第一篇：淺談影響機械加工表面質量的因素及改進措施

江西冶金職業技術學院

機電一體化技術專業畢業設計（論文）

題 目: 淺談影響機械加工表面質量的因素及改進措施

系

(部)：

機電工程系

專業名稱：

機電一體化

姓

名：

張

麗

準考證號： 057010700806 班

級：

09機電自考本科班（專科）

指導老師：

肖 業 文

提交時間：

2012年4月3日

摘 要

部分的機械設備零件的破壞，總是從零件表面開始的。產品的性能，特別是它的可靠性和耐久度，在很大程度上決定于零件表面層的質量。研究機械加工表面質量，其目的就是為了掌握機械加工中各個工藝對加工表面質量影響的規律，以便利用這些規律來控制加工過程，最終達到改善產品質量、增強產品使用性能的目的。隨著工業技術的飛速發展,機器的使用要求越來越高,一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作,表面層的任何缺陷,不僅直接影響零件的工作性能,而且還可能引起應力集中、應力腐蝕等現象,將進一步加速零件的失效,這一切都與加工表面質量有很大關系。因而表面質量問題越來越受到各方面的重視。一臺機器在正常的使用過程中,由于其零件的工作性能逐漸變壞,以致不能繼續使用,有時甚至會突然損壞。其原因除少數是因為設計不周而強度不夠,或偶然事故引起了超負荷以外,大多數是由于磨損、受到外界介質的腐蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發生在零件的表面,或是從零件表面開始的。因此,加工表面質量將直接影響到零件的工作性能,尤其是它的可靠性和壽命。本文對機械加工表面質量進行了分析，指出了影響機械加工表面質量的因素，并提出了提高機械加工表面質量的措施，對工程實踐有一定的指導作用。

關鍵詞：機械加工 表面質量 改進措施

目 錄

前言………………………………………………… …........一、機械加工表面質量對產品性能的影響..................1.1面質量對耐磨性的影響...............................1.2表面質量對疲勞強度的影響...........................1.3表面質量對耐蝕性的影響...........................1.4表面質量對配合質量的影響.........................二、影響機械加工表面質量的因素..........................2.1切削加工..............................................2.2 表面層冷作硬化.........................................2.3表面層材料金相組織變化...............................2.4表面層殘余應力..........................................三、提高加工表面質量的措施....................................3.1 刀具方面...........................................3.2 工件材料方面.........................................3.3切削條件方面...............................................3.4 加工方法方面...............................................3.5減少加工表面層變形強化和殘余應力提高加工表面質量.....結語..............................................................致謝............................................................參考文獻.......................................................淺談影響機械加工表面質量的因素及改進措施 前言

機械加工表面質量，是指零件在機械加工后被加工面的微觀不平度，也叫粗糙度，其加工后的表面質量直接影響被加工件的物理、化學及力學性能。產品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質量。機械零件的破壞，一般總是從表面層開始的。一般而言，重要或關鍵零件的表面質量要求都比普通零件要高。這是因為表面質量好的零件會在很大程度上提高其耐磨性、耐蝕性和抗疲勞破損能力。研究機械加工表面質量的目的就是為了掌握機械加工中各種工藝因素對加工表面質量影響的規律，以便運用這些規律來控制加工過程，最終達到改善表面質量、提高產品使用性能的目的。

1．機械加工表面質量對產品性能的影響 1.1 表面質量對耐磨性的影響

零件磨損一般可分為三個階段，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發生分子粘接，磨損反而增加。因此，接觸面的粗糙度有一個最佳值，其值與零件的工作情況有關，工作載荷加大時，初期磨損量增大，表面粗糙度最佳值也加大。

1.2表面質量對疲勞強度的影響

金屬受交變載荷作用后產生的疲勞破壞往往發生在零件表面和表面冷硬層下面，因此，零件的表面質量對疲勞強度影響很大。表面粗糙度值愈大，在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應力集中，產生裂痕。表面粗糙度越大，表面的紋就越深，紋底半徑越小，抗疲勞破壞底能力就越差。

1.3表面質量對耐蝕性的影響

零件在潮濕的空氣或有腐蝕性的介質中工作時，常會發生化學腐蝕或電化學腐蝕?；瘜W腐蝕，是由于在粗糙表面的凹谷處容易積聚腐蝕性介質而發生化學反應；電化學腐蝕，是由于不同金屬材料的零件表面相接觸時，在表面的波峰處產生電化學作用而被腐蝕掉。因此，減小表面粗糙度值可以提高零件的耐腐蝕性。

零件在應力狀態下工作時．會產生應力腐蝕。表面冷作硬化或產生金相組織變化時，往往都會引起表面殘余應力，因而會降低沙子烘干機設備零件的耐腐蝕性。

1.4表面質量對配合質量的影響

表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質量。對于間隙配合，粗糙度值大會使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質。對于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實際過盈量減小，降低了配合件間的連接強度。因此，有配合要求的表面，必須規定較小的表面粗糙度。

2．影響機械加工表面質量的因素 2.1切削加工

刀具幾何形狀的復映刀具相對于工件作進給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復映。減小進給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度，合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質量以減小切削時的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。

工件材料的性質。加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好，金屬的塑性變形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料時，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙。

磨削加工影響表面粗糙度的因素。正像切削加工時表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。影響磨削表面粗糙的主要因素有：砂輪的粒度、砂輪的硬度、砂輪的修整磨削速度、磨削徑向進給量與光磨次數工件圓周進給速度與軸向進給量冷卻潤滑液。

影響加工表面層物理機械性能的因素。在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機械性能產生變化，最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應力的產生。由于磨削加工時所產生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴重，因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機械性能的變化會很大。

2.2表面層冷作硬化

冷作硬化及其評定參數。機械加工過程中因切削力作用產生的塑性變形，使品格扭曲、畸變，晶粒間產生剪切滑移，品粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會使表面層金屬的硬度和強度提高，這種現象稱為冷作硬化（或稱為強化）。表面層金屬強化的結果，會增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性，金屬的物理性質也會發生變化。被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩定狀態，只要一有可能，金屬的不穩定狀態就要向比較穩定的狀態轉化，這種現象稱為弱化。弱化作用的大小取決于溫度的高低、溫度持續時間的長短和強化程度的大小。由于金屬在機械加工過程中同時受到力和熱的作用，因此，加工后表層金屬的最后性質取決于強化和弱化綜合作用的結果。評定冷作硬化的指標有三項，即表層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h和硬化程度N。

