【国家标准(GB)】 产品几何技术规范(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高度特性

ICS17.040.20
中华人民共和国国家标准
GB/T18778.3--2006/ISO13565-3:1998产品几何技术规范（GPS)
轮廓法
表面结构
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高度特性GeometricalProductSpecifications(GPS)--Surface textureProfile methodSurface having stratified functional properties-Part 3:Height characterization using the material probability curve（ISO13565-3:1998,IDT)
2006-07-19发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会www.bzxz.net
数码肪伪
2007-02-01实施
GB/T18778.3—2006/ISO13565-3:1998表面结构轮廓法具有复合加工特征的表面》分为三GB/T18778《产品儿何技术规范（GPS）个部分：
一第1部分：滤波和一般测量条件一第2部分：用线性化的支承率曲线表征高度特性；一第3部分：用概率支承率曲线表征高度特性。本部分为GB/T18778产品几何技术规范（GPS）表面结构轮率法具有复合加工特征的表
面》标准的第3部分。
本部分等同采用ISO13565-3：1998产品几何技术规范（GPS）表面结构
轮廓法
工特征的表面第3部分：用概率支承率曲线表征高度特性》（英文版）。本部分等同翻译ISO13565-3：1998，为便于使用，本部分做了下列编辑性修改：用小数点“，”代替作为小数点的逗号“，”；a)
b）删除国际标准的前言和引言。此外，在规范性引用文件中用采用国际标准的我国标准代替对应的国际标准。具有复合加
本部分的附录A是规范性附录，附录B、附录C、附录D、附录E和附录F均为资料性附录。本标准由全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：机械科学研究院中机生产力促进中心、时代集团公司、哈尔滨量具刃具厂、中国计量科学研究院。
本标准主要起草人：王欣玲、王忠滨、高思田、郎岩梅、陈景玉。-iiKAoNiKAca-
1范围
GB/T18778.3—2006/ISO13565-3:1998产品几何技术规范（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高度特性GB/T18778的本部分规定了用概率支承率曲线的线性区域确定参数的评定方法，概率支承率曲线是用高斯概率形式表示的支承率曲线。本部分适用于帮助评定表面摩擦特性（例如：润滑、滑动表面）及控制制造过程。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T18778.3的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T131一2006产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法（ISO1302：2002.IDT)
GB/T3505一—2000产品几何量技术规范（CPS）表面结构轮廊法表面结构的术语、定义及参数（eqyISO4287：1997)
GB/T6062一2002产品几何量技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性（eqvISO3274：1996）
GB/T18778.1一2002产品儿何量技术规范（GPS）表面结构轮廊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（eqvISO13565-1：1996）GB/T18778.2--2003产品几何量技术规范（GPS）表面结构轮廊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高度特性（eqvIS013565-2：1996）3术语及定义
GB/T6062、GB/T3505和GB/T18778.2中确立的术语和定义适用于GB/T18778的本部分。3.1
概率支承率曲线materialprobabilitycurveratio是支承率曲线的一种表示方法。用高斯概率形式表示的轮廊支承率，以标准偏差为刻度沿水平坐标轴线性绘出。
注：水平坐标轴上的刻度以高斯分布的标准偏差为单位线性绘出。使用这种刻度，高斯分布的支承率曲线成为一条直线。对于由两种高斯分布组成的复合加工表面，概率支承率再线将显示两个线性的区域（见图【中的1和2)。
