凌 玲

（廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

表面結(jié)構(gòu)要求是評(píng)定機(jī)器和機(jī)械零件質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工和驗(yàn)收的過程中是一項(xiàng)必不可少的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，在產(chǎn)品技術(shù)文件中如何正確標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)要求、如何正確理解和解讀表面結(jié)構(gòu)要求的含義是廣大從事制圖的教育工作者所關(guān)心的問題。過去，僅把表面粗糙度輪廓及其參數(shù)定義作為表面結(jié)構(gòu)特性的唯一組成部分[1]。現(xiàn)在，隨著近年來新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）系列標(biāo)準(zhǔn)制修訂，表面結(jié)構(gòu)定義的范圍也大為擴(kuò)展了，表面結(jié)構(gòu)要求已不僅僅包括參數(shù)值的要求，而且還包括了功能要求以及檢驗(yàn)的評(píng)定規(guī)范等[2-4]。因此，要在技術(shù)產(chǎn)品文件中正確的標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)要求，必須遵循新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 131-2006《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法》。該標(biāo)準(zhǔn)是在舊標(biāo)準(zhǔn)GB/T 131-1993《機(jī)械制圖表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)及其注法》的基礎(chǔ)上，等同采用ISO 1302：2002《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法》而制定的。它規(guī)定了在技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的標(biāo)注規(guī)則，在表面結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域上建立了一個(gè)比舊標(biāo)準(zhǔn)更加完善、明確和先進(jìn)的圖樣標(biāo)注體系。

由于整個(gè)產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）系列標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上有較大的變化，特別是表面結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)量比舊標(biāo)準(zhǔn)大為增加了；幾乎所有的表面結(jié)構(gòu)參數(shù)的代號(hào)及名稱都已經(jīng)完全改變，使得在新圖樣的表面結(jié)構(gòu)標(biāo)注中，大部分的標(biāo)注示例都要重新解釋。所以，本文將首先簡(jiǎn)要的介紹產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）系列標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定方法、主要的評(píng)定參數(shù)及代號(hào)，就新舊標(biāo)準(zhǔn)在表面結(jié)構(gòu)表示法方面存在的差異及變化作較詳細(xì)的分析與對(duì)比，并對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的表面結(jié)構(gòu)要求的標(biāo)注示例列出詳細(xì)的解釋和說明。

1 表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定方法

在技術(shù)產(chǎn)品文件中，為了有效提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，如何科學(xué)準(zhǔn)確地表達(dá)表面結(jié)構(gòu)要求顯得十分重要。在新一代的產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）系列標(biāo)準(zhǔn)中，表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定方法主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）采用傳統(tǒng)的中線制對(duì)表面結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行描述[5]

采用輪廓法確定表面結(jié)構(gòu)（粗糙度、波紋度和原始輪廓）的術(shù)語、定義和參數(shù)，即除已有的R輪廓（粗糙度輪廓）外，還定義了兩個(gè)新的表面結(jié)構(gòu)W輪廓（波紋度輪廓）和P輪廓（原始輪廓），這3個(gè)表面結(jié)構(gòu)輪廓構(gòu)成了幾乎所有表面結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)。

（2）采用包絡(luò)線制以圖形的形式對(duì)表面結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行描述[6-7]

采用7個(gè)圖形參數(shù)和上包絡(luò)線對(duì)表面性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法不僅給出了參數(shù)測(cè)量的條件，而且還給出了圖形參數(shù)與表面功能的關(guān)系，為根據(jù)表面功能的需求來確定標(biāo)注圖形參數(shù)提供了參考。該方法與通用的中線制對(duì)表面特性各參數(shù)的評(píng)價(jià)有較大的差別，是一套新的算法體系，具有一定的優(yōu)越性和先進(jìn)性。

（3）采用支承率曲線的線性和概率特征確定參數(shù)的評(píng)定方法來描述表面結(jié)構(gòu)[8-10]

該方法定義了一套以支承率曲線為基礎(chǔ)的參數(shù)，用于評(píng)定由標(biāo)準(zhǔn)定義的承受高機(jī)械性能應(yīng)力表面的粗糙度輪廓的谷值。該方法有助于評(píng)定支承高機(jī)械性能應(yīng)力表面的工作性能。

由此可見，在產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）系列標(biāo)準(zhǔn)中，共定義并標(biāo)準(zhǔn)化了三組表面結(jié)構(gòu)參數(shù)：輪廓參數(shù)、圖形參數(shù)和支承率曲線參數(shù)，各參數(shù)類型如圖1所示。這些表面結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)被測(cè)的表面不僅給出了極限值的要求，同時(shí)也給出了功能要求以及檢驗(yàn)時(shí)的規(guī)范要求，使表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定更科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)。

