第五章 公差配合与表面粗糙度
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
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。
$# 表面粗糙度的评定参数
国家
%& ’ (")!"—*+
了三个与微观不平度高度特性有关的参数(!,,!-,
!.)作为基本的评定参数。
轮廓算术平均偏差 !,。
在取样长度内,轮廓上各点到基准线距离 "#( # / ",$,⋯,$)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,!*、!$、!+ 的选择应根据零件表面的性
能要求和检测是否方便来确定。
在常用数值范围内(!* % 0/0#!!-1 2/,!-),优先选择 !*。
在粗糙度要求特别高(!* 3 0/0#!!-)或特别低(!* 4 2/,!-)时,可选用 !$。
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
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