GB/T18778.3—2006/IS013565-3:1998-0.5
琼区：
谷区：
数据（轮廉）中的刀癌或远离中心的峰：数据（轮廊）中的深刮痕或远离中心的谷；E
基于两种分布组合在塬区与谷区过渡点引入的不稳定区域（曲率）。图1
概率支承率曲线
Rpq(Ppq）参数Rp(Ppq)parameter塬区部分线性回归的斜率（见图2）。99.9%
注：可以把Rpq(Ppq)解释为生成轮廊曲线堰成分随机过程的Rg(Pg)值（微米)。3.3
Rvp(Pvg)参数Rvp(Pvq）parameter谷区部分线性回归的斜率（见图2）。注：可以把Rtg(PuQ)解释为生成轮廊曲线谷成分随机过程的Rg(Pq)值（微米）3.4
Rmq(Pmg）参数Rmq(Pmg）parameter塬区与谷区交点处的支承率（见图2）。LPLUVL
粗糙度轮廓和相应的概率支承率曲线及确定Rpg、Rvg和Rmg参数的区域KAoNKAca
4过程
GB/T18778.3--2006/1SO13565-3:1998用于确定参数Rpq、Ru和Rmq的粗糙度轮廊应按照GB/T18778.1计算。该粗糙度轮廊不同于GB/T3505中定义的轮廓。确定参数Rpq、Roq和Rmq的轮廊应是原始轮廓。在复合加工表面上测量的表面数据中所存在的三个非线性效应，能够表示在支承率曲线中，如图1所示。这些效应将通过对支承率曲线进行拟合而排除，通过仅使用支承率曲线中统计意义上稳定的高斯部分可以排除许多影响。
图1中非线性效应来自：
数据（轮廊）中的刀瘤或远离中心的峰（标号3）数据（轮廓）中的深刮痕或远离中心的谷（标号4)；一一基于两种分布组合在塬区与谷区过渡点引人的不稳定区域（曲率)（标号5)。在对给定表面进行重复测量时，这些排除能够使参数的测量值更加稳定。图2显示了概率支承率曲线、区利谷区及定义这两个区域的部分表面轮廊。该轮廓有一个远离中心的峰，图2显示出它为何不会影响参数数值，而且还表明了最深沟槽底部的形状在确定参数数值时如何被忽略的，这些深谷在表面上不同位置测量时变化很大。5测量过程要求
下列规则用来保证轮廊能够正确地表示个复合加工表面及当计算一个稳定的概率支承率曲线并得到可靠的参数测量值时，测量过程是合理的。这些规则用于满足参数Rpq、Rug和Rmq（Ppq、Pug和Pmq）的测量要求：
—测量平晶表面时，仪器应能测出小于Rpg(Ppq)标称值30%的Rg值。-概率支承率曲线的垂直分度应能在线性源区和线性谷区上各具有至少40个最小分度。—概率支承率曲线的数字分辨率应能在线性塬区和线性谷区上的A/D差值各大于等于100。—Ruq与Rpq(Puq与Pp）的比值至少为5。—一次曲线回归导出一个双曲解（见附录A)。如果轮廓不满足上述规则，应给出一个适当的警告信息表明失败的原因。6图样标注
本标准中规定的参数在技术产品文件中应按GB/T131标注。3
GB/T18778.3—2006/IS013565-3：1998附录A
(规范性附录）
确定线性区域界限的过程
A.1～A.3规定了确定线性塬区上边界UPL和谷区下边界LVL的过程。A.4～A.6规定了确定线性塬区下边界LPL和谷区上边界UVL的过程。A.7规定了参数计算过程。A.1初始二次曲线拟合
二次曲线通过概率支承率曲线作初始拟合，因此它是由两个垂直随机成分组成的表面的概率支承率曲线的期望形式的最佳逼近。该初始二次曲线拟合为继续在概率支承率曲线上运算提供了基本框架。在整条概率支承率曲线（见图A.1)上拟合二次曲线：z=Ar+Br+C+Dx+E
式中：
轮廓高度：
用标准偏差表达的概率支承率，0.1
A.2塬区到谷区过渡点的评定
基于整条概率支承率曲线的二次曲线确定二次曲线的渐近线（图A.1中“a线段）。用一条线（图A.1中“b线段）平分该渐近线。b线段与二次曲线的交点作为塬区与谷区过渡点的初始评定值（见图A2中的A）。注：图中平分线的角度可能不正确（见图A,1)。这是因为图A,1中两个轴的刻度不同。可参见A.4和附录D标准化的概率支承率曲线，那里平分线是一一致的。
A.3确定UPL和LVL
从过渡点C开始对概率支承率曲线的每一点计算二次导数，计算过程向上通过区、向下通过谷区。
使用一个0.05标准偏差的“窗”（在被计算导数点士0.025×s范围内）计算每一点的二次导数。见图A2中的B。
注：窗内的点数将随曲线的形状而变化。4
FHKAONiKAca
对容区和塬区分别
GB/T18778.3—2006/ISO13565-3:1998在点“c”的一边找到点数为25%的点，称这个点为i；从点“c\开始到i点计算二次导数的标准偏差ss下一点（D+1)的二次导数值除以标准偏差s;T
如果T≤6，则加1，重新计算5和T：D+1
如果T>6，数据点i就是区域（分别为源区UPL和谷区LVL）的界限。可参见图A.2中的c。IIPL.
