第四節 表面粗糙度與極限配合

一、表面粗糙度

表面粗糙度是指加工表面所具有的較小間距和微小峰谷的微觀幾何形狀的尺寸特征。工件加工表面的這些微觀幾何形狀誤差稱為表面粗糙度。

（一）評定表面粗糙度的參數

表面粗糙度基本術語符號新舊標準的對照見表1-36。表面粗糙度參數符號新舊標準的對照見表1-37。

規定評定表面粗糙度的參數應從幅度參數、間距參數、混合參數及曲線和相關參數中選取。這里主要介紹幅度參數。

（1）幅度參數

① 評定輪廓的算術平均偏差（Ra）。指在取樣長度內縱坐標值的算術平均值，符號為Ra，如圖1-44所示。其表達式近似為：

式中，|Z1|，|Z2|，…，|Zn|分別為輪廓線上各點的輪廓偏距，即各點到輪廓中線的距離。

Ra測量方便，能充分反映表面微觀幾何形狀的特性。Ra的系列值見表1-38。

② 輪廓的最大高度（Rz）。指在取樣長度內，最大輪廓峰高Rp與最大輪廓谷深Rv之和的高度，符號為Rz，如圖1-45所示。Rz的表達式可表示為：

Rz=Rp+Rv

Rz的系列值見表1-39。

（2）取樣長度（lr）

取樣長度是指用于判別被評定輪廓不規則特征的X軸上的長度，符號為lr。為了在測量范圍內較好反映表面粗糙度的實際情況，標準規定取樣長度按表面粗糙程度選取相應的數值，在取樣長度范圍內，一般至少包含5個輪廓峰和輪廓谷。規定和選擇取樣長度目的是限制和削弱其他幾何形狀誤差，尤其是表面波度對測量結果的影響。

（3）評定長度（ln）

評定長度是指用于判別被評定輪廓的X軸上方向的長度，符號為ln。它可以包含一個或幾個取樣長度。為了較充分和客觀地反映被測表面的粗糙度，需連續取幾個取樣長度的平均值作為測量結果。國家標準規定，ln=5lr為默認值。選取評定長度的目的是減小被測表面上表面粗糙度的不均勻性的影響。

取樣長度與幅度參數之間有一定的聯系，一般情況下，在測量Ra、Rz時推薦按表1-40選取對應的取樣長度值。

（二）表面粗糙度符號、代號及標注

（1）表面粗糙度的圖形符號（表1-41）

（2）表面粗糙度代號

在表面粗糙度符號的規定位置上，注出表面粗糙度數值及相關的規定項目后就形成了表面粗糙度代號。表面粗糙度數值及其相關的規定在符號中注寫的規定如圖1-46。其標注方法說明如下。

① 位置a注寫表面粗糙度的單一要求。標注表面粗糙度參數代號、極限值和取樣長度。為了避免誤解，在參數代號和極限值間應插入空格。取樣長度后應有一斜線“/”，之后是表面粗糙度參數符號，最后是數值，如：-0.8/Rz 6.3。

② 位置a和b注寫兩個或多個表面粗糙度要求。在位置a注寫第一個表面粗糙度要求，方法同①。在位置b注寫第二個表面粗糙度要求。如果要注寫第三個或更多個表面粗糙度要求，圖形符號應在垂直方向擴大，以空出足夠的空間。擴大圖形符號時，a和b的位置隨之上移。

③ 位置c注寫加工方法。注寫加工方法、表面處理、涂層或其他加工工藝要求等，如車、磨、鍍等加工表面。

④ 位置d注寫表面紋理和方向。注寫所要求的表面紋理和紋理的方向，如“=”“×”“M”。

⑤ 位置e注寫加工余量。注寫所要求的加工余量，以mm為單位給出數值。

（3）表面粗糙度評定參數的標注

表面粗糙度評定參數必須注出參數代號和相應數值，數值的單位均為微米（μm），數值的判斷規則有兩種。

① 16%規則，是所有表面粗糙度要求默認規則。

② 最大規則，應用于表面粗糙度要求時，則參數代號中應加上“max”。

當圖樣上標注參數的最大值（用max表示）或（和）最小值（用min表示）時，表示參數中所有的實測值均不得超過規定值。當圖樣上采用參數的上限值（用U表示）或（和）下限值（用L表示）時（表中未標注max或min的），表示參數的實測值中允許少于總數的16%的實測值超過規定值。具體標注示例及意義見表1-42。