式中H——加工后工件表面層顯微硬度

H0——加工前工件材料顯微硬度

影響冷作硬化的主要因素。切削刃鈍圓半徑增大，對表層金屬的擠壓作用增強，塑性變形加劇，導致冷硬增強。刀具后刀面磨損增大，后刀面與被加工表面的摩擦加劇，塑性變形增大，導致冷硬增強。切削速度增大，刀具與工件的作用時間縮短，使塑性變形擴展深度減小，冷硬層深度減小。切削速度增大后，切削熱在工件表面層上的作用時間也縮短，將使冷硬程度增加。進給量增大，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強。工件材料的塑性愈大，冷硬現象就愈嚴重。

2.3表面層材料金相組織變化

當被磨工件表面層溫度達到相變溫度以上時,表層金屬發生金相組織的變化,使表層金屬強度和硬度降低,并伴有殘余應力產生,甚至出現微觀裂紋,這種現象稱為磨削燒傷。在磨削淬火鋼時,可能產生以下三種燒傷:

回火燒傷:如果磨削區的溫度未超過淬火鋼的相變溫度,但已超過馬氏體的轉變溫度,工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉變成硬度較低的回火組織(索氏體或托氏體),這種燒傷稱為回火燒傷。

淬火燒傷:如果磨削區溫度超過了相變溫度,再加上冷卻液的急冷作用,表層金屬發生二次淬火,使表層金屬出現二次淬火馬氏體組織,其硬度比原來的回火馬氏體的高,在它的下層,因冷卻較慢,出現了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織(索氏體或托氏體),這種燒傷稱為淬火燒傷。

退火燒傷:如果磨削區溫度超過了相變溫度,而磨削區域又無冷卻液進入,表層金屬將產生退火組織,表面硬度將急劇下降,這種燒傷稱為退火燒傷。

改善磨削燒傷的途徑 :磨削熱是造成磨削燒傷的根源,故改善磨削燒傷由兩個途徑:一是盡可能地減少磨削熱地產生;二是改善冷卻條件,盡量使產生地熱量少傳入工件。

正確選擇砂輪;合理選擇切削用量;改善冷卻條件。

2.4表面層殘余應力

產生殘余應力的原因：

（1）切削時在加工表面金屬層內有塑性變形發生，使表面金屬的比容加大。由于塑性變形只在表層金屬中產生，而表層金屬的比容增大，體積膨脹，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止，因此就在表面金屬層產生了殘余應力，而在里層金屬中產生殘余拉應力。

（2）切削加工中，切削區會有大量的切削熱產生。

（3）不同金相組織具有不同的密度，亦具有不同的比容。如果表面層金屬產生了金相組織的變化，表層金屬比容的變化必然要受到與之相連的基體金屬的阻礙，因而就有殘余應力產生。

零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇：

零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關重要，因為最終工序在該工作表面留下的殘余應力將直接影響機器零件的使用性能。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。在交變載荷作用下，機器零件表面上的局部微觀裂紋，會因拉應力的作用使原生裂紋擴大，最后導致零件斷裂。從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮，該表面最終工序應選擇能在該表面產生殘余壓應力的加工方法。

3．提高加工表面質量的措施

通過前面的分析，我們知道影響表面粗糙度的因素有切削條件（切削速度、進給量、切削液）、刀具（幾何參數、切削刃形狀、刀具材料、磨損情況）、工件材料及熱處理、工藝系統剛度和機床精度等幾個方面。在了解了影響表面粗糙度的因素之后，我們必須根據需要降低加工表面的粗糙度，改善機械加工的表面質量。

3.1 刀具方面

在切削加工中,工件由于受到切削力和切削熱的作用,使表面層金屬的物理機械性能產生變化,最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應力的產生。由于磨削加工時所產生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴重,因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機械性能的變化會很大。為了減少殘留面積，刀具應采用較大的刀尖圓弧半徑、較小的副偏角或合適(=0)的修光刃或寬刃精刨刀、精車刀等。選用與工件材料適應性好的刀具材料，避免使用磨損嚴重的刀具，這些均有利于減小表面粗糙度。

3.2工件材料方面

工件材料性質中，對加工表面粗糙度影響較大的是材料的塑性和金相組織。對于塑性大的低碳鋼、低合金鋼材料，預先進行正火處理以降低塑性，切削加工后能得到較小的粗糙度。工件材料應有適宜的金相組織（包括狀態、晶粒度大小及分布）。加工塑性材料時,由刀具對金屬的擠壓產生了塑性變形,加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用,使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好,金屬的塑性變形愈大,加工表面就愈粗糙。加工脆性材料時,其切屑呈碎粒狀,由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點,使表面粗糙。

3.3切削條件方面

切削用量：切削塑性材料時，采用高速切削，可減小切削變形，且可以抑制積屑瘤的產生，有利于減小表面粗糙度；切削脆性材料時，切削速度對表面粗糙度影響不大。減小進給量f可降低殘留面積高度，減小表面粗糙度。但是，進給量f不能過小，否則刀刃由于切削厚度過小而無法切入工作，與工件發生強烈的擠壓和摩擦，反而使粗糙度值增大。以較高的切削速度切削塑性材料可抑制積屑瘤出現，減小進給量，采用高效切削液，增強工藝系統剛度，提高機床的動態穩定性，都可獲得好的表面質量。

3.4加工方法方面

1）、選擇合理的磨削參數：

在生產中比較可行的辦法是通過實驗來確定磨削參數。先按初步先定的磨削參數試磨，檢查工件表面熱損傷情況，據此調整磨削參數直至最后確定下來。另一種方法是在磨削過程中連續測量磨削區的溫度，然后控制磨削參數。

2）、選擇有效的冷卻方法：

選擇適宜的磨削液和有效的冷卻方法，如采用高壓大流量冷卻、內冷卻或為減輕高速旋轉的砂輪表面的高壓附著氣流的作用，有利于冷卻液能順利地噴注到磨削區。

主要是采用精密、超精密和光整加工。選用較小的徑向進給量，選用較大的砂輪速度和較小的軸向進給速度，工件速度應該低些，采用細粒度砂輪；精細修整砂輪工作表面，使砂輪上磨粒鋒利，也可達到較好的磨削效果。選擇適宜的磨削液能獲得低粗糙度表面。

3.5減少加工表面層變形強化和殘余應力提高加工表面質量

合理選擇刀具的幾何形狀，采用較大的前角和后角，并在刃磨時盡量減小其切削刃刃口半徑；使用刀具時，應合理限制其后刀面的磨損寬度；合理選擇切削用量，采用較高的切削速度和較小的進給量；加工時采用有效的切削液等，可減少加工表面層變形強化。

