新标准《表面结构的表示法》在工程制图教材中的贯彻与实施

凌 玲

（广东工业大学机电工程学院，广东 广州 510006）

表面结构要求是评定机器和机械零件质量的重要指标之一，在机械零件的设计、生产、加工和验收的过程中是一项必不可少的质量标准。因此，在产品技术文件中如何正确标注表面结构要求、如何正确理解和解读表面结构要求的含义是广大从事制图的教育工作者所关心的问题。过去，仅把表面粗糙度轮廓及其参数定义作为表面结构特性的唯一组成部分[1]。现在，随着近年来新一代产品几何技术规范（GPS）系列标准制修订，表面结构定义的范围也大为扩展了，表面结构要求已不仅仅包括参数值的要求，而且还包括了功能要求以及检验的评定规范等[2-4]。因此，要在技术产品文件中正确的标注表面结构要求，必须遵循新标准GB/T 131-2006《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》。该标准是在旧标准GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》的基础上，等同采用ISO 1302：2002《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》而制定的。它规定了在技术产品文件中表面结构的标注规则，在表面结构技术领域上建立了一个比旧标准更加完善、明确和先进的图样标注体系。

由于整个产品几何技术规范（GPS）系列标准在技术内容上有较大的变化，特别是表面结构参数的数量比旧标准大为增加了；几乎所有的表面结构参数的代号及名称都已经完全改变，使得在新图样的表面结构标注中，大部分的标注示例都要重新解释。所以，本文将首先简要的介绍产品几何技术规范（GPS）系列标准中有关表面结构的评定方法、主要的评定参数及代号，就新旧标准在表面结构表示法方面存在的差异及变化作较详细的分析与对比，并对新标准的表面结构要求的标注示例列出详细的解释和说明。

1 表面结构的评定方法

在技术产品文件中，为了有效提高产品的设计质量，如何科学准确地表达表面结构要求显得十分重要。在新一代的产品几何技术规范（GPS）系列标准中，表面结构的评定方法主要包括以下几个方面：

（1）采用传统的中线制对表面结构的特性进行描述[5]

采用轮廓法确定表面结构（粗糙度、波纹度和原始轮廓）的术语、定义和参数，即除已有的R轮廓（粗糙度轮廓）外，还定义了两个新的表面结构W轮廓（波纹度轮廓）和P轮廓（原始轮廓），这3个表面结构轮廓构成了几乎所有表面结构参数的基础。

（2）采用包络线制以图形的形式对表面结构的特性进行描述[6-7]

采用7个图形参数和上包络线对表面性能进行评价，该方法不仅给出了参数测量的条件，而且还给出了图形参数与表面功能的关系，为根据表面功能的需求来确定标注图形参数提供了参考。该方法与通用的中线制对表面特性各参数的评价有较大的差别，是一套新的算法体系，具有一定的优越性和先进性。

（3）采用支承率曲线的线性和概率特征确定参数的评定方法来描述表面结构[8-10]

该方法定义了一套以支承率曲线为基础的参数，用于评定由标准定义的承受高机械性能应力表面的粗糙度轮廓的谷值。该方法有助于评定支承高机械性能应力表面的工作性能。

由此可见，在产品几何技术规范（GPS）系列标准中，共定义并标准化了三组表面结构参数：轮廓参数、图形参数和支承率曲线参数，各参数类型如图1所示。这些表面结构参数对被测的表面不仅给出了极限值的要求，同时也给出了功能要求以及检验时的规范要求，使表面结构的评定更科学和严谨。

图1 表面结构参数类型

2 新旧标准表面结构参数的代号及名称的变化

在新一代产品几何技术规范（GPS）系列标准中共有3个主要的表面结构参数组包括65个参数，它们的定义可在GB/T 3505、GB/T 18618、GB/T 18778.2、GB/T 18778.3中找到。表1仅列举了新标准GB/T 3505-2000《产品几何技术规范（GPS）表面结构 轮廓法 表面结构术语、定义及参数》与旧标准（GB/T 3505-1983）R轮廓参数（粗糙度轮廓参数）的代号及名称对照，由表1不难发现新旧标准的变化：

（1）表面结构参数代号写法变化

新标准[5]的参数代号为大小写斜体，即：Ra和Rz，不再使用旧标准[1]下角标的写法，如：Ra和Rz。

（2）表面结构代号和参数名称的改变

新标准R轮廓共有14个参数（比旧标准增加了4个），其中有6个参数的代号与旧标准完全不同。应特别指出是：旧标准的表面粗糙度参数Rz（十点高度）已经不再被认可为标准代号，而新标准的Rz为旧标准的Ry的定义，旧标准的Ry的符号不再使用。

表1 新旧标准R轮廓参数（粗糙度轮廓参数）代号及名称对照

3 新旧标准表面结构要求的标注规则比较

由于整个产品几何技术规范（GPS）系列标准在技术内容上有很大的变化，因此新旧标准在表面结构的标注规则也有较大的改变，其中包括表面结构图形符号尺寸的变化、增加了表面结构图形符号的文本表示法、表面结构要求在图形符号的标注位置改变以及表面结构控制元素注写位置的改变等。

（1）表面结构图形符号的比例和尺寸的变化

新标准[11]表面结构图形符号与旧标准[12]的表面粗糙度符号的画法基本相同（如图2所示），但符号的线宽、字母的笔画宽度等并不受所绘图样轮廓线的线宽影响（如表2所示），这一点显然与旧标准是不同的。

