数值的选用。 教 学 基 本 内 容 方法及手段 §5-1 表面粗糙度轮廓的基本概念 一、表面粗糙度轮廓的界定 二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响。 §5-2 表面粗糙度轮廓的评定取样长度和评定长度 一、表面粗糙度轮廓的中线 二、表面粗糙度轮廓的评定参数 §5-3 表面粗糙度轮廓的技术要求 一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容 二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择 三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择 §5-4 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法 一、表面粗糙度轮廓的符号和代号 二、表面粗糙度轮廓代号的标注方法 多媒体结合实际举例， 结合实际检测仪器的录 像，进一步理解表面粗 糙度轮廓检测指标 √

作业、讨论题、思考题：1．选择零件表面粗糙度轮廓参数值所遵循的一般原则有那些？2．表面粗糙度轮廓参数值的确定与形状公差、尺寸公差是否有关？基本教材和主要参考资料：《几何量公差与检测》第九版甘永立主编上海科学技术出版社出版；参考教材：《互换性与技术测量》胡凤兰高等教育出版社《几何量公差与检测习题集》甘永立　主编上海科学技术出版社出版。课后小结：（1）表面粗糙度轮廓的概念（2）国家标准在评定表面粗糙度轮廊的参数时，规定了取样长度1r评定长度1n和中线（3）表面粗糙度轮廓的评定参数有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差Ra轮廓的最大高度Rz）和间距特征参数（轮廓单元的平均宽度RSm）（4）通常只给出幅度参数Ra或Rz及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或（和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。（5）国家标准规定了表面粗糙度轮廓的标注方法，见表5-8～表5-9及图5-9、图5-10.（6）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、光切法和干涉法，第五章表面粗糙度轮廓及其检测s1表面粗糙度轮廓的基本概念表面粗糙度的界定被加工零件表面的形状是复杂的，括表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，以按波距 (波形起伏间距）入来划分：波距^10mm属于形状误差图5-

作业、讨论题、思考题： 1．选择零件表面粗糙度轮廓参数值所遵循的一般原则有那些？ 2．表面粗糙度轮廓参数值的确定与形状公差、尺寸公差是否有关？ 基本教材和主要参考资料： 《几何量公差与检测 》第九版 甘永立 主编 上海科学技术出版社出版； 参考教材：《互换性与技术测量》 胡凤兰 高等教育出版社 《几何量公差与检测习题集》甘永立 主编 上海科学技术出版社出版。 课后小结： （1）表面粗糙度轮廓的概念 （2）国家标准在评定表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取样长度 lr、评定长度 ln 和中线。 （3）表面粗糙度轮廓的评定参数 有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差 Ra 轮廓的最大 高度 Rz）和间距特征参数（轮廓单元的平均宽度 RSm） （4）通常只给出幅度参数 Ra 或 Rz 及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面 加工纹理方向、加工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样 上可以省略标注取样长度值。 （5）国家标准规定了表面粗糙度轮廓的标注方法，见表 5-8～表 5-9 及图 5-9、图 5-10. （6）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、光切法和干涉法。 第五章 表面粗糙度轮廓及其检测 §1 表面粗糙度轮廓的基本概念 表面粗糙度的界定 被加工零件表面的形状是复杂的，一般包 括表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，可 以按波距（波形起伏间距） λ来划分： 波距λ＜1mm 属于表面粗糙度 波距λ在 1～10mm 属于表面波纹度 波距λ＞10mm 属于形状误差 图 5-1

面轮！波纹度轮廓宏观形状轮廊图5-2S2表面粗糙度轮廓的评定一、取样长度、评定长度及传输带1.取样长度1规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响（标准取样长度的数值见附表（5-1)。2.评定长度1.评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。标准的l,=5×1中线MAsAAee图 5-3 3.传输带长波轮廓滤波器的截止波长^。=l短波轮廓滤波器的截止波长s（截止波长^s和^c的标准化值由附表（5-1查取），附表5-1轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度R.和轮廓单元的平均宽度R，标准取样长度和标准评定长度（摘自GB/T1301-2009、GB/T10610-2009）、表示滤波器传输带^～入。这两个极限值的标准化值取自GB/T6062-2002

图 5-2 §2 表面粗糙度轮廓的评定 一、取样长度、评定长度及传输带 1. 取样长度 lr 规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响（标准取样长度 的数值见附表（5-1）。 2. 评定长度 ln 评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。标准的 ln=5×lr。 图 5-3 3. 传输带 长波轮廓滤波器的截止波长λc = lr 短波轮廓滤波器的截止波长λs（截止波长λs 和λc 的 标准化值由附表（5-1 查取），附表 5-1 轮廓算术平均偏差 Ra、轮廓最大高度 Rz 和轮廓单元 的平均宽度 Rz，标准取样长度和标准评定长度（摘自 GB/T1301－2009、GB/T10610－2009）、 表示滤波器传输带λs～λc这两个极限值的标准化值取自 GB/T6062－2002