結 語

當零件表面存在殘余應力時，其疲勞強度會明顯下降，特別是對有應力集中或在有腐蝕性介質中工作的零件，影響更為突出。為此，應盡可能在機械加T中減小或避免產生殘余應力。但是，影響殘余應力產生的因素較為復雜?？偟恼f來，凡能減小塑性變形和降低切削溫度的因素都能使已加工表面的殘余應力減小。

此外，生產中常采用滾壓、擠（脹）孔、噴丸強化、金剛石壓光等冷壓加工方法來改善表面層材質的變化。通過這些措施在生產實踐中的應用，大大的提高了機械加工零件的表面質量，提高了產品的工作性能、可靠性、壽命。

致 謝

本論文設計在肖業文老師的悉心指導和嚴格要求下已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著李老師的心血和汗水，在我的畢業設計期間，肖老師為我提供了種種專業知識上的指導和一些富于創造性的建議，肖老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度使我深受感動，沒有這樣的幫助和關懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業設計。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意！

在臨近畢業之際，我還要借此機會向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們三年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得以體現，順利完成畢業論文。

同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。

我還要感謝同組的各位同學以及我的各位室友，在畢業設計的這段時間里，你們給了我很多的啟發，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！

參考文獻

[1]陳彥華．機械加工表面質量的影響因素[J]．中國新技術新產品，2009，(24)． [2]李凱云．機械加工表面質量對機器使用性能的影響[J]．汽車運用，2008，(1)． [3]余志娟，機械加工表面質量及影響因素探析[J]．裝備制造技術，2009，(6)． [4]鄭玉皎，機械加工表面質量的影響因素及其對策[J]，中國科技博覽，2009，(21)． [5]劉瑞芬．對機械加工表面質量的分析[J]．河北冶金，2006，(4)．

第二篇：影響機械加工表面質量的因素及改進措施（定稿）

影響機械加工表面質量的因素及改進措施

摘 要：機械加工制造的主要檢測指標就是加工精度的要求，對于機械加工表面質量水平直接決定了機械部件的使用方式和使用方法。為了有效保障機械加工表面性能滿足客戶的使用要求，保障設備順利運轉，需要加強加工表面影響因素分析，積極采取相對的解決策略。本文的分析思路主要分為三個步驟，首先是充分了解零件使用性能有影響的因素，然后對相關的情況進行總結，針對存在的問題，提出了有效的改進措施和對策，對于機械加工精準提升方面具有很大的現實借鑒意義。

關鍵詞：機械制造；表面性能；解決措施；加工部件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.015

機械加工表面方式對于零件加工性能的相關影響

1.1 表面質量對疲勞度的影響

（1）加工表面層硬化時間對機械零件的疲勞強度測試的影響。對零件進行硬化加工可以遏制現存裂紋的擴展以及形成新的裂紋。（2）部件加工表面施加壓力對疲勞強度的影響。其表面的參與壓力能夠使得零件具有相對穩定的疲勞強度，這主要是因為拉應力會讓零件表面原有的裂紋逐漸變大，這樣就可以大大降低零件表面的疲勞程度，同時拉應力還能夠有效的減小疲勞裂紋產生的速度，所以才能夠在一定程度上控制零件表面的疲勞強度。（3）零件表面的加工平滑性能對其疲勞程度測試的影響。在一定狀態下，疲勞裂紋的出現一般都集中在表面粗糙的最低點處。

1.2 表面加工程度對耐磨性的影響

機械部件表面加工精度的高低影響分為三個級別：（1）零件表面淬火硬化流程對其耐磨性的影響程度。之所以在零件加工過程中經常會在表面做淬火硬化的處理方式是因為這樣可以有效增大零件表面的硬度，最終使得其耐磨性得到提高。（2）零件加工面粗糙度有利于提升耐磨性能。任何零件表面都是有一定的粗糙性的，正因為如此，我們很容易得知，零件的兩個表面在接觸過程中，耐磨性能好的加工部件，對于不同器件之間的接觸面積越小，說明耐磨性能越好。

1.3 零件表面的質量對其耐腐蝕性的影響

對零件的耐腐蝕性有影響的因素非常多，其中表面的質量的影響程度非常大。零件表面的粗糙程度對于具有腐蝕性物質的聚集能力也是有影響的，比如在粗糙表面的低洼處更容易聚集這些腐蝕物，長期積累，腐蝕現象明顯，就會降低零件的耐腐蝕性。另外，之前提到的施壓壓力對零件耐腐蝕性也會有負面的影響，主要的影響過程是把原有腐蝕開裂處面積變大，使得化學腐蝕速率急劇增加。機械部件表面加工精度的影響因素分析

2.1 切削力以及切削熱對零件表面質量影響

由于切削零件的時候會受到相關作用的影響，零件表面的形態會發生很大的變化，這樣就使得零件出現冷卻硬化的現象了，這樣零件變形的概率會變小，也就是說抵抗零件變形的阻力增大了，零件整體的機械性能收到了改變。切削熱的產生在加工機械的過程中是不可避免的，如果產生的熱量過多并且超過了它本身能夠承受的程度，那么零件表面質量就會受到很大的影響，從而使得零件表面的硬度發生變化，同時還會產生參與拉應力，使得零件的表面質量受到很大的改變。

2.2 原始誤差對零件表面質量影響的程度

原始誤差對零件表面質量的影響還是非常大的，一般來說原始誤差存在的原因有兩個方面，首先是制造零件的機械設備本身存在誤差，另一個方面的原因是機械設備之間的相對位置擺放過程中產生一定的誤差，這樣就導致了最終零件具有誤差。，所以在今后的生產過程中，一定要注意這兩個方面對零件帶來的誤差，通過機械設備質量的提高以及操作人員技術水平的提高來減小零件的原始誤差，機械部件加工精度越高，整體質量越好，使用壽命越長。

2.3 零件表面質量與施壓壓力以及溫度的影響

切削是零件加工中必不可少的一道工序，但是切削過程會使得零件出現塑性變形的現象，具體來說就是零件表面與內部脫離，這樣的現象對導致零件表層的出現相對作用，同時還可能導致參與拉應力的產生，影響零件的整體質量。在機械加工時零件的表面層由于受切削熱的影響，零件基體溫度和表面層溫度間的溫度差變大，由于整體材料的熱縮系數不同，就會熱縮分離，產生變形、開裂的現象，進而嚴重影響零件的機械加工表面質量。提升機械工件表面加工水準的解決措施