图2 新标准表面结构图形符号画法及尺寸

2.在“a”～“e”区域中所有的字母和数字高度都均为h

（2）表面结构图形符号的文本表示法

在旧标准中，由于表面结构要求的表示法只有图样表示法，而在其他的技术文件上如何表达表面结构要求则没有作统一的规定。因此，在新标准中除了给出表面结构要求的图样表示法外，同时新增加了在技术产品文件（包括图样、说明书、合同、报告等）中表面结构要求的文本表示法（见表3），解决了过去技术产品文件表面结构要求表达方法不一致性的问题。

表2 新旧标准表面结构图形符号尺寸的对比[11-12]

表3 新标准表面结构图样表示法与文本表示法

（3）表面结构要求在图形符号上注写位置的变化

1）在图形符号的注写位置

新标准表面结构要求在其图形符号上的注写位置与旧标准[1]是不同的。在新标准表面结构的完整图形符号中，对表面结构的单一要求和补充要求应注写在图3(a)所示的指定位置。应特别注意的是：不应在原来旧标准标注粗糙度参数值的位置上（图3(b)）标注参数代号及其极限数值。

图3 新旧标准表面结构要求在图形符号上注写位置的变化与对比

2）表面结构要求控制元素的注写格式

表面结构要求是通过几个不同的控制元素建立起来的，它们可以是图样中标注的一部分或在其他文件中给出的文本标注，表面结构要求标注的控制元素的注写位置如图4所示。

应该指出：在新图样标注表面结构要求时，必须注全其参数代号以及说明极限的数值，即不可省略标注参数的代号（包括参数代号Ra）。可见，这一标注规则与旧标准[1]是有差异的。

（4）表面结构代号的含义

新标准的表面结构代号与旧标准[1]相比，具有的默认定义的参数数量大为增加，默认的定义包括极限判断规则[13]、滤波和评定长度（详见GB/T 10610）等，根据标准[11]的解释规则和相关标准的规定，表4列出了新标准[5]表面结构代号的含义及解释。

图4 表面结构要求控制元素的注写格式[11]

表4 新标准表面结构代号的含义[11]

4 新旧标准表面结构要求在图样上注法的差异比较

在新标准中，表面结构要求的注法依然遵循对每一表面一般只标注一次的原则，并尽可能注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。表5为新旧标准表面结构要求在图样上的注法示例对比，从表中不难发现，新旧标准表面结构要求的注法差异主要有以下两点：

（1）新旧标准引出注法的差异

在新图样标注表面结构要求时，可用带箭头或黑点的指引线引出标注（见表5图(a)、图(b)、图(c)）。这在旧标准的图样标注规则中，并没有明确规定指引线的画法。

（2）新旧标准简化注法的差异

新旧标准在简化注法的原则是一致的：即当工件的多数（包括全部）表面具有相同的表面结构要求时，可把其中使用最多的一种要求统一标注。但新旧标准在简化注法的形式上却有所不同：过去在旧标准的图样标注中，可把使用最多的一种要求统一注写在图样的右上角，并加注“其余”两字，而在新标准[5]的图样标注中，则把该要求的注写位置由图样的右上角改为注写在图样的标题栏附近，并去掉了“其余”两字（见表5图(g)、图(i)、图(j)），可见新标准的注法显得更简洁、明了，这也是新旧标准在简化注法上改变较大的一处。

（3）新标准表面结构要求的标注示例及解释（见表6）

表5 新旧标准表面结构要求在图样中的注法比较

表6 新标准中表面结构要求的标注示例及解释[11]

5 结 束 语

表面结构要求图样标注法从GB/T 131-1983版经过GB/T 131-1993版的修订，演变到现在的GB/T 131-2006版已经是第三版了，如果在图样中仍继续采用GB/T 131-1993版的标注法，则不能满足1997年以来发布的表面结构国家标准的要求，因此本文所述可为读者正确理解和使用新标准，为制图课程教材的修订能及时跟踪新标准的变化提供了参考。

[1]GB/T 3505-1983, 表面粗糙度 术语表面及其参数[S].

[2]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(1)[J]. 机械工业标准化与质量, 2006, (10): 18-22.

[3]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(2)[J]. 机械工业标准化与质量, 2006, (11): 22-24.

[4]王欣玲. GB/T 131-2006修改解析(3)[J]. 机械工业标准化与质量, 2006, (12): 17-21.

[5]GB/T 3505-2000, 产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法 表面结构术语、定义及参数[S].

[6]GB/T 18618-2002, 产品几何量技术规范(GPS)表面结构 轮廓法 图形参数[S].

[7]王欣玲.《表面结构》新标准简介[J]. 机械工业标准化与质量, 2001, (6): 1-2.

[8]GB/T 18778.1-2002, 产品几何量技术规范(GPS)表面结构 轮廓法 具有复合加工特征的表面 第1部分：滤波和一般测量条件[S].

[9]GB/T 18778.2-2003, 产品几何量技术规范(GPS)表面结构 轮廓法 具有复合加工特征的表面 第2部分：用线性化的支承率曲线表征的高度特性[S].

[10]GB/T 18778.3-2006, 产品几何量技术规范(GPS)表面结构 轮廓法 具有复合加工特征的表面 第3部分：用概率支承率曲线表征的高度特性[S].

[11]GB/T 131-2006, 产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法[S].

[12]GB/T 131-1993, 机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法[S].

[13]GB/T 10610-1998, 产品几何技术规范(GPS)表面结构 轮廓法评定表面结构的规则和方法[S].