[工学]机械制造工艺与夹具多媒体课件第三章.ppt

* 烟台工程职业技术学院机械工程系 机械制造工艺与夹具 第三章 机械加工的表面质量 第一节 概述 机械加工表面质量是指零件加工后的表面层状态，它是叛定零件质量的主要依据之一。 零件的破坏大多是从表面开始的。 零件表面质量 表面粗糙度 表面波度 表面层物理力学性能的变化 表面层的微观几何形状特征 表面层冷作硬化 表面层残余应力 表面层金相组织的变化 一、机械加工表面质量的含义（内容） 表面粗糙度 几何形状误差比较 （1）轮廓算术平均偏差Ra 表面粗糙度的评定参数 轮廓算术平均偏差Ra示意图 近似表示为： 在取样长度内，被测轮廓上各点至轮廓中线距离的绝对值的算术平均值。 （2）轮廓的最大高度 Rz 在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓谷低线之间的距离。 2.表面粗糙度对零件质量的影响 零件质量 粗糙度太大、太小都不耐磨 对疲劳强度的影响 对耐磨性影响 对耐腐蚀性能的影响 对配合性能的影响 粗糙度越大，疲劳强度越差 粗糙度越大，对间隙配合,会使配合间隙增大;对过盈配合,会使过盈量减少. 粗糙度越大，耐腐蚀性越差 （1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响 表面粗糙度太大和太小都不耐磨。 表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧； 表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。 最佳的Ra=0.8~0.2μm 二、表面质量对零件使用性能的影响 1．表面质量对零件耐磨性的影响 （轻载） （重载） （2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响 加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。 2．表面质量对零件疲劳强度的影响 （1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响 表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。 （2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。 残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度 残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。 （1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。 因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。 （2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。 3．表面质量对零件耐腐蚀性能的影响 4.表面质量对配合性能及其它性能的影响 （1）表面粗糙度对零件配合精度的影响 表面粗糙度较大，则降低了配合精度。 （2）表面残余应力对零件工作精度的影响 表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。 （3）表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响 如减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。 表面质量对零件使用性能的影响 零件表面质量 粗糙度太大、太小都不耐磨 适度冷硬能提高耐磨性 对疲劳强度的影响 对耐磨性影响 对耐腐蚀性能的影响 对配合性能的影响 粗糙度越大，疲劳强度越差 适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度 粗糙度越大、配合精度降低 残余应力越大，配合精度降低 粗糙度越大，耐腐蚀性越差 压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性 第二节 影响机械加工表面粗糙度的因素 机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。 （一）切削加工表面粗糙度 1、几何因素 刀尖圆弧半径r0 主偏角kr、副偏角kr′ 进给量f 进给量的影响 减小进给量f固然可以减小表面粗糙度值，但进给量过小，表面粗糙度会有增大的趋势。 切削层残留面积中 H的计算： 2、物理力学因素 （