3.1 優化的工藝流程，改善切削條件

選擇合理的切削條件以及制定科學的工藝流程是保證零件加工表面質量的關鍵與基礎。流程要滿足定位基準、設計基準統一重合的原則，便于裝夾定位，確保零件加工方法具有合理性的前提是制定科學準確的工藝流程，只有制定更加合理的工藝流程才能夠提高零件的整體質量。所以科學的切削速度、切削刀具角度以及適當的進給量等切削加工條件，才能有效地確保零件的表面機加工質量。

3.2 運用更加先進加工工藝來降低原始誤差

在加工機械零件時可以對先進的加工技術進行積極的引進，利用誤差預防技術以及補償技術來使得零件加工品質得以有效的，提升加工精準性，降低加工誤差引發的表面質量問題。利用更加先進的設備，與此同時，引進更加科學的工藝，只有做到這兩點才能夠提高零件的制造能力，還能夠改善原有加工工藝帶來的不足之處，通過均始化原始誤差和原始誤差轉移方式來減少主要原始誤差的影響，誤差雖然是不可避免的，但是可以通過更換加工設備，使用先進的加工技術來不斷改善傳統加工誤差的影響。

3.3 降低機械零件的殘余應力和表面層熱變形對質量的影響

加工零部件時，要結合設備的性能要求，建立加工指標規劃設計，在提升表面性能方面，可以純化機械部件材料組成，減少熱縮現象對于材料性能的影響，改善切削液的加入方式和使用流程，降低殘余應力產生的裂痕。除此之外，在制造零件的過程中，還可以利用相關的制造工藝零件來使得自身表面質量得以有效的改善，增強工件表面材料性能的穩定性，進而減小在加工零件時產生的表面層熱變形與殘余應力。結語

要想保證機械設備能進行正常運轉，必須使機械零件具有良好的工作性能。所以，在加工機械的過程中對影響其表面質量的關鍵性因素要進行重點分析，并且要采取行之有效的措施，從而提高我國的機械加工表面的技術水平，使得我國生產零件的整體質量得到進一步的提高，推動我國制造業在全球化的競爭中脫穎而出，最終促進我國社會經濟的發展和綜合國力的提高。

參考文獻：

[1]肖英軍.影響機械加工表面質量的因素及改進措施[J].科技創業家，2014（03）：72.

第三篇：機械加工的表面質量

題目部分，(卷面共有57題,90.0分,各大題標有題量和總分)

一、單項選擇題(30小題,共30.0分)1．(1分)通常用（）系數表示加工方法和加工設備，勝任零件所要求加工精度的程度。A、工藝能力

B、誤差復映

C、誤差傳遞

2．(1分)下述刀具中,（）的制造誤差會直接影響加工精度。A、內孔車刀

B、端面銑刀

C、鉸刀

D、浮動鏜刀塊 3．(1分)零件的加工精度包括:（）A、尺寸公差、形狀公差、位置公差 B、尺寸精度、形狀精度、位置精度

4．(1分)磨削淬火鋼時在下列工作條件下可能產生哪種形式的磨削燒傷：（1）在磨削條件（用切削液)（）;（2）重磨削條件（不用切削液）（）;（3）中等磨削條件（）；（4）（）輕磨削條件（）。

A、淬火燒傷

B、回火燒傷

C、退火燒傷

D、不燒傷。

5．(1分)為保證小粗糙度磨削表面的質量及生產率，在下列各種影響因素中對磨削過程起支配作用的主要是（）: A、具有精密加工的設備及環境 B、合理選用磨削用量

C、合理選用砂輪并精細修正砂輪 D、良好的冷卻和潤滑

6．(1分)光整加工方法的工藝特點主要是（）

A、不用砂輪磨削，采用細粒度磨料或磨具進行微量切削和擠壓、拋光，主要是提高加工表面質量

B、磨具和工件間有一定的壓力和復雜的相對運動，因此對機床的成形運動和工具精度有一定的要求

C、余量很小但能糾正前工序加工表面的形狀誤差及相互位置誤差 D、生產效率較高，加工成本較低，各種生產批量均可使用 7．(1分)表面冷壓強化工藝屬于下列何種加工方法（）: A、精密加工工藝

B、無屑光整加工工藝

C、少切屑光整加工工藝

8．(1分)加工過程中若表面層以冷塑性變形為主，則表面層產生（）應力；若以熱塑性變形為主，則表面層產生（）應力；若以局部高溫和相變為主，則加工后表面層產生（）應力

A、拉應力

B、壓應力

C、無應力層。9．(1分)機械加工中的振動，按其產生的原因可分為三種，試指出各種振動類型的能量特性：（1）自由振動（）；（2）受迫振動（）；（3）自激振動（）； A、在外界周期性干擾力待續作用下的持續振動

B、只有初始干擾力的作用、振動中再也沒有能量輸入，故為衰減振動

C、維持振動的交變力是振動系統在自身運動中激發出來的，從而引起系統的持續振動 10．(1分)動剛度是衡量系統抗振性的重要指標，一般應以哪項參數作為系統動剛度指標（）? A、不同阻尼下產生單位振幅的振動時．所需的激振力大小 B、不同頻率下產生單位振幅的振動時，所需的激振力大小 C、諧振時的最小剛度值

D、固有頻率、阻尼率、等效靜剛度k 11．(1分)受迫振動系統在共振區消振最有效的措施是（）A、增大系統剛度

B、增大系統阻尼

C、增大系統質量

12．(1分)在接觸零件間施加預緊力，是提高工藝系統（）的重要措施。A、精度

B、強度 C、剛度

D、柔度

13．(1分)在一般磨削加工過程中，若熱因素起主導作用，工件表面將產生（）。A、拉伸殘余應力 B、壓縮殘余應力

14．(1分)尺寸精度、形狀精度、位置精度之間的聯系是（）A、形狀公差<尺寸公差<位置公差 B、位置公差<形狀公差<尺寸公差

C、尺寸公差<形狀公差<位置公差 D、形狀公差<位置公差<尺寸公差

15．(1分)一個完整的工藝系統由（）A、機床、夾具、刀具和量具構成 B、機床、夾具、刀具和工件構成 C、機床、量具、刀具和工件構成

16．(1分)傳動比小，特別是傳動鏈末端地傳動副的傳動比小，則傳動鏈中其余各傳動元件誤差對傳動精度的影響就（）A、越小 B、越大

17．(1分)夾具誤差對加工表面的位置誤差影響最大，精加工夾具一般可取工件上相應尺寸或位置公差的（）A、1/2~1/3 B、1/5~1/10 18．(1分)車削加工時主軸的三種回轉運動誤差中（）會造成工件的圓度誤差。A、純徑向跳動

