粗糙度与加工方法.docx

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粗糙度与加工方法

粗糙度与加工方法

表面粗糙度选用与加工方法

表面粗糙度选用

序号=1

Ra值不大于\μm=100

表面状况=明显可见的刀痕

加工方法=粗车、镗、刨、钻

应用举例=粗加工的表面,如粗车、粗刨、切断等表面,用粗镗刀和粗砂轮等加工的表面,一般很少采用

序号=2

Ra值不大于\μm=25、50

表面状况=明显可见的刀痕

加工方法=粗车、镗、刨、钻

应用举例=粗加工后的表面,焊接前的焊缝、粗钻孔壁等

序号=3

Ra值不大于\μm=12.5

表面状况=可见刀痕

加工方法=粗车、刨、铣、钻

应用举例=一般非结合表面,如轴的端面、倒角、齿轮及皮带轮的侧面、键槽的非工作表面,减重孔眼表面

序号=4

Ra值不大于\μm=6.3

表面状况=可见加工痕迹

加工方法=车、镗、刨、钻、铣、锉、磨、粗铰、铣齿

应用举例=不重要零件的配合表面,如支柱、支架、外壳、衬套、轴、盖等的端面。

紧固件的自由表面,紧固件通孔的表面,内、外花键的非定心表面,不作为计量基准的齿轮顶圈圆表面等

序号=5

Ra值不大于\μm=3.2

表面状况=微见加工痕迹

加工方法=车、镗、刨、铣、刮1~2点/cm^2、拉、磨、锉、滚压、铣齿

应用举例=和其他零件连接不形成配合的表面,如箱体、外壳、端盖等零件的端面。

要求有定心及配合特性的固定支承面如定心的轴间,键和键槽的工作表面。

不重要的紧固螺纹的表面。

需要滚花或氧化处理的表面

序号=6

Ra值不大于\μm=1.6

表面状况=看不清加工痕迹

加工方法=车、镗、刨、铣、铰、拉、磨、滚压、刮1~2点/cm^2铣齿

应用举例=安装直径超过80mm的G级轴承的外壳孔,普通精度齿轮的齿面,定位销孔,V型带轮的表面,外径定心的内花键外径,轴承盖的定中心凸肩表面

序号=7

Ra值不大于\μm=0.8

表面状况=可辨加工痕迹的方向

加工方法=车、镗、拉、磨、立铣、刮3~10点/cm^2、滚压

应用举例=要求保证定心及配合特性的表面,如锥销与圆柱销的表面,与G级精度滚动轴承相配合的轴径和外壳孔,中速转动的轴径,直径超过80mm的E、D级滚动轴承配合的轴径及外壳孔,内、外花键的定心内径,外花键键侧及定心外径,过盈配合IT7级的孔（H7）,间隙配合IT8~IT9级的孔（H8,H9）,磨削的齿轮表面等

序号=8

Ra值不大于\μm=0.4

表面状况=微辨加工痕迹的方向

加工方法=铰、磨、镗、拉、刮3~10点/cm^2、滚压

应用举例=要求长期保持配合性质稳定的配合表面,IT7级的轴、孔配合表面,精度较高的齿轮表面,受变应力作用的重要零件,与直径小于80mm的E、D级轴承配合的轴径表面、与橡胶密封件接触的轴的表面,尺寸大于120mm的IT13~IT16级孔和

序号=9

Ra值不大于\μm=0.2

表面状况=不可辨加

工痕迹的方向

加工方法=布轮磨、磨、研磨、超级加工

应用举例=工作时受变应力作用的重要零件的表面。

保证零件的疲劳强度、防腐性和耐久性,并在工作时不破坏配合性质的表面,如轴径表面、要求气密的表面和支承表面,圆锥定心表面等。

IT5、IT6级配合表面、高精度齿轮的表面,与G级滚动轴承配合的轴径表面,尺寸大于315mm的IT7~IT9级级孔和轴用量规级尺寸大于120~315mm的IT10~IT12级孔和轴用量规的测量表面等

序号=10

Ra值不大于\μm=0.1

表面状况=暗光泽面

加工方法=超级加工

应用举例=工作时承受较大变应力作用的重要零件的表面。

保证精确定心的锥体表面。

液压传动用的孔表面。

汽缸套的内表面,活塞销的外表面,仪器导轨面,阀的工作面。

尺寸小于120mm的IT10~IT12级孔和轴用量规测量面等.

