技术要求及表面结构标准简介

技术要求是使用符号、数字和文字所注明的零件在加工、检验或使用时应达到的技术指标，主要包括零件表面结构、尺寸公差、形位公差、材料热处理等方面的要求。本书中主要介绍表面粗糙度和尺寸公差这两方面的要求。

读零件图的时候，分析零件表面结构的要求，要分清哪些表面需要切削加工，哪些不要加工，以及表面粗糙度要求的高低；分析零件的尺寸公差，了解一些重要尺寸的公差要求，以便考虑相应的加工方法。

图6-13 尺寸标法

1.零件的表面结构

（1）基本概念

1）表面粗糙度：零件经过机械加工，加工表面看起来很光滑，但由于刀痕、金属表面的塑性变形、机器的振动等原因，使被加工表面产生肉眼很难看到的微小的峰与谷，在显微镜下放大观察时，可看见表面有高低不平的微小峰谷。这种加工表面上具有微小间距的峰谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度。

表面粗糙度是评定零件表面加工质量的重要技术指标，它对零件的配合性能、耐磨性、耐蚀性、抗疲劳强度和密封性等有很大的影响，但是过高的表面粗糙度要求会增大加工成本，所以在满足使用要求的前提下，应选择表面粗糙度要求低一些，以降低生产成本。

2）表面波纹度：在机械加工过程中，由于机床、工件和刀具系统的振动，在工件表面所形成的间距比表面粗糙度大得多的表面不平度称为表面波纹度。零件表面的波纹度是影响零件使用寿命和引起振动的重要因素。

3）评定表面结构常用的轮廓参数：对于零件表面结构的状况，可由三类参数加以评定，轮廓参数（GB/T 3505—2000定义）、图形参数（GB/T 18618—2002定义）、支承率曲线参数（GB/T 18778.2—2003和GB/T 18778.3—2006定义）。其中，轮廓参数是我国机械图样中目前最常用的评定参数。本书中仅介绍评定粗糙度轮廓（R轮廓）中的两个高度参数Ra和Rz。

Ra：算术平均偏差，是指在一个取样长度内纵坐标值绝对值的算术平均值，如图6-14所示。

图6-14 轮廓算术平面偏差Ra及轮廓最大高度Rz

Rz：轮廓最大高度，是指在同一个取样长度内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度，如图6-14所示。

（2）表面粗糙度的图形符号 标注表面粗糙度的图形符号种类、名称、尺寸及含义见表6-2。

（3）表面粗糙度标注的规定及示例 在图样上标注表面粗糙度的基本规则是：

表面粗糙度符（代）号应注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界限或者它们的延长线上；符号的尖端必须从材料以外指向表面；在同一图样上，每一表面标注一次符（代）号，并尽可能靠近有关尺寸线。

表面结构要求对每一表面一般只标注一次，并尽可能注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。除非另有说明，所标注的表面结构要求是对完工零件表面的要求。

1）表面结构符号、代号的标注位置与方向。总的原则是根据GB/T 4458.4—2003的规定，使表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致，如图6-15所示。

表6-2 表面粗糙度符号及含义

图6-15 表面结构的注写

2）表面结构要求的简化注法。标注表面结构要求的代号时，即使不附带其他有关符号也是较麻烦的，为此，标准中规定了几种简化的标注方法，供设计图样时选用。

①有相同表面结构要求的简化注法。当工件的多数（包括全部）表面具有相同的表面结构要求时，其符号、代号可统一标注在图样的标题栏附近。此时（除全部表面有相同要求的情况外），表面结构要求的符号后面应该有：

——在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，如图6-16所示。

——在圆括号内给出不同的表面结构要求，如图6-20所示。

不同的表面结构要求应直接标注在图形中，如图6-19和6-20所示。

②多个表面有共同要求的注法。当多个表面具有相同的表面结构要求或图纸空间有限时，可以采用简化注法。此时，既可用带字母的完整符号，以等式的形式，在图形或标题栏附近，对有相同表面结构要求的表面进行简化标注，如图6-18所示。也可以只用表面结构符号，进行简化标注，如图6-19～图6-21所示。

图6-16 有相同表面结构要求的简化注法（一）

图6-17 有相同表面结构要求的简化注法（二）

图6-18 简化注法

图6-19 符号（一）

图6-20 符号（二）

图6-21 符号（三）

2.公差与配合

加工零件时，因机床精度、刀具磨损、测量误差等因素，不可能把零件的尺寸加工的绝对精确，为了保证零件互换性，必须对零件的尺寸规定一个允许的变动量，这个允许的变动量称为尺寸公差。