B、純軸向跳動

C、傾角擺動

19．(1分)磨削光軸時，若切削條件相同，哪種工件材料磨削后表面粗糙度?。ǎ?？ A、20鋼

B、45鋼

C、鑄鐵

D、銅

20．(1分)在臥式鏜床上，精鏜車床尾架長孔時，為減小粗糙度一般應先考慮采用哪種工藝措施較有效（）? A、對工件材料先進行正火，調質等熱處理 B、增大刀尖圓弧半徑和減少付偏角 C、使用潤滑性能良好的切削液

D、采用很高的切削速度并配合較小的進給量 21．(1分)機械加工過程中，無周期性外力作用下，由系統內部產生的周期性振動稱為（）。A、強迫振動

B、負摩擦振動

C、自激振動

22．(1分)為避免磨削燒傷，又要使表面粗糙度降低，可以（）。A、同時提高V工和V砂

B、采用較大磨削深度

23．(1分)那一種加工方法是一種典型的易產生加工表面金相組織變化的加工方法?（）。A、車削

B、銑削

C、鉆削

D、磨削 24．(1分)機械加工表面質量的內容是:（）。

A、幾何形狀誤差、表層金屬力學物理性能和化學性能 B、波度、紋理方向、傷痕、表面粗糙度、金屬物理性能 C、表面粗糙度、表層金屬力學物理性能和化學性能 D、波度、紋理方向、表面粗糙度、表層金屬力學物理性能 25．(1分)機械零件的破壞一般總是（）。A、從表面層開始的 B、從里層開始的

26．(1分)對于同樣的材料,金相組織越是粗大,切削加工后的表面粗糙度的值越是（）。A、越大 B、越小

27．(1分)在相同的磨削條件下，砂輪的粒度號越大表面粗糙毒就（）。A、越大 B、越小

28．(1分)砂輪的速度越高，就有可能使表層金屬塑性變形的傳播速度大于切削速度，磨削表面的粗糙度值將明顯（）。A、增大 B、減小

29．(1分)工件速度增加，磨削表面的粗糙度值將（）。A、增大 B、減小

30．(1分)在車床靜剛度曲線中,加載曲線與卸載曲線（）A、重合B、不重合

二、填空題(22小題,共35.0分)1．(2分)在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變，稱為（）；或者加工誤差按一定規律變化，稱為（）。

2．(1分)在刨削加工時，加工誤差的敏感方向為（）方向。3．(2分)零件的加工質量包含零件的（）和（）。

4．(1分)加工盤類工件端面時出現近似螺旋表面是由于（）造成的。

5．(1分)在車床上加工細長軸，一端用三爪卡盤裝夾，另一端用固定頂尖，工件出現彎曲變形的原因一是細長工件剛度較差，在切削力作用下產生彎曲；二是由于（）。6．(2分)在車床上加工細長軸，一端用三爪卡盤裝夾，另一端用固定頂尖，試分析采取克服彎曲變形的措施是（）、（）。7．(3分)機床導軌導向誤差可分為：水平直線度、（）、（）、（）。8．(1分)在車削加工時，加工誤差的敏感方向為（）方向 9．(2分)分析影響機械加工因素的方法有（）、（）。

10．(2分)在順序加工加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變，稱為（）；或者加工誤差按一定規律變化，稱為（）。11．(2分)零件的加工質量包含零件的（）和（）。12．(3分)機床主軸回轉軸線的運動誤差可分解為（）、（）、（）。13．(1分)工件表層殘余應力的數值及性質主要取決于工件的（）（最終、最初）工序的加工方法。

14．(1分)（）加工是一種典型的易產生，金相組織變化的加工方法。15．(3分)加工表面質量中，表面層金屬的物理性能和化學性能包含：（）、（）、（）。

16．(1分)機械加工過程中，在周期性外力作用下，產生的周期性振動稱為（）。17．(2分)機械加工中的振動有（）振動和（）振動。

18．(1分)為減少切削加工后的表面的粗糙度值,常在精加工前進行調質等處理,目的在于（）。19．(1分)磨削碳素工具鋼時，熱因素的作用比磨削工業鐵明顯,表層金屬產生的（）殘余應力的傾向比磨削工業鐵大。

20．(1分)在機械加工過程中，當表面層金屬發生形態變化、體積變化或金相組織變化時，將在表面層的金屬與其基體間產生相互平衡的（）。

21．(1分)磨削時磨削液若能直接進入磨削區，對磨削區進行充分冷卻，能有效的防止（）現象產生。

22．(1分)在一般磨削加工過程中，若塑性變形起主導作用，工件表面將產生（）拉伸、壓縮）殘余應力

三、簡答題(5小題,共25.0分)1．(5分)表面質量的含義包括那些主要內容？為什么機械零件的表面質量與加工精度有同等重要的意義？

2．(5分)表面粗糙度與加工精度有什么關系？ 3．(5分)為什么有色金屬用磨削加工得不到低表面粗糙度？通常為獲得低表面粗糙度的加工表面應采用哪些加工方法？若需要磨削有色金屬，為提高表面質量應采取什么措施？ 4．(5分)為什么會產生磨削燒傷及裂紋？它們對零件的使用性能有何影響？減少磨削燒傷及裂紋的方法有哪些？ 5．(5分)機械加工過程中為什么會造成被加工零件表面層物理力學性能的改變？這些變化對產品質量有何影響？

====================答案==================== 答案部分，(卷面共有57題,90.0分,各大題標有題量和總分)

一、單項選擇題(30小題,共30.0分)1．(1分)[答案] A 2．(1分)[答案] C 3．(1分)[答案] B 4．(1分)[答案]（1）A（2）C（3）B（4）D 5．(1分)[答案] C 6．(1分)[答案] A 7．(1分)[答案] B 8．(1分)[答案] BAA 9．(1分)[答案]（1）B（2）A（3）C 10．(1分)[答案] C 11．(1分)[答案] B 12．(1分)[答案] C 13．(1分)[答案] A 14．(1分)[答案] D 15．(1分)[答案] B 16．(1分)[答案] A 17．(1分)[答案] A 18．(1分)[答案] A 19．(1分)[答案] B 20．(1分)[答案] B 21．(1分)[答案] C 22．(1分)[答案] A 23．(1分)[答案] D 24．(1分)[答案] B 25．(1分)[答案] A 26．(1分)[答案] A 27．(1分)[答案] B 28．(1分)[答案] B 29．(1分)[答案] A 30．(1分)[答案] B

