《表面质量机制工艺》PPT课件

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1、§3.1机械加工质量及其对使用性能的影响§3.2影响加工表面粗糙度的工艺因素及其改进措施§3.3影响表面层金属力学物理性能的工艺因素及其改进措施§3.4机械加工过程中的振动第三章机械加工表面质量及其控制主要内容一、加工表面质量的概念所谓表面质量是指零件加工以后的表面层状态。它可以从以下两个方面来评定：表面微观几何特征及表面的物理力学性能和化学性能。1.表面微观几何特征（1）表面粗糙度表面粗糙度是指已加工表面微观几何误差。它是由加工中的残留面积、塑性变形、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统的高频振动等原因引起的。波长与波高之比§3.1机械加工表面质量及其对使用性能的影响L1H1H

2、2L2L3H3L1范围内的凸凹不平（平面度）H1L3范围内的凸凹不平（粗糙度）H3L2范围内的凸凹不平（波度）H2（2）波度是介于宏观与微观（波长与波高之比：50~1000）几何形状误差之间的周期性几何形状误差。波度主要是由加工中工艺系统的低频振动造成的。（3）纹理方向指表面刀纹的方向。纹理方向取决于表面形成过程中所采用的加工方法。纹理平行纹理垂直纹理交叉纹理呈近似同心圆纹理呈多方向纹理呈近似放射状CMR（4）表面缺陷指加工表面上出现的缺陷。缺陷是在表面个别位置随机出现的，包括：砂眼、夹砂、气孔、裂痕等。2.表面的物理力学性能和化学性能（1）表面层材料的塑性变形与冷作

3、硬化由于表面层材料的塑性变形引起金属材料的强度和硬度都提高的现象，被称之为冷作硬化。用硬化程度和硬化深度来衡量。（2）金相组织的变化在加工过程中，由于切削热而引起金属的金相组织变化。（3）表面层材料残余应力由于塑性变形和金相组织变化，使表面层金属产生残余应力。二、加工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（1）表面粗糙度、波纹对零件耐磨性的影响一对刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间，最初阶段只是在表面粗糙度的峰部接触，实际接触面积远小于理论接触面积，在相互接触的峰部，有非常大的单位压力，使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏，引

4、起严重磨损。零件磨损的特点:零件磨损一般可分为三个阶段，图中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个区域分别表示了这三个阶段。ⅢⅡⅠ磨损量工作时间Ⅰ—初期磨损阶段Ⅰ：磨损快、时间较短。Ⅱ：随着表面粗糙度峰部不断被碾平和被剪切，实际接触面积不断加大，单位压力也逐渐减小，摩擦副即进入正常磨损阶段。正常磨损阶段经历的时间较长。Ⅲ：随着表面粗糙度的峰部不断被碾平和被剪切，接触面积越大，零件间的金属分子亲和力增大，表面间机械咬合作用增大，磨损急剧增加。Ⅲ区是剧烈磨损区，此时摩擦副不能正常工作。Ⅱ—正常磨损阶段Ⅲ—剧烈磨损阶段表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说来，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。但

5、表面粗糙度值太小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子粘接，磨损反而增加。因此，接触面的表面粗糙度有一个最佳值——一般由试验确定。平均磨损量，%表面粗糙度发动机活塞销最合适的表面粗糙度值（2）表面加工纹理方向的影响Ⅰ在压强不大、充分润滑的条件下，当两摩擦面的加工纹理方向都与摩擦运动方向平行时，磨损量最小。当两摩擦面的加工纹理方向都与摩擦运动方向垂直时，磨损量最大。Ⅱ当压强增加时，若加工纹理方向都与摩擦运动方向平行，则磨损量就大；当加工纹理方向相互垂直时，咬合的危险性小，因而磨损量就小。发动机曲轴轴颈在充分润滑的条件下工作，故轴颈与轴瓦的加工纹理方向都应平行于摩擦运动

6、的方向。（3）表面冷作硬化对零件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，减少了摩擦副接触处的弹性和塑性变形，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度越高耐磨性也越高，这是因为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。磨损量HB32034036038040042044050607080902.表面质量对零件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。（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易

7、引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越大，表面的裂纹越深，纹底半径越小，抗疲劳破坏的能力越差。零件上易产生应力集中的沟槽、圆角等处的表面粗糙度，对疲劳强度的影响更大。（2）残余应力对零件疲劳强度的影响残余应力对疲劳强度强度的影响较大。表面残余拉应力将使疲劳裂纹扩大，加速疲劳破坏；而表面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，有利于提高疲劳强度。（3）冷作硬化对零件疲劳强度的影响表面冷作硬化一般伴有残余压应力的产生，可以防止裂纹产生并阻止已有裂纹的扩展，对提高疲劳强度有利。但表面冷作硬化过高时，可能会产生较大的脆性裂纹，从而降低疲劳强