注：評定長度（ln）的標注。若所標注的參數代號沒有“max”，表明采用的是有關標準中默認的評定長度；若不存在默認的評定長度時，參數代號中應標注取樣長度的個數，如Ra3，Rz3，Rsm3……，（要求評定長度為3個取樣長度）。

（三）各級表面粗糙度的表面特征、經濟加工方法及應用舉例

各級表面粗糙度的表面特征、經濟加工方法及應用舉例見表1-43。

二、極限與配合

（一）術語及定義

基本術語和定義見表1-44。

（二）公差與配合基本規定

（1）標準公差的等級、代號及數值

標準公差分20級，即：IT01、IT0、IT1至IT18。IT表示標準公差，公差的等級代號用阿拉伯數字表示。從IT01至IT18等級依次降低，當其與代表基本偏差的字母一起組成公差帶時，省略“IT”字母，如h7，各級標準公差的數值規定見表1-45。

注：基本尺寸小于或等于1mm時，無IT14至IT18。

（2）公差等級的應用范圍（表1-46）

（3）公差等級與加工方法的關系（表1-47）

（4）基本偏差的代號

基本偏差的代號用拉丁字母表示，大寫的代號代表孔，小寫的代號代表軸，各28個。

孔的基準偏差代號有：A，B，C，CD，D，E，EF，F，FG，G，H，J，JS，K，M，N，P，R，S，T，U，V，X，Y，Z，ZA，ZB，ZC。軸的基準偏差代號有：a，b，c，cd，d，e，ef，f，fg，g，h，j，js，k，m，n，p，r，s，t，u，v，x，y，z，za，zb，zc。其中，H代表基準孔，h代表基準軸。

（5）偏差代號

偏差代號規定如下：孔的上偏差ES，孔的下偏差EI；軸的上偏差es，軸的下偏差ei。

（6）孔的極限偏差

孔的基本偏差從A到H為下偏差，從J至ZC為上偏差。

孔的另一個偏差（上偏差或下偏差），根據孔的基本偏差和標準公差，按以下代數式計算：

ES=EI+IT或EI=ES-IT

（7）軸的極限偏差

軸的基本偏差從a到h為上偏差，從j到zc為下偏差。軸的另一個偏差（下偏差或上偏差），根據軸的基本偏差和標準公差，按以下代數式計算：

ei=es-IT或es=ei + IT

（8）公差帶代號

孔、軸公差帶代號由基本偏差代號與公差等級代號組成。如H8、F8、K7、P7等為孔的公差帶代號；h7、f 7等為軸的公差帶代號。其表示方法可以用下列示例之一：

孔：

軸：

（9）基準制

標準規定有基孔制和基軸制。在一般情況下，優先采用基孔制。如有特殊需要，允許將任一孔、軸公差帶組成配合。

（10）配合代號

用孔、軸公差帶的組合表示，寫成分數形式，分子為孔的公差帶，分母為軸的公差帶，例如：H8/f 7或。其表示方法可用以下示例之一：

（11）配合分類

標準的配合有三類，即間隙配合、過渡配合和過盈配合。屬于哪一類配合取決于孔、軸公差帶的相互關系。基孔制（基軸制）中，a到h（A到H）用于間隙配合；j到zc（J到ZC）用于過渡配合和過盈配合。

（12）公差帶及配合的選用原則

孔、軸公差帶及配合，首先采用優先公差帶及優先配合，其次采用常用公差帶及常用配合，再次采用一般用途公差帶。必要時，可按標準所規定的標準公差與基本偏差組成孔、軸公差帶及配合。

（13）極限尺寸判斷原則

孔或軸的尺寸不允許超過最大實體尺寸。即對于孔，其尺寸應不小于最小極限尺寸；對于軸，則應不大于最大極限尺寸。

在任何位置上的實際尺寸不允許超過最小實體尺寸。即對于孔，其實際尺寸應不大于最大極限尺寸；對于軸，則應不小于最小極限尺寸。

（三）一般公差

《一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差》（GB/T 1804—2000）規定了未注出公差的線性和角度尺寸的一般公差的公差等級和極限偏差數值，適用于金屬切削加工的尺寸，也適用于一般沖壓加工的尺寸。非金屬材料和其他工藝方法加工的尺寸可參照采用。