二、填空題(22小題,共35.0分)1．(2分)[答案] 常值系統誤差

變值系統誤差 2．(1分)[答案] 垂直方向（z方向）3．(2分)[答案] 加工精度

表面質量 4．(1分)[答案] 主軸端面圓跳動 5．(1分)[答案] 采用死頂尖，工件在切削熱作用下的熱伸長受阻而產生的彎曲。6．(2分)[答案] 采用浮動頂尖

大進給量反向切削 7．(3分)[答案] 垂直直線度

扭曲（前后導軌平行度）

導軌與主軸軸線平行度 8．(1分)[答案] 水平

9．(2分)[答案] 單因素法

統計分析法

10．(2分)[答案] 常值系統誤差

變值系統誤差 11．(2分)[答案] 機械加工精度

表面質量 12．(3分)[答案] 徑向圓跳動

端面圓跳動

傾角擺動 13．(1分)[答案] 最終

14．(1分)[答案] 磨削

15．(3分)[答案] 冷作硬化

金相組織

殘余應力 16．(1分)[答案] 強迫振動

17．(2分)[答案] 強迫振動

自激（顫振）18．(1分)[答案] 得到均勻細密的晶粒組織和較高的硬度 19．(1分)[答案] 拉伸

20．(1分)[答案] 殘余應力

21．(1分)[答案] 燒傷

22．(1分)[答案] 壓縮

三、簡答題(5小題,共25.0分)1．(5分)[答案] 加工表面質量包括：表面的幾何形狀(主要為表面粗糙度和表面波度)；表面層的物理機械性能(主要為加工硬化，殘余應力和金相組織)。機器零件加工后表面層的狀態會影響零件的使用性能，使用壽命及工作可靠性，從而影響產品質量。因此要根據產品的工作要求，訂出合適的表面質量與加工精度。2．(5分)[答案] 零件的精度與表面粗糙度有密切的關系。一定的精度應有相應的粗糙度，如果表面粗糙度值太大，則尺寸難于準確測量，尺寸精度將無法保證。因此要進行有效的尺寸控制。3．(5分)[答案] 由于有色金屬材料塑性大，導熱好，故磨削時工件表面層的塑性變形大，溫升高，且磨屑易堵塞砂輪，因此加工表面經常磨不光。

通常采用高速警車或金剛鏜的方法來加工低粗糙度的有色金屬零件。

若需要磨削有色金屬，可利用合金元素使有色金屬的韌性下降，以減小磨削表面的粗糙度。4．(5分)[答案] 磨削加工時，磨削熱使表面溫升過高，對已淬火的鋼件會引起金相組織的變化，使表層的硬度、強度比加工前明顯降低，同時在表層產生拉應力，當拉應力超過材料的屈服極限會產生裂紋，嚴重影響零件的使用性能。磨削燒傷與表層溫升有十分密切關系，因此減輕燒傷的根本途徑是減少磨削熱和改善散熱條件，如合理選擇砂輪，正確選擇磨削用量，并有效利用冷卻系統。5．(5分)[答案] 機械加工過程中由于切削力、切削熱的作用，是加工表面層產生塑性變形，加工中表面層產生的高溫或大的溫度梯度，以及在已加工表面上發生的化學反應等，使表面層的顯微硬度，金相組織及殘余應力分布都會發生變化，如冷硬、磨削燒傷、裂紋等，都會造成加工表面層物理機械性能的改變，從而影響零件的耐磨性，抗疲勞強度，抗腐蝕能力及精度穩定性等產品質量。

第四篇：影響機械加工表面粗糙度的幾個因素及措施[定稿]

職教類

影響機械加工表面粗糙度的幾個因素及措施

摘要：表面粗糙度是零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，它是評價零件的一項重要指標。一般說來，它的波距和波高都比較小，是一種微觀的幾何形狀誤差。對機械加工表面，表面粗糙度是由切削時的刀痕，刀具和加工表面之間的摩擦，切削時的塑性變形，以及工藝系統中的高頻振動等原因所造成的。表面粗糙度是檢驗零件質量的主要依據，它的選擇直接關系到生產成本、產品的質量、使用壽命。

關鍵詞：機械加工

表面粗糙度

提高措施

隨著工業技術的飛速發展，機器的使用要求越來越高，一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作，表面層的任何缺陷，不僅直接影響零件的工作性能，而且還可能引起應力集中、應力腐蝕等現象，將進一步加速零件的失效，這一切都與加工表面質量有很大關系。因而表面質量問題越來越受到各方面的重視。

一、機械加工表面粗糙度對零件使用性能的影響

表面粗糙度對零件的配合精度，疲勞強度、抗腐蝕性，摩擦磨損等使用性能都有很大的影響。

1、表面質量對零件配合精度的影響

（1）對間隙配合的影響

由于零件表面的凹凸不平，兩接觸表面總有一些凸峰相接觸。表面粗糙度

過大，則零件相對運動過程中，接觸表面會很快磨損，從而使間隙增大，引起配合性質改變，影響配合的穩定性。特別是在零件尺寸和公差小的情況下，此影響更為明顯。

(2)對過盈配合的影響

粗糙表面在裝配壓入過程中，會將相接觸的峰頂擠平，減少實際有效過盈量，降低了配合的連接強度。

2、表面質量對疲勞強度的影響

零件表面越粗糙，則表面上的凹痕就越深明，產生的應力集中現象就越嚴重。當零件受到交變載荷的作用時，疲勞強度會降低，零件疲勞損壞的可能性增大。

3、表面質量對零件抗腐蝕性的影響

零件表面越粗糙，則積聚在零件表面的腐蝕氣體或液體也越多，且通過表面的微觀凹谷向零件表層滲透，形成表面銹蝕。

4、表面質量對零件摩擦磨損的影響

兩接觸表面作相對運動時，表面越粗糙，摩擦系數越大，摩擦阻力越大，因摩擦消耗的能量也越大，并且還影響零件相對運動的靈活性。此外，表面越粗糙，兩配合表面的實際有效接觸面積越小，單位面積壓力越大，更易磨損。

此外，表面粗糙度還影響零件的接觸剛度、密封性能、產品的美觀和表面涂層的質量等。因此，提高產品的質量和壽命應選取合理的表面粗糙度。

二、影響表面粗糙度的因素及措施

1、切削加工影響表面粗糙度的因素

在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復映。減小

進給量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度。合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質量以減小切削時的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。

