第二章汽车零件的机械加工质量案例
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第2章 汽车零件的机械加工质 量
汽车由成千上万个零件组成，零件的质 量决定着汽车的质量。 汽车零件的机械加工质量影响着汽车零件 的使用寿命、工作性能和可靠性，保证汽车零 件的机械加工质量是保证汽车整车质量极其重 要的环节。 制定工艺规程的前提条件是必须保证产品 质量，所以了解保证机械加工质量的基本理论 是合理制定工艺规程的基本保证。
表2-1 表面粗糙度符号
②.表面波度 表面波度主要是由加工过程中工艺系统的低 频振动引起的周期性形状误差。 ③ 纹理方向 纹理方向是指切削刀痕的方向，它取决于所 采用的加工方法。 ④. 缺陷 缺陷是在表面个别位置上随机出现的，包括沙 眼、夹杂、气孔、裂痕等。
2）表面层的物理机械性能变化
（1）表面层的冷作硬化 零件在机械加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变形，使表 面层的硬度和强度都有提高，这种现象称为冷作硬化。 （2）表面层的残余应力 零件在机械加工过程中，受切削冷塑性变形和切削热塑性变形的 影响，使加工表层会产生残余应力。若残余应力超过了材料的极 限强度，就会产生裂纹，微观裂纹会给零件带来严重的隐患。 （3）表面层金相组织变化 零件在机械加工过程中，尤其是磨削时产生的高温，会引起零件 表层金属发生相变，常被称为磨削烧伤，它会大大降低零件表面 层的物理机械性能。
如图所示。表面粗糙度是波距L小于1mm的表面微小波纹；表面 波度是指波距L在1～20mm之间的表面波纹。通常情况下，当 L/H（波距/波高）﹤50时为表面粗糙度，L/H=50～1000时为表面 波度，二者都属于表面质量。波距大于10mm时，属于形状误差 （宏观几何形状误差），是加工精度的指标。
① 表面粗糙度 表面粗糙度主要是由刀具的形状以及切削 过程中塑性变形和振动等因素引起的，在理想 切削条件下，由于切削刃的形状和进给量的影 响，在加工表面上遗留下来的切削层残留面积 就形成了理论表面粗糙度。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
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零件的机械加工质量包括两个方面： 1.加工精度与加工误差 2.表面质量。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
1.加工精度与加工误差
加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸 、形状及各表面间的相互位置等参数）与理想几何 参数的符合程度。
根据几何参数的不同，加工精度可以划分为尺寸精度、形状精度和位置精度三类:
尺寸精度，尺寸精度指零件的直径、长度、宽度和 表面距离等尺寸的实际值和理想值的符合程度。 形状精度，形状精度指零件表面或线的实际形状与 理想形状的符合程度。例如直线度、平面度、圆柱 度、圆度、线轮廓度和面轮廓度等。 位置精度，位置精度指零件表面或线的实际位置和 理想位置的符合程度。例如平形度、垂直度、同轴 度、对称度等。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
与加工精度相对应的，还有另一个概念，那就是 加工误差。零件加工后的实际几何参数与理想几何参 数之间的偏离程度被称为加工误差。加工精度与加工 误差都是评价加工表面几何参数的专业术语，加工精 度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工 误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度 高，就表明加工误差小，反之亦然。 每一种零件都有相对应的加工精度要求，也就是 允许存在一定的加工误差的，只要零件的加工误差在 产品加工误差规定的范围之内，就认为零件是满足精 度要求的合格的产品。
对加工精度较高的零件，在机械加工中要考虑 以下几个方面的问题：
1.加工中的形状误差应小于位置误差，位置误差应小于 尺寸误差 一定的尺寸精度必须有相应的几何形状和位置精 度；一定的位置精度必须有相应的几何形状精度。对 于一般机械加工，几何形状误差约占尺寸误差的1/3 左右。例如过大的圆度误差就很难得到准确的直径尺 寸；有如两个平面本身的平面误差很大，就很难获得 它们之间的平行度或垂直度。即使在未标注形位公差 时，也应控制形位公差在尺寸公差之内。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