基本尺寸相同且相互结合的孔和轴的公差带之间的关系，称为配合。(www.xing528.com)

在读零件图上这部分内容时，首先要了解一些基本术语的含义，读图的时候了解图样中重要尺寸的公差要求，并能够根据公差代号或偏差数值查国家标准。

（1）公差的基本术语及定义 下面以图6-22为例，说明公差的基本术语。

图6-22 公差的基本术语

1）基本尺寸。设计时给定的尺寸，是确定尺寸偏差的起始尺寸，如图6-22中的ϕ20。

2）实际尺寸。零件加工后，通过测量得到的尺寸。

3）极限尺寸。允许尺寸变化的两个极限值。其中较大的一个称为最大极限尺寸，如图6-22中ϕ20.010；较小的一个称为最小极限尺寸，如图6-22中的ϕ19.990。实际尺寸在这两个尺寸之间即为合格。

4）尺寸偏差（简称偏差）。某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。最大极限尺寸和最小极限尺寸减其基本尺寸分别得到上偏差和下偏差，统称为极限偏差。国标规定，孔的上、下偏差分别用大写字母ES、EI表示；轴的上、下偏差分别用小写字母es、ei表示。偏差是一代数值。图6-22中：

上偏差es=20.010-20=+0.010

下偏差ei=19.990-20=-0.010

5）尺寸公差（T）。允许零件实际尺寸的变动量，公差等于最大极限尺寸减去最小极限尺寸，一定是正值。图6-22中：

T=（20.010-19.990）mm=0.020mm

或T=es-ei=[0.010-（-0.010）]mm=0.020mm

6）零线和公差带。为了便于分析，一般将公差带与基本尺寸的关系，按放大比例画成简图，称为公差带图，如图6-22c所示。

在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，称为零线。通常以零线表示基本尺寸；表示上、下偏差的两条直线所限定的区域即为公差带。

公差带由标准公差和基本偏差两个基本要素构成，标准公差确定公差带的大小，基本偏差确定公差带的位置。

7）标准公差。由国家标准规定的，用以确定公差带大小的任一公差。其数值由公差等级和基本尺寸来确定。标准公差用“IT”表示，分为20个等级，用IT01、IT0、IT1～IT18表示，如IT8表示标准公差8级。公差的大小随公差等级符号由IT01到IT18依次增大，尺寸精度依次降低。

标准公差是基本尺寸的函数，同一公差等级，基本尺寸越大，标准公差值也越大。国家标准把≤500mm的基本尺寸分成13段，按不同公差等级列出各个基本尺寸分段的公差值，具体可以参考机械零件手册中的有关附表。

选用公差等级的原则是，在满足使用要求的前提下，尽可能地选用要求较低的公差等级，以降低零件的加工成本。

8）基本偏差。国家标准规定用于确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般是靠近零线的那个偏差。当公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带位于零线下方时，基本偏差为上偏差，如图6-23所示。

图6-23 基本偏差

图6-24 基本偏差系列

国家标准规定了孔和轴各28个基本偏差，分别用大、小写拉丁字母表示，按顺序排列。图6-24所示为基本偏差系列，图中各公差带在基本偏差一端封口，表明公差带的位置，另一端由标准公差数值确定，故画成开口的。

孔和轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级代号组成，例如：

（2）配合的基本术语及定义 基本尺寸相同且相互结合的孔和轴的公差带之间的关系，称为配合。配合可以分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三类。

图6-25 间隙配合和过盈配合

a）间隙配合 b）过盈配合

1）间隙配合。孔的公差带在轴的公差带之上，具有间隙（X）的配合（包括最小间隙为零的配合），如图6-25a所示。

2）过盈配合。孔的公差带在轴的公差带之下，具有过盈（Y）的配合（包括最小过盈为零的配合），如图6-25b所示。

3）过渡配合。孔和轴的公差带相互交叠，随着孔和轴的实际尺寸变化，可能得到间隙配合，也可能得到过盈配合，但间隙或过盈都很小，如图6-26所示。

图6-26 过渡配合

4）基准制。为了简化和有利于标准化，国家标准规定了两种基准制，即基孔制和基轴制。

基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度，如图6-27a所示。基孔制的孔称为基准孔，国标规定其下偏差为零，用代号H表示。

基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本尺寸的孔的公差带形成各种配合的一种制度，如图6-27b所示。基轴制的轴称为基准轴，国标规定其上偏差为零，用代号h表示。

图6-27 基孔制和基轴制的公差带

a)基孔制 b）基轴制