2、工件材料的性質

加工塑性材料時，由于刀具對金屬的擠壓產生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。加工脆性材料時，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙度值加大。

3、切削用量

（1）進給量?影響

采用較小的進給量?，加工表面殘留面積高度較小，對減小粗糙度Ra值有利。

（2）切削速度υ的影響

切削塑性材料，當切削速度υ小于5 m／min或大于100 m／min時，不易產生積屑瘤，對減小粗糙度Ra值有利。當切削速度υ在20--25 m／min，且切削溫度約為300oC時，切屑與刀具前刀面摩擦系數最大，此時積屑瘤高度最大，使粗糙度Ra值增加。

（3）切削深度αp影響

切削深度αp比進給量?和切削速度υ對粗糙度Ra值的影響要小。當αp減小時，切削力減小，不易產生振動，對減小粗糙度Ra值有利。

4、磨削加工影響表面粗糙度的因素

像切削加工時表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也

是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。影響磨削表面粗糙的主要因素有：(1)砂輪的粒度；(2)砂輪的硬度；(3)砂輪的修整；(4)磨削速度；(5)磨削徑向進給量與光磨次數；(6)工件圓周進給速度與軸向進給量；(7)冷卻潤滑液。

三、提高表面粗糙度的措施

1、減小切削加工表面粗糙度的措施

(1)刀具方面：在工藝系統剛度足夠時，采用較大的刀尖圓弧半徑re，較小副偏角k＇r，使用長度比進給量稍大一些的k＇r=0的修光刃；采用較大的前角r。加工塑性的材料，提高刀具的刃磨質量，減小刀具前、后刀面的粗糙度數值，使其不大于Ra1.25μm；選用與工件親和力小的刀具材料；對刀具進行氧、氮化處理；限制副刀刃上的磨損量；選用細顆粒的硬質合金做刀具等。

(2)工件方面：應有適宜的金相組織(低碳鋼、低合金鋼中應有鐵素體加低碳馬氏體、索氏體或片狀珠光體，高碳鋼、高合金鋼中應有粒狀珠光體)；加工中碳鋼及中碳合金鋼時若采用較高切削速度，應為粒狀珠光體；若采用較低切削速度，應為片狀珠光體組織。合金元素中碳化物的分布要細勻；易切鋼中應含有硫鉛等元素；對工件進行調質處理，提高硬度，降低塑性；減小鑄鐵中石墨的顆粒尺寸等。

(3)切削條件方面：以較高的切削速度切削塑性材料；減小進給量；采用高效切削液；提高機床的運動精度，增強工藝系統剛度；采用超聲波振動切削加工等。

2、減小磨削加工表面粗糙度參數值的措施

(1)砂輪特性方面：采用細粒度砂輪；提高磨粒切削刃的等高性；根據工件材料、磨料等選擇適宜的砂輪硬度；選擇與工件材料親和力小的磨料；采用適宜的彈性結合劑的砂輪，采用直徑較大的砂輪；增大砂輪的寬度等。

(2)砂輪修整方面：金剛石的耐磨性、刃口形狀、安裝角度應滿足一定要求；選擇適當的修整用量。

(3)磨削條件方面：提高砂輪速度或降低工作速度，使V砂/V工的比值增大；采用較小的縱向進給量、磨削深度，最后進行無進給光磨。正確選用切削液的種類、濃度比、壓力、流量和清潔度等；提高砂輪的平衡精度；提高主軸的回轉精度、工作臺運動的平衡性及整個工藝系統的剛度。

四、結 論

由于機械加工表面對機器零件的使用性能如耐磨性、接觸剛度、疲勞強度、配合性質、抗腐蝕性能及精度的穩定性等有很大的影響，因此對機器零件的重要表面應提出一定的表面粗糙度要求。由于影響表面粗糙度的因素是多方面的，因此應該綜合考慮各方面的因素，對表面粗糙度根據需要提出比較經濟適用的要求。

第五篇：影響模具零件表面質量的因素及改善措施

重慶工業職業技術學院

影響模具零件表面質量的因素及改善措施

彭

磊

摘要： 模具零件的表面質量對模具的使用性能有很大影響, 如何使工件的表面質量達到要求, 如何減小各因素對工件表面質量的影響,就成為必須考慮的問題, 本文通過對影響模具零件表面質量的因素進行分析,并提出提高工件表面質量的措施。

關鍵詞： 模具零件

表面質量

影響因素

模具零件的表面質量, 是指模具零件經過加工后的表面層狀態, 它包括表面粗糙度, 表面層的加工硬化, 表面層的金相組織狀態及表面層的殘余應力等;而模具的失效是個別的零件的失效造成的, 其根本原因是零件喪失了其應具備的使用性能, 而研究與生產實踐表明, 零件的失效大都從表面開始, 零件表面質量的高低是決定其使用性能的重要因素, 因此,正確地理解零件表面質量內涵, 改善表面質量,提高產品使用性能 有重要意義。.影響表面粗糙度的因素及改進措施

(1).切削加工中的影響

切削加工后的表面粗糙度主要取決于切削殘留面積的高度。根據切削原理,影響切削殘留面積高度H的因素,主要包括刀尖圓弧半徑rε、主偏角kr副偏角kr＇及進給量f。此外,切削過程中的塑性變形,摩擦,積屑瘤,鱗刺,振動對加工表面粗糙度的影響也很大。

為減小切削加工后的表面粗糙度值,可采取如下措施: 1)合理選擇切削速度, 因為在一定的切削速度范圍內容易產積屑瘤或鱗刺;減小進給量, 可降低殘留面積高度。

2)合理選擇刀具材料, 適當增大刀具前角, 可抑制積屑瘤和鱗刺生長;選擇較大刀尖圓弧半徑, 減小主副偏角,均可減少殘留面積。

3)合理選擇切削液, 切削液在加工過程中能降低切削區的溫度, 減少刀刃與工件的摩擦, 從而減少了切削過程中的塑性變形, 對降低表面粗糙度值有很大作用。

4)必要時, 在加工前驪零件進行正火, 調質熱處理, 以提高硬度, 降低塑性和韌性。

(2).磨削加工中的影響

磨削加工表面是由砂輪表面上的磨?？坛龅臒o數細小的刻痕或溝槽所組成的。磨削加工的表面粗糙度是由刻痕幾何因素和表面層金屬的塑性變形決定的。若單位面積上的刻痕越多,即通過單位面積的磨粒越多,且刻痕細密均勻,則表面粗糙度數值越小。此外,砂輪的磨削速度比一般切削加工的速度高,磨粒在工件表面滑擦,磨削區溫度很高,工件表層金屬的金相組織發生變化形成表面燒傷,出現較大的塑性變形,使表面粗糙度值增大。