2．表面质量 （1）表面的微观几何形状
加工表面的微观几何形状特征是通过加工 表面的表面粗糙度、波度、加工表面的纹理方 向和缺陷四个方面来共同衡量的。 表面粗糙度 波度 加工表面的纹理方向 缺陷
表面 粗糙 度高
缺陷
纹理方 向
波 度 高 表面粗糙度宽
波度宽
2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法
2.2.1 汽车零件对加工精度的要求
由于汽车行驶中受路况变化的影响，工作状况也处于随机变化 中。有时工作环境非常恶劣，再加上汽车上许多零部件是在高速、 高温、高压和化学腐蚀的状态下进行工作的，这就决定了对有关零 件要有许多特殊的要求。 由于零件在汽车中的作用和工作状态的不同，对他们的要求也 不同。这在汽车产品图纸中都有详细的说明。但汽车的整车性能、 寿命、安全性和可靠性等，在很大程度上取决于零件的加工精度、 表面质量和装配质量是否达到了产品图所规定的要求（一般为 IT9~IT6）。 如，要求发动机中活塞、排气门、阀座等零件要能耐高温、耐 化学腐蚀，同时热膨胀小，导热性好而且耐磨；对曲轴连杆机构要 求高速旋转的平稳性，并能承受交变载荷且具有足够的刚度。 如，高速旋转中的各摩擦副要有良好的配合，足够的润滑；对易 产生噪声的零件，如变速箱齿轮等出了要求有足够的强度和刚度外 ，要有很高的接触精度以防止噪声。
32±0.02mm
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
2．表面质量 经过机械加工后的零件表面，总存在一定 的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性 能也发生变化。机械加工后零件的表面质量是 指机械加工后零件表面层的状况，它包括: 1.加工表面的微观几何形状特征 2.表面层的物理机械性能变化特征两个方面。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
2．表面质量 1）加工表面的微观几何形状
加工后的表面几何形状，总是以“峰”、“谷”交替 的形式偏离理想的表面。这是由于在机械加工过程中 ，刀痕、切屑过程中的切削分离时的塑性变形，工艺 系统的某些振动，刀具与被加工表面的摩擦等造成的 。根据偏离的误差又有宏观和微观之分。
汽车由成千上万个零件组成，零件的质 量决定着汽车的质量。 汽车零件的机械加工质量影响着汽车零件 的使用寿命、工作性能和可靠性，保证汽车零 件的机械加工质量是保证汽车整车质量极其重 要的环节。 制定工艺规程的前提条件是必须保证产品 质量，所以了解保证机械加工质量的基本理论 是合理制定工艺规程的基本保证。
表2-1 表面粗糙度符号
②.表面波度 表面波度主要是由加工过程中工艺系统的低 频振动引起的周期性形状误差。 ③ 纹理方向 纹理方向是指切削刀痕的方向，它取决于所 采用的加工方法。 ④. 缺陷 缺陷是在表面个别位置上随机出现的，包括沙 眼、夹杂、气孔、裂痕等。
2）表面层的物理机械性能变化
（1）表面层的冷作硬化 零件在机械加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变形，使表 面层的硬度和强度都有提高，这种现象称为冷作硬化。 （2）表面层的残余应力 零件在机械加工过程中，受切削冷塑性变形和切削热塑性变形的 影响，使加工表层会产生残余应力。若残余应力超过了材料的极 限强度，就会产生裂纹，微观裂纹会给零件带来严重的隐患。 （3）表面层金相组织变化 零件在机械加工过程中，尤其是磨削时产生的高温，会引起零件 表层金属发生相变，常被称为磨削烧伤，它会大大降低零件表面 层的物理机械性能。
如图所示。表面粗糙度是波距L小于1mm的表面微小波纹；表面 波度是指波距L在1～20mm之间的表面波纹。通常情况下，当 L/H（波距/波高）﹤50时为表面粗糙度，L/H=50～1000时为表面 波度，二者都属于表面质量。波距大于10mm时，属于形状误差 （宏观几何形状误差），是加工精度的指标。
① 表面粗糙度 表面粗糙度主要是由刀具的形状以及切削 过程中塑性变形和振动等因素引起的，在理想 切削条件下，由于切削刃的形状和进给量的影 响，在加工表面上遗留下来的切削层残留面积 就形成了理论表面粗糙度。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
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零件的机械加工质量包括两个方面： 1.加工精度与加工误差 2.表面质量。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
