机械加工表面质量(1)

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第三节 机械加工表面质量
⑵表面冷作硬化对耐磨性的影响
加工表面的冷作硬化，使摩擦副表 面层金属的显微硬度提高，故一般可使 耐磨性提高。但过分的冷作硬化将引起 金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表 层金属的剥落，使耐磨性下降。
如果表面层的金相组织发生变化， 其表层硬度相应地也随之发生变化，影 响耐磨性。
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第五章 机械制造质量分析与控制
主要内容： 机械加工精度 工艺过程的统计分析 机械加工表面质量 机械加工过程中的几种振动形式
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第三节 机械加工表面质量
机械加工表面质量是以机械零件的加 工表面和表面层作为分析和研究对象的。 零件表面和表面层经过常规机械加工或特 种加工后总是存在着一定程度的微观不平 度、冷作硬化、残余应力以及金相组织变 化等问题，虽然只产生在很薄的表面层中， 但对零件的使用性能如配合精度、耐磨性、 抗腐蚀性和疲劳强度等有很大影响。
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第五章 机械制造质量分析与控制
零件表面层物理机械性能方面的质 量主要是指表面层材料的冷作硬化、金 相组织的变化、残余应力。
本章将机械制造质量分成加工精度 和表面质量两个方面来研究。前者包括 尺寸精度、宏观几何形状精度和位置精 度；后者包括表面粗糙度、波度和表面 层材料物理机械性能。
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图5-1 微观几何形状误差、波度与 宏观几何形状误差
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第五章 机械制造质量分析与控制
表面粗糙度是加工表面的微观几何 形状误差，其波距 () 与波高 () 之比 一般小于50。
波距 () 与波高 () 之比在50~1000 范围内的几何形状误差，称为波度。
波距 () 与波高 () 之比大于1000 的几何形状误差，称为宏观几何形状误 差。
图5-44 摩擦副的磨损过程
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第三节 机械加工表面质量
表面粗糙度对 零件表面磨损的影 响很大。一般说表 面粗糙度值愈小， 其耐磨性愈好。
接触面的表面 粗糙度有一个最佳 值。
图5-45 表面粗糙度与初期 磨损量的关系
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第三节 机械加工表面质量
表面粗糙度的最佳值与零件的 工作情况有关，工作载荷加大时， 初期磨损量增大，表面粗糙度最佳 值也加大。
第五章 机械制造质量分析与控制
生产任何一种机械产品，都要求 在保证质量的前提下，做到高效率、 低消耗。产品的质量是第一位的，没 有质量，高效率、低成本就失去了意 义。
产品质量是指用户对产品的满意程度。
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第五章 机械制造质量分析与控制
它有三层含意：一是产品的设计质量； 二是产品的制造质量；三是服务。
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第三节 机械加工表面质量
研究机械加工表面质量的目的，就 是为了掌握机械加工中各种工艺因素对 加工表面质量影响的规律，以便运用这 些规律来控制加工过程，最终达到改善 表面质量、提高产品使用性能的目的。
机械加工表面质量主要内容包括两 部分，即表面的几何形状特征和表面层 的物理、机械性能变化。
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第五章 机械制造质量分析与控制
产品的制造质量主要与零件制造质 量、产品的装配质量有关，零件的制造 质量是保证产品质量的基础。
零件的机械制造质量包括零件几何 精度和零件表面层的物理机械性能两个 方面。
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第五章 机械制造质量分析与控制
零件的几何误差包括尺寸误差、几 何形状误差和位置误差。几何形状误差 又可分为宏观几何形状误差、波度和微 观几何形状误差，参见图5-1。
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第三节 机械加工表面质量
1.表面的几何形状特性，主要由以下两个 部分组成：
(1)表面粗糙度：表面的微观几何形状误差；
(2)波度：介于加工精度（宏观）和表面粗 糙度之间的周期性几何形状误差，它主 要是加工过程中工艺系统的振动所引起 的。
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第三节 机械加工表面质量
2.表面层的物理、机械性能的变化，主要 有以下三个方面的内容：
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第三节 机械加工表面质量
二、影响表面粗糙度的因素
1.切削加工影响表面粗糙度的因素
⑴刀具几何形状的复映 刀具相对于工件作进 给运动时，在加工表面留下了切削层残留面 积，其形状是刀具几何形状的复映，见图546 。
图5-46 车削时工件表面的残留面积
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第三节 机械加工表面质量
(1)表面层因塑性变形引起的冷作硬化； (2)表面层因切削热引起的金相组织的变化； (3)表面层中产生的残余应力。
工件表面的波度是由机械加工振动引起的。
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第三节 机械加工表面质量
一、机械加工表面质量对机器使用性能的影响 1.表面质量对耐磨性的影响 ⑴表面粗糙度对耐磨性的影响
零件磨损的三个阶段：初期磨损阶段， 正常磨损阶段，急剧磨损阶段。
表面冷硬一般伴有残余压应力的产 生，可以防止裂纹产生并阻止己有裂纹 的扩展，对提高疲劳强度有利。
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第三节 机械加工表面质量
3.表面质量对耐蚀性的影响 零件的耐蚀性在很大程度上取决于
表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，则凹 谷中聚积腐蚀性物质就愈多，抗蚀性就 愈差。
表面层的残余拉应力会产生应力腐 蚀开裂，降低零件的耐蚀性，而残余压 应力则能防止应力腐蚀开裂。
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第三节 机械加工表面质量
2.表面质量对疲劳强度的影响
金属受交变载荷作用后产生的疲劳 破坏往往发生在零件表面或表面冷硬层 下面，因此零件的表面质量对疲劳强度 影响较大。
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第三节 机械加工表面质量
⑵残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响
残余应力对零件疲劳强度的影响很 大。表面层残余拉应力将使疲劳裂纹扩 大，加速疲劳破坏；而表面层残余压应 力能够阻止疲劳裂纹的扩展，延缓疲劳 破坏的发生。
对于车削来说，如果背吃刀量较大， 主要是以刀刃的直线部分形成表面粗糙 度，此时可不考虑刀刃圆弧半径的影响， 按图5-46a的几何图形可求得：
以往强调较多的往往是制造质量， 现代的质量观，主要站在用户的立场上 衡量。
当今，服务也占据越来越重要的地位。
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第五章 机械制造质量分析与控制
制造质量，它主要指产品的制造与 设计的符合程度。
设计质量，主要反映所设计的产品， 与用户 (顾客) 的期望之间的符合程度。
服务主要包括售前的服务，售后的培训、 维修、安装等。