机械制造工艺学 第２版 教学课件 作者 郑修本 主编 江南大学 第三章.ppt

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1、1机械制造工艺学第三章机械加工表面质量23.1机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响3.2影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施3.3影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施3.4工艺系统的振动本章内容3零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。第三

2、章机械加工表面质量4一、加工表面质量的概念加工表面质量（或表面完整性）包含的内容：已加工表面质量表面粗糙度表面波度表面层材质变化表面几何学表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化纹理方向表面缺陷(伤痕)3.1机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响微观几何轮廓宏观几何轮廓51.表面粗糙度对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

3、损。（一）表面质量对零件耐磨性的影响二、加工表面质量对机器零件使用性能的影响6图3-4表面粗糙度与初期磨损量的关系表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。72.表面纹理对耐磨性的影响表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹理形状及刀纹方向影响有效接触面积与润滑液的存留。83.冷作硬化对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

4、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。图3-59（二）表面质量对零件疲劳强度的影响1.表面粗糙度对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。材料对应力集中敏感程度。钢，铸铁、非铁金属102.表面层金属的力学物理性质对

5、耐疲劳性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。11（三）表面质量对耐蚀性的影响1.表面粗糙度对耐腐蚀性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。减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。2.表面金属的力学物理性质对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

6、余拉应力则降低零件耐腐蚀性。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。12（四）表面质量对零件配合质量的影响（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。对间隙配合、对过盈配合影响。（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。13加工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

7、对配合质量的影响粗糙度越大，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、工作精度降低残余应力越大，工作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14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rε主偏角kr、副偏角kr′进给量f3.2影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施15残留面积高度的计算：当刀尖圆弧半径rε=0时，残留面积高度H为残留面积高度的计算：当刀尖圆弧半径rε＞0时，残留面积高度H为减小进给量f、减小

8、主偏角kr和副偏角kr’、增大刀尖圆弧半径rε，都能减小理论残留面积的高度H，也就减小了零件的表面粗糙度162.非几何因素（1）工件材料的影响韧性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。故