标准评定长度RSmIr=ARa (μm)Rz (μm)(mm1n=5xlr（mm3883805+020.008~0.0220.025~0.1≥0.013~0.040.0025>0.1~0. 5;>0.02~0. 1.>0.04~0. 13,0.00250.0025.>0.1~2. >0. 5 ~ 10.>0.13 ~0. 4.0.0.008>2~10>10~50.>0.4~1.30.025.715030>13~4二、表面粗糙度轮廓的中线为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中线。以中线为基础来计算A各种评定参数的数值。1.轮廓的最小二乘中线（图5-4）最小二乘中一个取样长度1,范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓上各点至该线的距离的平方之和为最小图 5-42.轮廊的算术平均中线（图5-5）Z在一个取样长度1范围内，轮廓算术平均中线的算术平均中线将实际轮廓划分为、下两部分，使上部分各个峰面积之和等于下部分各个谷面积之和图 5-5三、表面粗糙度的评定参数1.轮廓算术平均偏差Ra（幅度参数，（图5-4）在一-个取样长度1.范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即：Ra-1212.轮廓最大高度R（幅度参数图5-6）在一个取样长度1范围内，被评定轮廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓峰高Rp与最大轮

二、表面粗糙度轮廓的中线 为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首 先应确定一条中线。以中线为基础来计算 各种评定参数的数值。 1. 轮廓的最小二乘中线（图 5-4）在 一个取样长度 lr 范围内，轮廓的最小二乘 中线使轮廓上各点至该线的距离的平方之和为最小。 图 5-4 2. 轮廓的算术平均中线（图 5-5） 在一个取样长度 lr 范围内，轮廓 的算术平均中线将实际轮廓划分为 上、下两部分，使上部分各个峰面 积之和等于下部分各个谷面积之和。 图 5-5 三、表面粗糙度的评定参数 1. 轮廓算术平均偏差Ｒa（幅度参数，（图 5-4）在一个取样长度 lr 范围内，被评定轮廓上 各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即： 2. 轮廓最大高度 Rz （幅度参数， 图 5-6）在一个取样长度 lr 范围内， 被评定轮廓上各个极点至中线的距 离中，最大轮廓峰高 Rp 与最大轮 = = n i i z n Ra 1 1

廓谷深R,之和的高度，即图5-6R.=Rp+ Rv3.轮廓单元的平均宽度（间距参数，图5-7）个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元，在一个取样长度，范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度Xz）的平均值Rsm，即2x.RSm=图 5-7在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要求，按需要选择R.或R-标注Rsm属于附加评定参数，只能与Ra或R.同时选用，不能独立采用。s3表面粗糙度轮廓的技术要求、表面粗糙度轮廓技术要求的内容在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须标注幅度参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不标注）、极限值判断规则（若默认采用16%规则，则不标注）。必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及方向、加工余量、附加的Rsm等。二、表面粗糙度轮廓幅度参数的选择在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廊的技术要求，通常只给出幅度参数符号（R。或R.）及极限值，而其他要求则采用默认的标准化值。一般采用R。作为评定参数。对于极光滑和粗糙的表面，不能用Ra仪器测量，而采用R-作为评定参数。表面粗糙度轮廊幅度参数极限值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。34表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号绘制机械零件图时，需要使用1个基本图形符号和3个完整图形符号，来标注表面粗糙度轮廊各种不同的技术要求

廓谷深 Rv之和的高度，即 图 5-6 Rz = Rp + Rv 3. 轮廓单元的平均宽度（间距参数，图 5-7） 一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮 廓单元，在一个取样长度 lr 范围内，中线与 各个轮廓单元相交线段的宽度 （轮廓的宽度 Xsi）的平均值 RSm，即 图 5-7 在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要求，按需要选择 Ra或 Rz 标注 RSm 属于 附加评定参数，只能与 Ra 或 Rz 同时选用，不能独立采用。 §3 表面粗糙度轮廓的技术要求 一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容 在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须标注幅度参数符号及允许值，同时还 应标注传输带、取样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不标注）、极限值判 断规则（若默认采用 16%规则，则不标注）。必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及 方向、加工余量、附加的 RSm 等。 二、表面粗糙度轮廓幅度参数的选择 在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要求，通常只给出幅度参数符号（Ra 或 Rz）及极限值，而其他要求则采用默认的标准化值。一般采用 Ra 作为评定参数。对于极 光滑和粗糙的表面，不能用 Ra 仪器测量，而采用 Rz 作为评定参数。表面粗糙度轮廓幅度参 数极限值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。 §4 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注 一、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号 绘制机械零件图时，需要使用 1 个基本图形 符号和 3 个完整图形符号，来标注表面粗糙度 轮廓各种不同的技术要求。 a b c d = = m i Xsi m RSm 1 1