序号=11

Ra值不大于\μm=0.05

表面状况=亮光泽面

加工方法=超级加工

应用举例=保证高度气密性的接合表面,如活塞、柱塞和汽缸内表面,摩擦离合器的摩擦表面。

对同轴度有精确要求的孔和轴。

滚动导轨中的钢球或滚子和高速

摩擦的工作表面

序号=12

Ra值不大于\μm=0.025

表面状况=镜面光泽面

加工方法=超级加工

应用举例=高压柱塞泵中柱塞和柱塞套的配合表面,中等精度仪器零件配合表面,尺寸大于120mm的IT6级孔用量规、小于120mm的IT7~IT9级轴用和孔用量规测量表面

序号=13

Ra值不大于\μm=0.012

表面状况=雾状镜面

加工方法=超级加工

应用举例=仪器的测量表面和配合表面,尺寸超过100mm的块规工作面

序号=14

Ra值不大于\μm=0.0063

表面状况=雾状表面

加工方法=超级加工

应用举例=块规的工作表面,高精度测量仪器的测量面,高精度仪器摩擦机构的支承表面

八、材料的力学性能小结

一、固体材料的性能

1.比强度和比模量

比强度就是单位密度下的强度,其特点是,在强度相同的情况下,材料密度愈小,比强度愈高。

比模量是单位密度下的模量,原理同比强度。

2.应力的概念,应力与压强的区别

所谓应力是受外力作用时,材料内部产生的大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力,定义单位面积上的这种反作用力为应力;而压强是单位面积上所受的压力大小。

不难发现,应力是受外力作用时产生的内力,而压强则是外力。

3.应变

A线应变

在直角坐标中试件的长度在变形前后的改变量与原长之比,定义为线应变,用ε表示。

线应变以伸长为正,缩短为负。

B切应变

单元体的两条相互垂直的棱边,在变形后的直角改变量,定义为角应变或切应变,用γ表示。

一点在x-y方向、y-z方向z-x方向的切应变,分加别为γxy、γyz、γzx。

切应变以直角

减少为正,反之为负。

应变不是仅对弹性变形而言,ε（%）―试样标距部分伸长量,（mm）;L0―试样标距部分长度（mm）。

ε=ㄓL/L0。

应变和应力一样也是归一化的结果,即单位

长度的变形量。

不管是在弹性还是在塑性阶段都是一个衡量指标。

4.弹性模量（刚度）

弹性模量是指材料在外力作用下描述抵抗弹性变形能力的物理量,在拉伸试验中用E表示。

E表示了在比例极限内材料应力应变曲线的斜率。

E=ζ/ε。

5.ζp、ζe、ζs、ζb

ζp--比例极限,在ζp以下,材料的应力与应变呈线性关系,即ζp是材料呈比例关系的最大应力;

ζe--弹性极限,ζe是材料呈弹性关系的最大应力;

ζs--屈服极限,在屈服阶段应力不变而应变不断增加,这种现象叫屈服。

对应的应力ζs叫屈服极限。

低碳钢的屈服段有上下屈服点,做试验到达屈服点时,应变并不是一个恒定值,有一个应力惯性效应（上屈服点）和应变继续增加的小应力（下屈服点）阶段,形成了应力在上下屈服点间来回振荡的局面,你看到的图形是试验时应力应变仪纪录的结果。

