叶宗茂
【摘 要】以发动机几种典型零件关键部位表面粗糙度标注的解读与测量为例,详细介绍了汽车行业常见的表面粗糙度评定参数的名称与含义,并对表面粗糙度检验规范的基本术语进行了深入解读,绘出了检验规范“16％规则”流程图,强调了执行新标准可有效减少测量误差,保证测量的重复性和再现性,避免误判的发生,对产品质量的符合性判定具有一定的指导意义.
【期刊名称】《汽车工艺与材料》
【年(卷),期】2016(000)002
【总页数】6页(P29-34)
【关键词】表面粗糙度;评定参数;标注;测量;判定规则
【作 者】叶宗茂
【作者单位】神龙汽车有限公司襄阳工厂,襄阳441004
【正文语种】中 文
【中图分类】U462-65
表面粗糙度是指零件在加工过程中，由于刀具与零件表面间的摩擦、切削分离时工件表面的塑性变形、工装系统的振动及机床精度等多种因素影响，在零件表面形成的较小间距和较小峰谷的微观几何误差；表面粗糙度对零件的配合性质、疲劳强度、接触刚度、抗腐蚀性、摩擦磨损及密封性等方面都有影响，对于一个汽车零部件只有同时满足产品要求的尺寸、形位和表面粗糙度要求，才能保证零件的互换性要求。
由于表面微观几何形状的不规则性造成了表面粗糙度参数评定结果重复性差异很大，给零件的符合性判定带来了很大的不确定性，为了准确评价不同表面的微观几何形状，国际标准化组织制定了一系列的表面结构的评价标准，我国等同采用了ISO的表面结构系列标准。随着科学技术的发展，表面粗糙度标准在不断的完善，近20年来，已经更新了3次，汽车零部件企业要正确理解、及时更这些标准，在实践中正确运用新的粗糙度标准来提高产品质量，优化产品结构，提升国际竞争力。
对于汽车零部件表面结构的微观状况，目前主要采用三大类参数进行评定，即轮廓参数（由GB/T3505-2009定义）、图形参数（由GB/T18618-2009定义）、支承率曲线参数（由GB/T18778.2-2003和GB/T18778.3-2006定义），它们都等同采用了国际标准。其中各种轮廓参数的定义详见图1，各种图形参数的定义见图2，各种支承率曲线参数的定义见图3，汽车行业最常用的粗糙度参数名称见表1[1-3]。
检验评定表面粗糙度的参数值必须在特定条件下进行，国家标准规定，图样中注写参数代号及其数值要求的同时，还应明确其检验规范[4]。有关检验规范方面的基本术语包括取样长度、评定长度、轮廓滤波器和传输带以及极限值判定规则，它们是表面粗糙度参数测量结果重复性和再现性的重要保证。
a.取样长度lr。在测量时所取的一段与轮廓总体走向一致的长度，用以判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度，目的是限制和削弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。规定取样长度范围内至少包含5个以上的轮廓峰和谷。
b.评定长度ln。评定表面粗糙度所必须的一段基准线长度。评定长度默认为5个取样长度,否则应注明个数。例如Rz0.4、Ra3 0.8、Rz1 3.2分别表示评定长度为5个（默认）、3个、1个
取样长度。
表面粗糙度绝大部分参数是基于取样长度定义的，极少一部分参数是基于评定长度定义的，当参数基于取样长度定义时，在评定长度内取样长度个数是非常重要的。
GB/T3505所定义的轮廓参数的默认评定长度在GB/T10610中定义，R轮廓粗糙度参数默认评定长度为5个取样长度，W轮廓波纹度参数目前不存在默认评定长度，P轮廓原始轮廓参数默认评定长度为测量长度；GB/T18618所定义的图形参数默认评定长度为 16 mm（A=0.5 mm、B=2.5 mm）；GB/T18778.2和GB/T18778.3所定义的与支承率曲线相关的R轮廓默认评定长度在GB/T18778.1定义为5个取样长度，支承率曲线相关的P轮廓参数默认评定长度为测量长度。
c.传输带和轮廓滤波器。表面结构参数定义在传输带中，传输带的波长范围在两个定义的滤波器两个极限值之间，即传输带为评定时的波长范围，传输带被一个截止短波的滤波器和另一个截止长波的滤波器所限制，滤波器由截止波长值表示，长波滤波器的截止波长值就是取样长度。
粗糙度的三类轮廓各有不同的波长范围，它们又同时叠加在同一表面轮廓上。因此，在测量评定三类轮廓上的参数时，必须先将表面轮廓在特定仪器上进行滤波,以便分离获得所需波长范围的轮廓。将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓滤波器。由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为传输带。