1.加工精度与加工误差
加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸 、形状及各表面间的相互位置等参数）与理想几何 参数的符合程度。
根据几何参数的不同，加工精度可以划分为尺寸精度、形状精度和位置精度三类:
尺寸精度，尺寸精度指零件的直径、长度、宽度和 表面距离等尺寸的实际值和理想值的符合程度。 形状精度，形状精度指零件表面或线的实际形状与 理想形状的符合程度。例如直线度、平面度、圆柱 度、圆度、线轮廓度和面轮廓度等。 位置精度，位置精度指零件表面或线的实际位置和 理想位置的符合程度。例如平形度、垂直度、同轴 度、对称度等。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
与加工精度相对应的，还有另一个概念，那就是 加工误差。零件加工后的实际几何参数与理想几何参 数之间的偏离程度被称为加工误差。加工精度与加工 误差都是评价加工表面几何参数的专业术语，加工精 度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工 误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度 高，就表明加工误差小，反之亦然。 每一种零件都有相对应的加工精度要求，也就是 允许存在一定的加工误差的，只要零件的加工误差在 产品加工误差规定的范围之内，就认为零件是满足精 度要求的合格的产品。
对加工精度较高的零件，在机械加工中要考虑 以下几个方面的问题：
1.加工中的形状误差应小于位置误差，位置误差应小于 尺寸误差 一定的尺寸精度必须有相应的几何形状和位置精 度；一定的位置精度必须有相应的几何形状精度。对 于一般机械加工，几何形状误差约占尺寸误差的1/3 左右。例如过大的圆度误差就很难得到准确的直径尺 寸；有如两个平面本身的平面误差很大，就很难获得 它们之间的平行度或垂直度。即使在未标注形位公差 时，也应控制形位公差在尺寸公差之内。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
2．表面质量 （1）表面的微观几何形状
加工表面的微观几何形状特征是通过加工 表面的表面粗糙度、波度、加工表面的纹理方 向和缺陷四个方面来共同衡量的。 表面粗糙度 波度 加工表面的纹理方向 缺陷
表面 粗糙 度高
缺陷
纹理方 向
波 度 高 表面粗糙度宽
波度宽
2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法
2.2.1 汽车零件对加工精度的要求
由于汽车行驶中受路况变化的影响，工作状况也处于随机变化 中。有时工作环境非常恶劣，再加上汽车上许多零部件是在高速、 高温、高压和化学腐蚀的状态下进行工作的，这就决定了对有关零 件要有许多特殊的要求。 由于零件在汽车中的作用和工作状态的不同，对他们的要求也 不同。这在汽车产品图纸中都有详细的说明。但汽车的整车性能、 寿命、安全性和可靠性等，在很大程度上取决于零件的加工精度、 表面质量和装配质量是否达到了产品图所规定的要求（一般为 IT9~IT6）。 如，要求发动机中活塞、排气门、阀座等零件要能耐高温、耐 化学腐蚀，同时热膨胀小，导热性好而且耐磨；对曲轴连杆机构要 求高速旋转的平稳性，并能承受交变载荷且具有足够的刚度。 如，高速旋转中的各摩擦副要有良好的配合，足够的润滑；对易 产生噪声的零件，如变速箱齿轮等出了要求有足够的强度和刚度外 ，要有很高的接触精度以防止噪声。
32±0.02mm
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
2．表面质量 经过机械加工后的零件表面，总存在一定 的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性 能也发生变化。机械加工后零件的表面质量是 指机械加工后零件表面层的状况，它包括: 1.加工表面的微观几何形状特征 2.表面层的物理机械性能变化特征两个方面。
2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识
2．表面质量 1）加工表面的微观几何形状
加工后的表面几何形状，总是以“峰”、“谷”交替 的形式偏离理想的表面。这是由于在机械加工过程中 ，刀痕、切屑过程中的切削分离时的塑性变形，工艺 系统的某些振动，刀具与被加工表面的摩擦等造成的 。根据偏离的误差又有宏观和微观之分。