平迅区搜索
谷区搜索
图A，2渐近线的平分线是概率支承率曲线的两个区之间的初始过渡点以及相应的二次导数A.4有界区域的归一化
概率支承率曲线的轴的归一化是使有界区域（在UPL和LVL之间的区域）成为“正方形”（见附录D)。从而保证二次曲线渐近线的平分线的一致性（见图A.3)。A.5第二次二次曲线拟合
再次对UPL和LVL区域内的二次曲线进行回归，构造出渐近线（见图A.3)。5
GB/T18778.3—2006/1S013565-3:1998UPL
注：对于见附录D。
305070
图A.3在塬区上边界UPL和谷区下边界LVL内确定的二次曲线（归一化的概率支承率曲线）A6确定LPL和UVL
为了确定下塬区边界LPL和上谷区边界UVL，渐近线被平分三次（b：第一次；P，和V2：第二次；P，和V：第三次）。这些线段（P和V.）与概率支承率曲线的二次曲线的交点确定了LPL和UVL（见图A.4）.
注：对于，见附录D。
LPLUVL
图A.4确定下塬区边界LPL和上谷区边界UVL（归一化的概率支承率曲线）6
-iIKAOMi KAca-
A.7参数计算
GB/T18778.3—2006/1SO13565-3:1998在每-一个区域内对非归一化概率支承率曲线进行线性回归（见图A，5）。Rpg(Ppq)是对塬区进行线性回归（z=As十B,）得到的斜率。因此Rpq（Ppq）可以解释为轮廊塬部分所产生的随机过程的Rq值（微米）。Rug(Pug）是对谷区进行线性回归（z一A.s十B.）得到的斜率。因此Rug(Pug）可以解释为轮廊谷部分所产生的随机过程的Rq值（微米）。Rmg(Pmg）是源区与谷区过渡点处的支承率。即：Rmp=
Rp=0.050μm
Rug-0.869μm
Rmq=84.9%;
B、-B,
UVLIVL
用于概率支承率线性化及参数计算的塬区和谷区GB/T18778.3—2006/ISO13565-3:1998B.1概述
附录B
（资料性附录）
背景信息
关键的摩擦表面的纹理多为复合加工表面。其中最常见的表面是由两种工艺叠加而成。这种纹理类型在润滑的滑动介面中经常见到，对这些表面纹理的技术要求和控制对于渗漏、划痕和磨损等因素具有非常重要的意义。
为了理解复合加工表面及与性能的关系，需要一个有效的方法描述其特性。另外，应能分别描述表面中的各独立成分的特性。
尽管本附录中描述的特性方法可应用于许多的复合加工纹理，但它最初是为描述“磨加工”表面特性而发展起来的，这种加工在内燃机缸体加工中是典型的工艺，它能降低磨合时间和提高性能。在这种加工过程中，表面纹理的特征是：a）形成表面谷的初始粗糙纹理的粗糙度；b）去除粗糙纹理上面部分的细纹理的粗糙度；c）细纹理切除粗糙纹理的深度。GB/T18778的本部分基于高斯模型提出了个参数化方法，三个独立的轮廓成分可分别作为产生粗糙纹理的Rq粗糙度的过程、产生精细纹理的Rq粗糙度的过程以及精细纹理与切除粗糙纹理的支承率进行测量。
B.2使用概率支承率曲线表征的高度特性复合加工纹理是两个高斯或近高斯纹理组合的结果。因此，第一步是将复合加工过程的各独立特性成分作为高斯波形进行建模（见图B.1)。图B.1随机轮的高斯特性
正态分布（高斯）的数据是用平均值m和标准偏差s表征。在统计应用中，样本的标准偏差计算如下：
这与Rq参数非常相似：
