表面粗糙度是反映零件表面微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，是檢驗(yàn)零件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。
機(jī)械零件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計(jì)算法、試驗(yàn)法和類(lèi)比法。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)用最普通的是類(lèi)比法，此法簡(jiǎn)便、迅速、有效。應(yīng)用類(lèi)比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機(jī) 械設(shè)計(jì)手冊(cè)中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。最常用的是與公差等級(jí)相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下，機(jī)械零件尺寸公差要求越小，機(jī)械零件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。例如一些機(jī)器、儀器上的手柄、手輪以及衛(wèi)生設(shè)備、食品機(jī)械上的某些機(jī)械零件的修飾表面，它們的表面要求加工得很光滑即表面粗糙度要求很高，但其尺寸公差要求卻很低。在一般情況下，有尺寸公差要求的零件，其公差等級(jí)與表面粗糙度數(shù)值之間還是有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的。
在一些機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)和機(jī)械制造專(zhuān)著中，對(duì)機(jī)械零件的表面粗糙度和機(jī)械零件的尺寸公差關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算公式都有很多介紹，并列表供讀者選用，但只要細(xì)心閱來(lái)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然采取完全相同的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，但所列表中的數(shù)值也不盡相同，有的還有很大的差異。這就給不熟悉這方面情況的人帶來(lái)了迷惑。同時(shí)也增加了他們?cè)跈C(jī)械零件工作中選擇表面粗糙度的困難。
在實(shí)際工作中，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器，其零件在相同尺寸公差的條件下，對(duì)表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問(wèn)題。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器，其零件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在現(xiàn)有的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中，反映的主要有以下3種類(lèi)型：
第1類(lèi)主要用于精密機(jī)械，對(duì)配合的穩(wěn)定性要求很高，要求零件在使用過(guò)程中或經(jīng)多次裝配后，其零件的磨損極限不超過(guò)零件尺寸公差值的10%，這主要應(yīng)用在精密儀器、儀表、精密量具的表面、極重要零件的摩擦面，如汽缸的內(nèi)表面、精密機(jī)床的主軸頸、坐標(biāo)鏜床的主軸頸等。
第2類(lèi)主要用于普通的精密機(jī)械，對(duì)配合的穩(wěn)定性要求較高，要求零件的磨損極限不超過(guò)零件尺寸公差值的25%，要求有很好密合的接觸面，其主要應(yīng)用在如機(jī)床、工具、與滾動(dòng)軸承配合的表面、錐銷(xiāo)孔，還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的接觸面如滑動(dòng)軸承的配合表面、齒輪的輪齒工作面等。
第3類(lèi)主要用于通用機(jī)械，要求機(jī)械零件的磨損極限不超過(guò)尺寸公差值的50%，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件接觸面，如箱蓋、套筒，要求緊貼的表面、鍵和鍵槽的工作面；相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不高的接觸面，如支架孔、襯套、帶輪軸孔的工作表面、減速器等等。
在此我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中的各類(lèi)表值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將舊的表面粗糙度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1031—68)轉(zhuǎn)換為參照采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO頒布的1983年的新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1031—83)，采用優(yōu)先選用的評(píng)定參數(shù)，即輪廓算術(shù)平均偏差值Ra＝(1)/(l)∫l0｜y｜dx。并采用Ra優(yōu)先選用的第一系列數(shù)值，推導(dǎo)出表面粗糙度Ra與尺寸公差I(lǐng)T之間的有關(guān)關(guān)系式為
第1類(lèi)：Ra≥1.6Ra≤0.008×IT
Ra≤0.8Ra≤0.010×IT
第2類(lèi)：Ra≥1.6Ra≤0.021×IT
Ra≤0.8Ra≤0.018×IT
第3類(lèi)：Ra≤0.042×IT
將上述3種關(guān)系式列表，如表1、表2、表3所示。
表1 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于精密機(jī)械)
表2 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于普通精密機(jī)械)
表3 公差等級(jí)與表面粗糙度
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