按滤波器的不同截止波长值,由小到大顺次分为λs、λc、和λf三种。应用λs滤波器修正后的轮廓称为原始轮廓（P轮廓）；在P轮廓上再应用λc滤波器修正后形成的轮廓即为粗糙度轮廓（R轮廓）；对P轮廓连续应用λf和λc滤波器后形成的轮廓则称为波纹度轮廓（W轮廓）。
GB/T3505所定义的轮廓参数，R轮廓传输带的截止波长值代号是λs（超短波滤波器）和λc（短波滤波器），λc表示取样长度。W轮廓传输带的截止波长值代号是λc（短波滤波器）和λf（长波滤波器），λf表示取样长度。P轮廓传输带的截止波长值代号是λs。
GB/T18618所定义的评定粗糙度参数的传输带的极限值是λs（超短波滤波器）和极限值A，评定波纹度的传输带的极限值是极限值A和极限值B。
GB/T18778.2和GB/T18778.3所定义的与支承率曲线相关的R轮廓传输带的截止波长值代号是λs和λc，P轮廓传输带的截止波长值代号是λs，且没有定义默认值。
d.极限值判断规则。完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后,需与图样上给定的极限进行比较,以判定其是否合格。极限值判断规则有两种：16%规则和最大规则。
运用16%规则时，当被检表面测得的全部参数值中超过极限值的个数不多于总数16%时,该表面是合格的，其执行流程如图4所示，检验接受的条件是首次测量值小于或等于要求值的70%、在三次测量中没有超过要求的、在六次测量中只有一个值超过要求、在十二次测量中只有两个测量值超过要求。
运用最大规则时,被检整个表面上测得的参数值一个也不应超过给定的极限值。
其中，16%规则是所有表面结构要求标注的默认规则。即当参数代号后未标注写“max”字样时,均默认为应用16%规则（例如Ra0.8）。反之,则应用最大规则（例如Ramax0.8）。
16%规则和最大规则均适用于GB/T3505中定义的轮廓参数、GB/T18778.2和GB/T18778.3中定义的支承率曲线相关参数。图形参数（由GB/T18618-2009定义）只采用16%规则。
4.1 涡轮增压凸轮轴表面粗糙度的标注与测量
图5所示为某涡轮增压发动机的进气凸轮轴产品，图中有4处表面粗糙度的标注，分别为-0.25/Rz2 8，-0.25/Rz1 25，-0.25/Rz3 16，Rz＜2，Rmr1＞90%。
该标注采用了标准GB/T131-2006规定的完整符号标注，对表面结构的单一要求和补充要求都做了规定。表面结构补充要求包括表面结构参数代号，数值，传输带，取样长度，加工工艺，表面纹理及方向，加工余量等。
根据国标GB/T131-2006及GB/T1301-2009的规定，这四种标注的含义如下。神龙汽车
a.-0.25/Rz2 8，表示去除材料、单向上限值、根据GB/T6062，取样长度λc=0.25 mm、λs默认0.002 5 mm、R轮廓、粗糙度最大高度8 μm，评定长度包含2个取样长度，默认“16%规则”。
b.-0.25/Rz1 25，其它含义同上，粗糙度最大高度25 μm，评定长度包含1个取样长度。
c.-0.25/Rz3 16，粗糙度最大高度16 μm，评定长度包含3个取样长度。
d.Rz＜2，表示去除材料、单向上限值、默认传输带、λs=0.002 5 mm（默认），λc=0.8 mm（默认），R轮廓，粗糙度最大高度2 μm，评定长度为5个取样长度，默认“16%规则”。
e.Rmr1＞90%，表示去除材料、单向下限值、默认传输带、λs=0.002 5 mm（默认），λc=0.8 mm（默认），R轮廓，支承率最小90%，评定长度为5个取样长度，默认“16%规则”。
测量-0.25/Rz2 8、-0.25/Rz1 25、-0.25/Rz3 16时，选择粗糙度模块，滤波及传输带选择λs=0.002 5 mm，λc=0.25 mm，评定长度选择 Ln=2x0.25=0.5 mm、Ln=1x0.25=0.25 mm、Ln=3x0.25=0.75 mm；评价参数选择，合格性判定按16%法则执行。测量Rz2、Rmr1时，滤波及传输带选择λs=0.002 5 mm，λc=0.8 mm，节距选择c=1 μm，评定长度选择Ln=5x0.8=4 mm；评价参数选择Rz、Rmr1，合格性判定按16%法则执行。
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