圖1 表面結(jié)構(gòu)參數(shù)類型

2 新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)參數(shù)的代號(hào)及名稱的變化

在新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）系列標(biāo)準(zhǔn)中共有3個(gè)主要的表面結(jié)構(gòu)參數(shù)組包括65個(gè)參數(shù)，它們的定義可在GB/T 3505、GB/T 18618、GB/T 18778.2、GB/T 18778.3中找到。表1僅列舉了新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3505-2000《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu) 輪廓法 表面結(jié)構(gòu)術(shù)語、定義及參數(shù)》與舊標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 3505-1983）R輪廓參數(shù)（粗糙度輪廓參數(shù)）的代號(hào)及名稱對(duì)照，由表1不難發(fā)現(xiàn)新舊標(biāo)準(zhǔn)的變化：

（1）表面結(jié)構(gòu)參數(shù)代號(hào)寫法變化

新標(biāo)準(zhǔn)[5]的參數(shù)代號(hào)為大小寫斜體，即：Ra和Rz，不再使用舊標(biāo)準(zhǔn)[1]下角標(biāo)的寫法，如：Ra和Rz。

（2）表面結(jié)構(gòu)代號(hào)和參數(shù)名稱的改變

新標(biāo)準(zhǔn)R輪廓共有14個(gè)參數(shù)（比舊標(biāo)準(zhǔn)增加了4個(gè)），其中有6個(gè)參數(shù)的代號(hào)與舊標(biāo)準(zhǔn)完全不同。應(yīng)特別指出是：舊標(biāo)準(zhǔn)的表面粗糙度參數(shù)Rz（十點(diǎn)高度）已經(jīng)不再被認(rèn)可為標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，而新標(biāo)準(zhǔn)的Rz為舊標(biāo)準(zhǔn)的Ry的定義，舊標(biāo)準(zhǔn)的Ry的符號(hào)不再使用。

表1 新舊標(biāo)準(zhǔn)R輪廓參數(shù)（粗糙度輪廓參數(shù)）代號(hào)及名稱對(duì)照

3 新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求的標(biāo)注規(guī)則比較

由于整個(gè)產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）系列標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上有很大的變化，因此新舊標(biāo)準(zhǔn)在表面結(jié)構(gòu)的標(biāo)注規(guī)則也有較大的改變，其中包括表面結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)尺寸的變化、增加了表面結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)的文本表示法、表面結(jié)構(gòu)要求在圖形符號(hào)的標(biāo)注位置改變以及表面結(jié)構(gòu)控制元素注寫位置的改變等。

（1）表面結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)的比例和尺寸的變化

新標(biāo)準(zhǔn)[11]表面結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)與舊標(biāo)準(zhǔn)[12]的表面粗糙度符號(hào)的畫法基本相同（如圖2所示），但符號(hào)的線寬、字母的筆畫寬度等并不受所繪圖樣輪廓線的線寬影響（如表2所示），這一點(diǎn)顯然與舊標(biāo)準(zhǔn)是不同的。

圖2 新標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)畫法及尺寸

2.在“a”～“e”區(qū)域中所有的字母和數(shù)字高度都均為h

（2）表面結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)的文本表示法

在舊標(biāo)準(zhǔn)中，由于表面結(jié)構(gòu)要求的表示法只有圖樣表示法，而在其他的技術(shù)文件上如何表達(dá)表面結(jié)構(gòu)要求則沒有作統(tǒng)一的規(guī)定。因此，在新標(biāo)準(zhǔn)中除了給出表面結(jié)構(gòu)要求的圖樣表示法外，同時(shí)新增加了在技術(shù)產(chǎn)品文件（包括圖樣、說明書、合同、報(bào)告等）中表面結(jié)構(gòu)要求的文本表示法（見表3），解決了過去技術(shù)產(chǎn)品文件表面結(jié)構(gòu)要求表達(dá)方法不一致性的問題。

表2 新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)尺寸的對(duì)比[11-12]

表3 新標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)圖樣表示法與文本表示法

（3）表面結(jié)構(gòu)要求在圖形符號(hào)上注寫位置的變化

1）在圖形符號(hào)的注寫位置

新標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求在其圖形符號(hào)上的注寫位置與舊標(biāo)準(zhǔn)[1]是不同的。在新標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)的完整圖形符號(hào)中，對(duì)表面結(jié)構(gòu)的單一要求和補(bǔ)充要求應(yīng)注寫在圖3(a)所示的指定位置。應(yīng)特別注意的是：不應(yīng)在原來舊標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注粗糙度參數(shù)值的位置上（圖3(b)）標(biāo)注參數(shù)代號(hào)及其極限數(shù)值。

圖3 新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求在圖形符號(hào)上注寫位置的變化與對(duì)比

2）表面結(jié)構(gòu)要求控制元素的注寫格式

表面結(jié)構(gòu)要求是通過幾個(gè)不同的控制元素建立起來的，它們可以是圖樣中標(biāo)注的一部分或在其他文件中給出的文本標(biāo)注，表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注的控制元素的注寫位置如圖4所示。

應(yīng)該指出：在新圖樣標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)，必須注全其參數(shù)代號(hào)以及說明極限的數(shù)值，即不可省略標(biāo)注參數(shù)的代號(hào)（包括參數(shù)代號(hào)Ra）?？梢?，這一標(biāo)注規(guī)則與舊標(biāo)準(zhǔn)[1]是有差異的。