ζb--强度极限,材料应力达到ζb后,即使外力不增加,变形继续增加,材料发生颈缩,很快断裂。

所以ζb是材料强度计算的重要指标。

在应力、应变图上,在应变坐标中,0-ζe为弹性阶段,ζe-ζs为屈服阶段,ζs-ζb为强化阶段,ζb-k为局部变形阶段。

6.屈强比概念

屈强比越小,构件万一超载时,产生塑性变形的时间越长,则离断裂的时间长,易发现和马上采取措施（如停机、换构件等）,即时间裕度大,可靠性高。

屈强比大,则屈服强度高,材料强度利用率高。

7.塑性指标

产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。

塑性的大小用伸长率δ和断面收缩率ψ表示。

伸长率δ的值随试样原始长度增加而减小。

所以,同一材料的短试样（Lo=5do）比长试样（Lo=10do）伸长率大20%左右。

用短试样和长试样测得的伸长率分别用δ5和δ10表示。

8.条件屈服强度

大多数金属材料在拉伸时没有明显的屈服现象,按GB228-87要求,取规定非比例伸长与原标距长度比为0.2%时的应力,记为ζp0.2,作为屈服强度指标,称为条件屈服强度,可用ζ0.2表示。

9.硬度

布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的使用如下:

布氏硬度因压痕面积较大,能反映出较大范围内被测金属的平均硬度,故试验结果较精确。

但因压痕较大,所以不宜测试成品或薄片金属的硬度。

洛氏硬度试验法的优点是操作迅速简便,由于压痕较小,故可在工件表面或较薄

的金属上试验。

同时,采用不同标尺,可测出从极软到极硬材料的硬度。

其缺点是因压痕较小,对组织较粗大且不均匀的

材料,测得的硬度不精确。

洛氏硬度虽可测极软到极硬的材料,但不同标尺的硬度值之间没有简单的换算关系,使用上很不方便。

维氏硬度与洛氏硬度试验相同,但其试验时所加载荷小,压入深度浅,故适用于

测试零件表面淬硬层及化学热处理的表面层（如渗氮层、渗碳层等）,同时维氏硬度是一个连续一致的标尺,试验时载荷可任意选择而不影响其硬度值的大小。

但其测定较麻烦,工作效率较低。

10.冲击韧度

①ak没有确切的力学意义,它表明在高应变速率时,材料的脆性发展趋势。

②一次冲击试验能灵敏地揭示材料的冶金及加工缺陷和产生的脆性。

③不同温度下的系列冲击试验,可揭示材料的低温脆化倾向（冷脆转变）。

④材料碳含量愈高脆性愈大。

⑤冲击试验得到广泛应用,但Ak、ak不能直接用于计算。

11.断裂韧度

在材料所承受的应力低于许用应力的情况下,突然发生的无明显塑性变形的脆性断裂,称为低应力脆断,即断裂韧度。

低应力脆断总是由材料中宏观裂纹的失稳扩展引起的,其大小可用应力强度因子KⅠ来描述。

12.疲劳破坏

许多机械零件如弹簧、轴、齿轮等,在工作时承受交变载荷,既使交变应力低于屈服强度,但经一定循环次数后便发生断裂。

疲劳破坏的主要特点:

①应力水平低,往往远低于ζs;②断裂前无明显形变。

对称弯曲循环疲劳极限用ζ-1表示。

①疲劳曲线（ζ~N）有明显的水平线段,则水平线段对应的应力为ζ-1;

②疲劳曲线没有明显的水平线段,则在规定的疲劳寿命内不发生疲劳破坏所对应的最大应力。

工件表面留存残余压应力时,工件产生表面拉应力时要先抵消表面压应力,所以表面拉应力幅度减小,表面疲劳强度由表面交变载荷幅和频率决定,故工件表面留存残余压应力时,材料表面疲劳极限提高。

13.高温蠕变

金属在高温长时间应力作用下,即使所加应力小于该温度下的屈服强度,也会逐渐产生明显的塑性变形直至断裂。