（1）線性尺寸的極限偏差數值

線性尺寸的極限偏差數值見表1-48。

（2）倒圓半徑與倒角高度尺寸的極限偏差

倒圓半徑與倒角高度尺寸的極限偏差數值見表1-49。

（3）角度尺寸的極限偏差

角度尺寸的極限偏差數值見表1-50。

（四）優先、常用和一般用途的軸、孔公差帶

（1）尺寸≤500mm的軸公差帶（圖1-60）

（2）尺寸≤500mm的孔公差帶（圖1-61）

（五）基孔制與基軸制優先、常用配合

（1）基孔制優先、常用配合（見表1-51）

（2）基軸制優先、常用配合見表1-52

（六）優先配合選用說明

優先配合選用說明見表1-53。

（七）各種配合特性及應用

各種配合特性及應用見表1-54。

三、形狀和位置公差

（一）形狀和位置公差符號

（1）形狀和位置公差特征項目的符號（見表1-55）

（2）被測要素、基準要素的標注方法

被測要素、基準要素的標注方法見表1-56。如要求在公差帶內進一步限制被測要素的形狀，則應在公差值后面加注符號，見表1-57。

（二）表面形狀公差和位置公差未注公差值

（1）表面形狀公差的未注公差值

直線度和平面度的未注公差值見表1-58。選擇公差值時，對于直線度應按其相應線的長度選擇；對于平面應按其表面的較長一側或圓表面的直徑選擇。

圓度的未注公差值等于標準的直徑公差值，但不能大于表1-59中圓跳動的未注公差值。

圓柱度的未注公差值不做規定。圓柱度誤差由三個部分組成：圓度、直線度和相對素線的平行度誤差。而其中每一項誤差均由它們的注出公差或未注公差控制。如因功能要求，圓柱度應小于圓度、直線度和平行度的未注公差的綜合結果，應在被測要素上按GB/T 1182—2018的規定注出圓柱度公差值，或采用包容要求。

（2）位置公差的未注公差值

平行度的未注公差值等于給出的尺寸公差值，或直線度和平面度未注公差值中的相應公差值取較大者。應取兩要素中的較長者作為基準；若兩要素的長度相等，則可選任一要素為基準。

垂直度的未注公差值，見表1-60。取形成直角的兩邊中較長的一邊作為基準，較短的一邊作為被測要素；若邊的長度相等則可取其中的任意一邊為基準。

對稱度的未注公差值見表1-61。應取兩要素中較長者作為基準，較短者作為被測要素；若兩要素長度相等則可選任一要素為基準。

同軸度的未注公差值未做規定。在極限狀況下，同軸度的未注公差值與圓跳動的未注公差值相等。

圓跳動（徑向、端面和斜向）的未注公差值見表1-59。對于圓跳動未注公差值，應以設計和工藝給出的支承面作為基準，否則應取兩要素中較長的一個作為基準；若兩要素的長度相等，則可選任一要素為基準。

（三）圖樣上標注公差值的規定

（1）規定了公差值或數系表的項目

① 直線度、平面度。

② 圓度、圓柱度。

③ 平行度、垂直度、傾斜度。

④ 同軸度、對稱度、圓跳動和全跳動。

⑤ 位置度數系。

《產品幾何技術規范（GPS）幾何公差形狀、方向、位置和跳動公差標注》（GB/T 1182—2018）附錄提出的公差值，是以零件和量具在標準溫度（20℃）下測量為準。

（2）公差值的選用原則

① 根據零件的功能要求，并考慮加工的經濟性和零件的結構、剛性等情況，按表中數系確定要素的公差值，并考慮下列情況。

a.在同一要素上給出的形狀公差值應小于位置公差值。如果求平行的兩個表面，其平面度公差值應小于平行度公差值。

b.圓柱形零件的形狀公差值（軸線的直線度除外）一般情況下應小于其尺寸公差值。

c.平行度公差值應小于其相應的距離公差值。

② 對于下列情況，考慮到加工的難易程度和除主參數外其他參數的影響，在滿足零件功能的要求下，適當降低l～2級選用。

a.孔相對于軸。

b.長徑比較大的軸或孔。

c.距離較大的軸或孔。

d.寬度較大（一般大于1/2長度）的零件表面。

e.線對線和線對面相對于面對面的平行度。

f.線對線和線對面相對于面對面的垂直度。

（四）形位公差代號標注示例（表1-62）

（五）公差數值表

（1）直線度、平面度公差值（表1-63）

（2）圓度、圓柱度公差值（表1-64）

（3）平行度、垂直度、傾斜度公差值（見表1-65）

（4）同軸度、對稱度、圓跳動和全跳動公差值（表1-66）

（5）位置度數系（表1-67）