新標準《表面結構的表示法》在工程制圖教材中的貫徹與實施

凌 玲

（廣東工業大學機電工程學院，廣東 廣州 510006）

表面結構要求是評定機器和機械零件質量的重要指標之一，在機械零件的設計、生產、加工和驗收的過程中是一項必不可少的質量標準。因此，在產品技術文件中如何正確標注表面結構要求、如何正確理解和解讀表面結構要求的含義是廣大從事制圖的教育工作者所關心的問題。過去，僅把表面粗糙度輪廓及其參數定義作為表面結構特性的唯一組成部分[1]。現在，隨著近年來新一代產品幾何技術規范（GPS）系列標準制修訂，表面結構定義的范圍也大為擴展了，表面結構要求已不僅僅包括參數值的要求，而且還包括了功能要求以及檢驗的評定規范等[2-4]。因此，要在技術產品文件中正確的標注表面結構要求，必須遵循新標準GB/T 131-2006《產品幾何技術規范（GPS）技術產品文件中表面結構的表示法》。該標準是在舊標準GB/T 131-1993《機械制圖表面粗糙度符號、代號及其注法》的基礎上，等同采用ISO 1302：2002《產品幾何技術規范（GPS）技術產品文件中表面結構的表示法》而制定的。它規定了在技術產品文件中表面結構的標注規則，在表面結構技術領域上建立了一個比舊標準更加完善、明確和先進的圖樣標注體系。

由于整個產品幾何技術規范（GPS）系列標準在技術內容上有較大的變化，特別是表面結構參數的數量比舊標準大為增加了；幾乎所有的表面結構參數的代號及名稱都已經完全改變，使得在新圖樣的表面結構標注中，大部分的標注示例都要重新解釋。所以，本文將首先簡要的介紹產品幾何技術規范（GPS）系列標準中有關表面結構的評定方法、主要的評定參數及代號，就新舊標準在表面結構表示法方面存在的差異及變化作較詳細的分析與對比，并對新標準的表面結構要求的標注示例列出詳細的解釋和說明。

1 表面結構的評定方法

在技術產品文件中，為了有效提高產品的設計質量，如何科學準確地表達表面結構要求顯得十分重要。在新一代的產品幾何技術規范（GPS）系列標準中，表面結構的評定方法主要包括以下幾個方面：

（1）采用傳統的中線制對表面結構的特性進行描述[5]

采用輪廓法確定表面結構（粗糙度、波紋度和原始輪廓）的術語、定義和參數，即除已有的R輪廓（粗糙度輪廓）外，還定義了兩個新的表面結構W輪廓（波紋度輪廓）和P輪廓（原始輪廓），這3個表面結構輪廓構成了幾乎所有表面結構參數的基礎。

（2）采用包絡線制以圖形的形式對表面結構的特性進行描述[6-7]

采用7個圖形參數和上包絡線對表面性能進行評價，該方法不僅給出了參數測量的條件，而且還給出了圖形參數與表面功能的關系，為根據表面功能的需求來確定標注圖形參數提供了參考。該方法與通用的中線制對表面特性各參數的評價有較大的差別，是一套新的算法體系，具有一定的優越性和先進性。

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

該方法定義了一套以支承率曲線為基礎的參數，用于評定由標準定義的承受高機械性能應力表面的粗糙度輪廓的谷值。該方法有助于評定支承高機械性能應力表面的工作性能。

由此可見，在產品幾何技術規范（GPS）系列標準中，共定義并標準化了三組表面結構參數：輪廓參數、圖形參數和支承率曲線參數，各參數類型如圖1所示。這些表面結構參數對被測的表面不僅給出了極限值的要求，同時也給出了功能要求以及檢驗時的規范要求，使表面結構的評定更科學和嚴謹。

圖1 表面結構參數類型

2 新舊標準表面結構參數的代號及名稱的變化

在新一代產品幾何技術規范（GPS）系列標準中共有3個主要的表面結構參數組包括65個參數，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僅列舉了新標準GB/T 3505-2000《產品幾何技術規范（GPS）表面結構 輪廓法 表面結構術語、定義及參數》與舊標準（GB/T 3505-1983）R輪廓參數（粗糙度輪廓參數）的代號及名稱對照，由表1不難發現新舊標準的變化：

（1）表面結構參數代號寫法變化

新標準[5]的參數代號為大小寫斜體，即：Ra和Rz，不再使用舊標準[1]下角標的寫法，如：Ra和Rz。

（2）表面結構代號和參數名稱的改變

新標準R輪廓共有14個參數（比舊標準增加了4個），其中有6個參數的代號與舊標準完全不同。應特別指出是：舊標準的表面粗糙度參數Rz（十點高度）已經不再被認可為標準代號，而新標準的Rz為舊標準的Ry的定義，舊標準的Ry的符號不再使用。

表1 新舊標準R輪廓參數（粗糙度輪廓參數）代號及名稱對照

3 新舊標準表面結構要求的標注規則比較

由于整個產品幾何技術規范（GPS）系列標準在技術內容上有很大的變化，因此新舊標準在表面結構的標注規則也有較大的改變，其中包括表面結構圖形符號尺寸的變化、增加了表面結構圖形符號的文本表示法、表面結構要求在圖形符號的標注位置改變以及表面結構控制元素注寫位置的改變等。

（1）表面結構圖形符號的比例和尺寸的變化

新標準[11]表面結構圖形符號與舊標準[12]的表面粗糙度符號的畫法基本相同（如圖2所示），但符號的線寬、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），這一點顯然與舊標準是不同的。