图5-8（a）图为基本图形符号。（b）图为用于任何工艺的完整图形符号。（c）图为用于去除材料的完整图形符号。（d）图为用于不去除材料的完整图形符号，二、表面粗糙度轮廓技术要求在完整图形符号上的标注1.表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上的标注位置在完整图形符号的周围标注评定参数的符号及极限值和其他技术要求。各项技术要求应分别标注在该符号周围的指定位置上。在周围标注了技术要求的完整图形符号称为表面粗糙度轮廓代号，简称粗糙度代号。位置a：下列符号和数值排成一行上、下限值符号，传输带数值/幅度参数符号，评定长度值，极限值判断规则（空格）幅度参数极限值（μm）：a位置b：附加评定参数（如Rsm，mm）位置c：加工方法el位置d：表面纹理位置e：加工余量（mm）图s.92.表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注/Ra1.6Rz3.2（1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图5-10）图 5-10 （2）同时标注上、下限值（图5-11）LRz3.2Ra1.图5-113.极限值判断规则的标注（1）16%规则（图5-10、图5-11）16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。若采用，则图样上不需注出。(2）最大规则（图5-12、图5-13）在幅度参数符号Ra或 R-的后面标注一个"max"的标记

图 5-8 （a）图为基本图形符号。 （b）图为用于任何工艺的完整图形符号。 （c）图为用于去除材料的完整图形符号。 （d）图为用于不去除材料的完整图形符号。 二、表面粗糙度轮廓技术要求在完整图形符号上的标注 1. 表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上的标注位置在完整图形符号的周围标 注评定参数的符号及极限值和其他技术要求。各项技术要求应分别标注在该符号周围的指定 位置上。在周围标注了技术要求的完整图形符号称为表面粗糙度轮廓代号，简称粗糙度代号。 位置 a：下列符号和数值排成一行上、下限值符号，传输带数值/幅度参数符号，评定长度值， 极限值判断规则(空格)幅度参数极限值(μm)； 位置 b：附加评定参数（如 RSm，mm） 位置 c：加工方法 位置 d：表面纹理 位置 e：加工余量（mm） 图 5-9 2. 表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注 （1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值（图 5-10） （2）同时标注上、下限值（图 5-11） 图 5-10 图 5-11 3. 极限值判断规则的标注 （1）16%规则（图 5-10、图 5-11） 16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。若采用，则图样上不需注出。 （2）最大规则（图 5-12、图 5-13） 在幅度参数符号 Ra 或 Rz 的后面标注一个“max”的标记

/Ramax0.8X32Ra0.85-12图5-134.传输带和取样长度、评定长度的标注需要指定传输带时，传输带(mm)标注在幅度参数符号的前面，并用斜线"r隔开(图5-14a、b、c)。Λc=Ir/0.0025-0.8/Ra3.2/0.0025-/Ra3.2-0.8/Ra3.2(a)e(b) 图 5-14需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的个数（图5-15α、b)1/Ra31.6/0.008-1/Ra6max1.6?(b)图5-155.表面纹理的标注需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号（图5-16）进行标注。6.附加评定参数和加工方法的标注需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注O示例见图5-17。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要求在完整图形符号上标注的示例。图 5-17福车U0.008-1/Ramax1.6/Ra2.5L0.008-1/Ra0.2RSm0.050.4图5-18

5-12 图 5-13 4. 传输带和取样长度、评定长度的标注 需要指定传输带时，传输带（mm）标注在幅度参数符号的前面，并用斜线“/”隔开（图 5-14a、 b、c）。λc =lr。 图 5-14 需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取样长度的个数（图 5-15a、b）。 图 5-15 5. 表面纹理的标注 需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符 号（图 5-16）进行标注。 6. 附加评定参数和加工方法的标注 需要标注附加评定参数或（和）加工方法时的标注 示例见图 5-17。该图亦为表面粗糙度轮廓各项技术要 求在完整图形符号上标注的示例。 图 5-17 图 5-18

7.加工余量的标注三、表面粗糙度轮廓代号在零件图标注的规定和方法1.一般规定粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的同一视图上。粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取方向一致。粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。2.常规标注方法标注示例见图5-19a、b，图5-20，图5-21，图5-22a、b，图5-23a、bRz12图5-2-12Ra图2-2200.248向.(a)

7. 加工余量的标注 三、表面粗糙度轮廓代号在零件图标注的规定和方法 1. 一般规定 粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差的同一视图上。粗糙度代号上的各 种符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取方向一致。粗糙度代号的尖端必须从 材料外指向并接触零件表面。 2. 常规标注方法 标注示例见图 5-19a、b，图 5-20，图 5-21，图 5-22a、b，图 5-23a、b。 图 5-19 图 5-20 图 2-21 图 2-22

3.简化标注的规定方法图2-23当零件的某些表面（或多数表面）具有相同的技术要求时，对这些表面的技术要求可以用特定符号（图5-24)，统一标注在零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。Rz 6.3/Rz6.3Ra32 (V)U图5-24

3. 简化标注的规定方法 图 2-23 当零件的某些表面（或多数表面）具有相同的技术要求时，对这些表面的技术要求可以用 特定符号（图 5-24），统一标注在零件图的标题栏附近，省略对这些表面分别标注。 图 5-24