減少磨削加工后的表面粗糙度值, 可采取以下措施: 1)提高砂輪線速度, 因為速度高就有可能使表層金屬來不及變形，致使表層金屬的塑性變形減小，磨削表面的粗糙度值也明顯減小。2)磨削深度對表層金屬塑性變形的影響很大。減少磨削深度, 能降抵表面粗糙度值。

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3)合理選擇砂輪, 通常, 砂輪粒度取46# ~ 60#為宜。選擇中軟砂輪, 磨鈍了的磨粒能及時脫露出新的磨粒繼續切削, 工件表面能獲得較小的表面粗糙度值。4)經常仔細修整砂輪, 適當增加光磨次數。

5)檢查并保持切削液的清潔, 對磨削加工來說, 切削液的作用十分重要, 對降低磨削力, 溫度及砂輪磨損都有良好的效果, 有利于減少表面粗糙度值。

2.影響表層金屬力學物理性能的因素及改進措施

(1)加工表面層的冷作硬化

硬化程度取決于產生塑性變形的力和變形速度以及切削溫度。切削速度和進給量對硬化影響較大, 刀具刃中磨損也會對硬化產生很大影響。此外, 工件材料的塑性越大, 冷作硬化程度也越嚴重。

減小冷作硬化, 可采用如下方法和措施: 1)減小進給量和切削深度, 提高切削速度, 可降低切削力, 使塑性變形減小, 從而輕冷作硬化的程度。

2)適當增大刀具前角和后角, 減小刃口圓弧半徑, 使切削刃保持鋒利, 硬化程度也會減輕。

3)工件選用含碳量稍高的材料, 含碳量越高, 強度越高, 其塑性變形越小, 冷作硬化程度越小。

4)磨削時, 減慢工件轉速, 增加對工件熱作用時間, 可弱化塑性變形, 使冷作硬化程度減小。

(2)表層金屬的金相組織變化

磨削加工表面金相組織的變化。機械加工過程中，在工件的加工區及其鄰近的區域，溫度會急劇升高。當溫度升高到超過工件材料金相組織變化的臨界點時，就會發生金相組織變化。對于一般的切削加工方法，通常不會上升到如此高的程度。但在磨削加工時，不僅磨削比壓特別大，且磨削速度也特別高，切除金屬的功率消耗遠大于其他加工方法。加工所消耗能量的絕大部分都要轉化為熱量，這些熱量中的大部分(約80%)將傳給被加工表面，使工件表面具有很高的溫度。對于已淬火的鋼件，很高的磨削溫度往往會使表層金屬的金相組織產生變化，使表層金屬硬度下降，使工件表面呈現氧化膜顏色，這種現象稱為磨削燒傷。磨削加工是一種典型的容易產生加工表面金相組織變化的加工方法，在磨削加工中的燒傷現象，會嚴重影響零件的使用性能。

改善磨削燒傷的措施: 1)合理選用磨削用量。以平磨為例來分析磨削用量對燒傷的影響。磨削深度對磨削溫度影響極大;加大橫向進給量對減輕燒傷有利，但增大橫向進給量會導致工件表面粗糙度值變大，因而，可采用較寬的砂輪來彌補;加大工件的回轉速度，磨削表面的溫度升高，但其增長速度與磨削深度的影響相比小得多。從減輕燒傷而同時又盡可能地保持較高的生產率考慮，在選擇磨削用量時，應選用較大的工件回轉速度和較小的磨削深度。

2)正確選擇砂輪, 根據所加工工件材料, 合理選擇砂輪粒度, 硬度, 組織, 結合劑。若砂輪粒度太細, 硬度高, 組織太密, 結合劑無彈性, 易出現燒傷。此外, 為降低磨削區溫度, 在砂輪的孔隙內可浸入像石蠟類潤滑物質。

3）改善冷卻措施, 切削液直接進入磨削區可帶走大量的熱量, 避免產生燒傷。

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(3)表層金屬的殘余應力

表層金屬產生殘余應力的原因是：機械加工時，在加工表面的金屬層內有塑性變形產生，使表層金屬的比體積增大。由于塑性變形只在表面層中產生，而表面層金屬的比體積增大和體積膨脹，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻礙，這樣就在表面層內產生了壓縮殘余應力，而在里層金屬中產生拉伸殘余應力。當刀具從被加工表面上切除金屬時，表層金屬的纖維被拉長，刀具后刀面與已加工表面的摩擦又加大了這種拉伸作用。刀具切離之后，拉伸彈性變形將逐漸恢復。而拉伸塑性變形則不能恢復。表面層金屬的拉伸塑性變形，受到與它相連的里層未發生塑性變形的金屬的阻礙，因此就在表層產生壓縮殘余應力，而在里層金屬中產生拉伸殘余應力。

減小殘余應力的措施:

如適當提高切削速度, 增大刀具前角, 減小刃口圓弧半徑, 合理選擇冷卻液, 從而使殘余應力減小。提高表面質量的其他方法:

1)滾壓加工

滾壓加工是在常溫狀態下, 通過滾珠或滾輪對金屬表面進行滾壓, 從而改善工件表面的微觀幾何形狀的方法。

2）擠壓加工 擠壓加工是利用經過研磨的、具有一定形狀的超硬材料(金剛石或立方氮化硼)作為擠壓頭，安裝在專用的彈性刀架上，在常溫狀態下對金屬表面進行擠壓。擠壓后的金屬表面粗糙度值下降，硬度提高，表面形成壓縮殘余應力，從而提高了表面抗疲勞強度。

3)噴丸強化 噴丸強化是利用大量高速運動的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產生冷硬層和壓縮殘余應力，可顯著提高零件的疲勞強度和使用壽命。

總結 : 模具零件的表面質量與其使用性能密切相關, 因此, 在模具制造中, 要注重細節, 盡可能地減小誤差: 還要從經濟效益等方面考慮, 在保證質量的同時又不造成不必要的浪費。

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重慶工業職業技術學院

參

考

文

獻 湯忠義主編.模具制造工藝.北京: 中國勞動社會保障出版社出版, 2005 2 張錚主編.模具設計與制造實訓指導.北京: 電子工業出版社, 2000 3 程培源主編.模具壽命與材料.北京: 機械工業出版社, 1999 4 張魯陽主編.模具失效與防護.北京: 機械工業出版社, 1998 5 許發樾主編.模具標準應用手冊.北京: 機械工業出版社, 1994

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