圖2 新標準表面結構圖形符號畫法及尺寸

2.在“a”～“e”區域中所有的字母和數字高度都均為h

（2）表面結構圖形符號的文本表示法

在舊標準中，由于表面結構要求的表示法只有圖樣表示法，而在其他的技術文件上如何表達表面結構要求則沒有作統一的規定。因此，在新標準中除了給出表面結構要求的圖樣表示法外，同時新增加了在技術產品文件（包括圖樣、說明書、合同、報告等）中表面結構要求的文本表示法（見表3），解決了過去技術產品文件表面結構要求表達方法不一致性的問題。

表2 新舊標準表面結構圖形符號尺寸的對比[11-12]

表3 新標準表面結構圖樣表示法與文本表示法

（3）表面結構要求在圖形符號上注寫位置的變化

1）在圖形符號的注寫位置

新標準表面結構要求在其圖形符號上的注寫位置與舊標準[1]是不同的。在新標準表面結構的完整圖形符號中，對表面結構的單一要求和補充要求應注寫在圖3(a)所示的指定位置。應特別注意的是：不應在原來舊標準標注粗糙度參數值的位置上（圖3(b)）標注參數代號及其極限數值。

圖3 新舊標準表面結構要求在圖形符號上注寫位置的變化與對比

2）表面結構要求控制元素的注寫格式

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

應該指出：在新圖樣標注表面結構要求時，必須注全其參數代號以及說明極限的數值，即不可省略標注參數的代號（包括參數代號Ra）。可見，這一標注規則與舊標準[1]是有差異的。

（4）表面結構代號的含義

新標準的表面結構代號與舊標準[1]相比，具有的默認定義的參數數量大為增加，默認的定義包括極限判斷規則[13]、濾波和評定長度（詳見GB/T 10610）等，根據標準[11]的解釋規則和相關標準的規定，表4列出了新標準[5]表面結構代號的含義及解釋。

圖4 表面結構要求控制元素的注寫格式[11]

表4 新標準表面結構代號的含義[11]

4 新舊標準表面結構要求在圖樣上注法的差異比較

在新標準中，表面結構要求的注法依然遵循對每一表面一般只標注一次的原則，并盡可能注在相應的尺寸及其公差的同一視圖上。表5為新舊標準表面結構要求在圖樣上的注法示例對比，從表中不難發現，新舊標準表面結構要求的注法差異主要有以下兩點：

（1）新舊標準引出注法的差異

在新圖樣標注表面結構要求時，可用帶箭頭或黑點的指引線引出標注（見表5圖(a)、圖(b)、圖(c)）。這在舊標準的圖樣標注規則中，并沒有明確規定指引線的畫法。

（2）新舊標準簡化注法的差異

新舊標準在簡化注法的原則是一致的：即當工件的多數（包括全部）表面具有相同的表面結構要求時，可把其中使用最多的一種要求統一標注。但新舊標準在簡化注法的形式上卻有所不同：過去在舊標準的圖樣標注中，可把使用最多的一種要求統一注寫在圖樣的右上角，并加注“其余”兩字，而在新標準[5]的圖樣標注中，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)），可見新標準的注法顯得更簡潔、明了，這也是新舊標準在簡化注法上改變較大的一處。

（3）新標準表面結構要求的標注示例及解釋（見表6）

表5 新舊標準表面結構要求在圖樣中的注法比較

表6 新標準中表面結構要求的標注示例及解釋[11]

5 結 束 語

表面結構要求圖樣標注法從GB/T 131-1983版經過GB/T 131-1993版的修訂，演變到現在的GB/T 131-2006版已經是第三版了，如果在圖樣中仍繼續采用GB/T 131-1993版的標注法，則不能滿足1997年以來發布的表面結構國家標準的要求，因此本文所述可為讀者正確理解和使用新標準，為制圖課程教材的修訂能及時跟蹤新標準的變化提供了參考。

[1]GB/T 3505-1983, 表面粗糙度 術語表面及其參數[S].

[2]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(1)[J]. 機械工業標準化與質量, 2006, (10): 18-22.

[3]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(2)[J]. 機械工業標準化與質量, 2006, (11): 22-24.

[4]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(3)[J]. 機械工業標準化與質量, 2006, (12): 17-21.

[5]GB/T 3505-2000, 產品幾何技術規范(GPS)表面結構輪廓法 表面結構術語、定義及參數[S].

[6]GB/T 18618-2002, 產品幾何量技術規范(GPS)表面結構 輪廓法 圖形參數[S].

[7]王欣玲.《表面結構》新標準簡介[J]. 機械工業標準化與質量, 2001, (6): 1-2.

[8]GB/T 18778.1-2002, 產品幾何量技術規范(GPS)表面結構 輪廓法 具有復合加工特征的表面 第1部分：濾波和一般測量條件[S].

[9]GB/T 18778.2-2003, 產品幾何量技術規范(GPS)表面結構 輪廓法 具有復合加工特征的表面 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, 產品幾何量技術規范(GPS)表面結構 輪廓法 具有復合加工特征的表面 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, 產品幾何技術規范(GPS)技術產品文件中表面結構的表示法[S].

[12]GB/T 131-1993, 機械制圖表面粗糙度符號、代號及其注法[S].

[13]GB/T 10610-1998, 產品幾何技術規范(GPS)表面結構 輪廓法評定表面結構的規則和方法[S].