-iiKAoNiKAca-
因此，对于n值较大时：
E(y y)
GB/T18778.3-—2006/IS013565-3.1998以上等式的一种图示方法是将数据点的累积分布（在数学上等于支承率曲线）绘制在标准的（高斯）概率坐标纸上。在这种图形方法中，高斯数据的累积分布形成了一条单一的直线。这条线的斜率是数据的标准偏差（即Rg粗糙度），50%（0标准偏差）的交线就是平均高度。0.1
1030507090
图B.2使用概率坐标纸的分析
如图B.2,高斯概率坐标纸具有一个线性的以测量值为单位的Y轴和一个线性的以累积标准偏差为单位的X轴。尽管是非线性的，但在X轴上显示相应的累积百分比通常也是很有用的。B.3应用于复合加工表面轮廊的数据对于正态分布的轮廊数据（Rsk0.0Ru～3.0），在概率坐标纸上画出支承率曲线可以用图解法确定R。对于单一加工纹理的分析，使用概率坐标纸没有什么作用，然而对于复合加工表面纹理，概率方法的好处变得很明显。
图B.3显示了复合加工纹理的成分和对应的支承率曲线的概率图。粗糙的产生谷的加工过程（图B.3的A)在支承率曲线概率图上形成一个斜率相对大的线（意味一个相对大的Rg）。类似，较精细纹理成分产生一个斜率相对小的线（意味一个相对小的Rq)(图B.3的B)。当这两种纹理组合成图B.3中的C时，概率分析的能力变得很明显。在这个轮廊中，初始的“粗糙”表面中最深的谷仍然存在，即在支承率曲线概率图中陡线的下面部分。“粗糙”轮廊上面的部分已经被去除并且用精细纹理代替，因此在这个概率图上我们发现陡线的上面部分被相对平的线代替了。实际上，不可能测量到图B.3所示的轮廉A和B；只能测出复合加工纹理（图B.3中的C)。然而，因为这个轮廓包含两过程，所以二者仍可通过概率支承率曲线图描述。n
图B.3复合加工表面纹理的概率分析GB/T18778.3--2006/ISO13565-3：1998从图B.4中给出的轮廊和概率图可以确定塬的Rg值（特指Rpg)是0.047μm，谷的Rg值（特指及Roq）是0.871μm。
除了能够区别复合加工纹理的两种粗糙度成分之外，这种概率方法还可以给出粗糙纹理上精细纹理的位置。这可以通过确定源线和谷线的过渡点处的支承率来获得。在图B.4所示的数据中，在源到谷过渡点（特指Rmg）的支承率是84.8%。0.1
图B.4复合加工轮廓和概率支承率曲线图B.4过程控制
1030507090
高斯方法提供了表面纹理变化的直接表征。三个独立的参数与三个独立过程控制是直接相关的。这三个独立概率参数表示珩磨加工操作中的三种成分。这使得过程变化能够被直接监视。当一个概率参数超出控制界限时，制造工程师可以在加工过程中直接改变相应的部分。此外，线性独立使得各加工过程成分能够用统计方法进行研究和测试，参数之间没有数学意义上的相互制约。B.5结论
累积的高斯概率分布作为一个有效的工具用于复合加工表面纹理的分析。从方法学引出的参数是线性独立的并且与表面的独立成分直接相关。使用这种方法，工程师们能够开始认识轮廓的各个成分而不仅仅是整个轮邸的平均值。通过这样认识，许多进步可能会产生在功能表面纹理的设计中及产生功能表面的工艺过程研究和控制。10
iikAoNikAca-
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