（4）表面結(jié)構(gòu)代號(hào)的含義

新標(biāo)準(zhǔn)的表面結(jié)構(gòu)代號(hào)與舊標(biāo)準(zhǔn)[1]相比，具有的默認(rèn)定義的參數(shù)數(shù)量大為增加，默認(rèn)的定義包括極限判斷規(guī)則[13]、濾波和評(píng)定長(zhǎng)度（詳見GB/T 10610）等，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[11]的解釋規(guī)則和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，表4列出了新標(biāo)準(zhǔn)[5]表面結(jié)構(gòu)代號(hào)的含義及解釋。

圖4 表面結(jié)構(gòu)要求控制元素的注寫格式[11]

表4 新標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)代號(hào)的含義[11]

4 新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求在圖樣上注法的差異比較

在新標(biāo)準(zhǔn)中，表面結(jié)構(gòu)要求的注法依然遵循對(duì)每一表面一般只標(biāo)注一次的原則，并盡可能注在相應(yīng)的尺寸及其公差的同一視圖上。表5為新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求在圖樣上的注法示例對(duì)比，從表中不難發(fā)現(xiàn)，新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求的注法差異主要有以下兩點(diǎn)：

（1）新舊標(biāo)準(zhǔn)引出注法的差異

在新圖樣標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)，可用帶箭頭或黑點(diǎn)的指引線引出標(biāo)注（見表5圖(a)、圖(b)、圖(c)）。這在舊標(biāo)準(zhǔn)的圖樣標(biāo)注規(guī)則中，并沒有明確規(guī)定指引線的畫法。

（2）新舊標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化注法的差異

新舊標(biāo)準(zhǔn)在簡(jiǎn)化注法的原則是一致的：即當(dāng)工件的多數(shù)（包括全部）表面具有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)，可把其中使用最多的一種要求統(tǒng)一標(biāo)注。但新舊標(biāo)準(zhǔn)在簡(jiǎn)化注法的形式上卻有所不同：過去在舊標(biāo)準(zhǔn)的圖樣標(biāo)注中，可把使用最多的一種要求統(tǒng)一注寫在圖樣的右上角，并加注“其余”兩字，而在新標(biāo)準(zhǔn)[5]的圖樣標(biāo)注中，則把該要求的注寫位置由圖樣的右上角改為注寫在圖樣的標(biāo)題欄附近，并去掉了“其余”兩字（見表5圖(g)、圖(i)、圖(j)），可見新標(biāo)準(zhǔn)的注法顯得更簡(jiǎn)潔、明了，這也是新舊標(biāo)準(zhǔn)在簡(jiǎn)化注法上改變較大的一處。

（3）新標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求的標(biāo)注示例及解釋（見表6）

表5 新舊標(biāo)準(zhǔn)表面結(jié)構(gòu)要求在圖樣中的注法比較

表6 新標(biāo)準(zhǔn)中表面結(jié)構(gòu)要求的標(biāo)注示例及解釋[11]

5 結(jié) 束 語

表面結(jié)構(gòu)要求圖樣標(biāo)注法從GB/T 131-1983版經(jīng)過GB/T 131-1993版的修訂，演變到現(xiàn)在的GB/T 131-2006版已經(jīng)是第三版了，如果在圖樣中仍繼續(xù)采用GB/T 131-1993版的標(biāo)注法，則不能滿足1997年以來發(fā)布的表面結(jié)構(gòu)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此本文所述可為讀者正確理解和使用新標(biāo)準(zhǔn)，為制圖課程教材的修訂能及時(shí)跟蹤新標(biāo)準(zhǔn)的變化提供了參考。

[1]GB/T 3505-1983, 表面粗糙度 術(shù)語表面及其參數(shù)[S].

[2]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(1)[J]. 機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量, 2006, (10): 18-22.

[3]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(2)[J]. 機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量, 2006, (11): 22-24.

[4]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(3)[J]. 機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量, 2006, (12): 17-21.

[5]GB/T 3505-2000, 產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法 表面結(jié)構(gòu)術(shù)語、定義及參數(shù)[S].

[6]GB/T 18618-2002, 產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu) 輪廓法 圖形參數(shù)[S].

[7]王欣玲.《表面結(jié)構(gòu)》新標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[J]. 機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量, 2001, (6): 1-2.

[8]GB/T 18778.1-2002, 產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu) 輪廓法 具有復(fù)合加工特征的表面 第1部分：濾波和一般測(cè)量條件[S].

[9]GB/T 18778.2-2003, 產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu) 輪廓法 具有復(fù)合加工特征的表面 第2部分：用線性化的支承率曲線表征的高度特性[S].

[10]GB/T 18778.3-2006, 產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu) 輪廓法 具有復(fù)合加工特征的表面 第3部分：用概率支承率曲線表征的高度特性[S].

[11]GB/T 131-2006, 產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法[S].

[12]GB/T 131-1993, 機(jī)械制圖表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)及其注法[S].

[13]GB/T 10610-1998, 產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu) 輪廓法評(píng)定表面結(jié)構(gòu)的規(guī)則和方法[S].