機加工件表面質(zhì)量控制的注意事項,機械工程論文

機加工件表面質(zhì)量控制的注意事項,機械工程論文在市場經(jīng)濟中,企業(yè)要在競爭中處于不敗之地,靠的就是高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品.機械設計工作的重要性,不僅在于它是生產(chǎn)技術準備工作的第一步,而且還在于它將嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和成本,固然影響產(chǎn)品成本的因素很多,但主要與設計、制造和原料有關.1機械設計中對材料的選擇在機械零件的設計與制造經(jīng)過中,材料選擇能否得當,直接影響到零件的使用性能、使用壽命及制造成本.當碰到零件的材料選擇問題時,一般都是參考一樣零件或類似零件的用材方案,選擇一種傳統(tǒng)上使用的材料〔這種方式方法稱為經(jīng)歷體驗選材法〕。當無先例可循,同時對材料的性能〔如耐腐蝕性能等〕又無特殊要求時,他們僅僅根據(jù)簡單的計算和手冊提供的數(shù)據(jù),信手選定一種較萬能的材料.而在實際工作中很多機械工程師,經(jīng)常把零件的材料選擇看成一種簡單而不太重要的任務.1.1機械零件材料的選擇應知足基本要求1.1.1使用性能要求材料在使用經(jīng)過中的表現(xiàn),即便用性能,是選材時應考慮知足的根本要求.不同零件所要求的使用性能是很不一樣的,有的零件主要要求高強度,有的則要求高的耐磨性,有的甚至無嚴格的性能要求,僅僅要求有美麗的外觀.因而,在選材時,首要的任務就是準確地判定零件所要求的主要使用性能.1.1.2工藝性能要求材料的工藝性反映的是材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力,即要求所選材料在加工制造時首先能夠造出成品來,并且能夠便于制造、同時必須保證質(zhì)量.1〕熱加工工藝性能熱加工工藝性能主要指鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和熱處理性能.2〕切削加工性能金屬的切削加工性能一般用刀具耐用度為60min時的切削速度V60來表示,V60越高,則金屬的切削性能越好.1.1.3經(jīng)濟性能要求零件材料的選擇要以最小的消耗損費獲得最大的經(jīng)濟效益.同時,在知足使用性能的前提下,選用材料還應注意盡量降低零件的總成本.1〕材料價格材料價格在產(chǎn)品總成本中占較大比重,達30%~70%.2〕提高材料的利用率如用精鑄、模鍛、冷拉毛坯,能夠減少切削加工面材料的浪費.3〕零件的加工和維修費用等要盡量低.4〕采用組合構造如蝸輪齒圈采用減磨性好的貴重金屬,而其他部分采用便宜的材料.5〕材料的合理代用對生產(chǎn)批量大的零件,要考慮我們國家資源狀況,材料來源要豐富,盡量避免采用我們國家稀缺而需進口的材料;盡量用高強度鑄鐵代替鋼,用熱處理方式方法等強化的碳鋼代替合金.1.2機械零件材料選擇的方式方法1.2.1選材對產(chǎn)品壽命周期成本的影響顯然,材料的選用極大地影響了產(chǎn)品壽命周期成本的各個組成部分.工程實踐中,在保證產(chǎn)品合理功能〔或性能〕的前提下,固然一般是選用價格便宜的材料,可降低產(chǎn)品的壽命周期成本;但同時我們更應注意的是,有時若選用成本雖高但性能更優(yōu)的材料,由于產(chǎn)品的自重減輕、使用壽命延長、維修費用減少、能源費用降低等多方面的有利因素,從產(chǎn)品壽命周期成本角度考慮,反而是經(jīng)濟的.1.2.2制造方式方法的選擇是材料選擇經(jīng)過中一個不可分割的因素,即應將構造設計、材料選擇及其可用的加工方式方法作為一個有機的整體看待.選材時不僅要考慮零件的某單項加工工序的成本,更重要的是應綜合考慮其整個加工道路所牽涉的全部加工工序之總成本.2機械設計標準化是提高產(chǎn)品質(zhì)量降低成本的主要途徑2.1機械零件是機器的基本組成要素,對于機械零件設計工作來講,標準化的作用是很重要的.所謂零件的標準化,就是通過對零件的尺寸、構造要素、材料性能、檢驗方式方法、設計方式方法、制圖要求等,制定出各式各樣的大家共同遵守的標準.標準化帶來的優(yōu)越性表如今:2.1.1能以最先進的方式方法在專門化工廠對那些用處最廣的零件進行大量的、集中的制造,以提高質(zhì)量、降低成本.2.1.2統(tǒng)一材料和零件的性能指標,使其能夠進行比擬,并提高零件性能的可靠性.2.1.3采用標準構造及零、部件,能夠簡化設計工作,縮短設計周期,提高設計質(zhì)量.2.2搞好設計階段的標準化工作是降低產(chǎn)品成本的重要途徑在市場經(jīng)濟體制下,生產(chǎn)廠家應根據(jù)市場的需求變化,不斷更新產(chǎn)品品種,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低物資消耗,提高經(jīng)濟效益.要到達這些目的,都離不開標準化,必須用標準化手段,從嚴把好產(chǎn)品設計這一關,才能使企業(yè)在市場競爭中求得生存和發(fā)展,加快新產(chǎn)品開發(fā).3影響機加工件外表層物理力學性能的因素機械加工中工件由于遭到切削力和切削熱的作用,其外表層的物理力學性能將產(chǎn)生很大的變化,造成與基體材料性能的差異,這些變化主要表現(xiàn)為外表層的金相組織和硬度的變化及外表層出現(xiàn)的殘存余留應力.3.1外表層金相組織的變化機械加工經(jīng)過中,在加工區(qū)由于加工時所消耗的熱量絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能使加工外表出現(xiàn)溫度的升高.當溫度升高到超過金相組織變化的臨界點時,外表層金相組織就會發(fā)生變化.一般的切削加工,切削熱大部分被切屑帶走,因而影響也較小.但對磨削加工來講,由于單位面積上產(chǎn)生的切削熱比一般切削方式方法大幾十倍,切削區(qū)的高溫將引起外表層金屬的相變.影響磨削燒傷的因素有:3.1.1砂輪材料對于硬度太高的砂輪,鈍化磨料顆粒不易脫落,砂輪容易被切削堵塞.因而,一般用軟砂輪好.3.1.2磨削用量當磨削深度增大時,工件外表及外表下不同深度的溫度都將提高,容易造成燒傷;當工件縱向進給量增大時,磨削區(qū)溫度增高,但熱源作用時間減小,因此可減輕燒傷.但提高工件速度會導致其外表粗糙度值增大.提高砂輪速度可彌補此缺乏.實踐證明,同時提高工件速度和砂輪速度可減輕工件外表燒傷.3.1.3冷卻方式采用切削液帶走磨削區(qū)熱量可避免燒傷.但由于旋轉(zhuǎn)的砂輪外表上產(chǎn)生強大的氣流層,切削液不易附著,以致沒有多少切削液能進入磨削區(qū).因而,可采用高壓大流量的冷卻方式,一方面可增加冷卻效果,另一方面能夠?qū)ι拜喭獗磉M行沖洗,使切屑不致堵塞砂輪.3.2加工外表的冷作硬化加工經(jīng)過中外表層金屬產(chǎn)生塑性變形,使晶體間產(chǎn)生剪切滑移,晶格嚴重扭曲,并產(chǎn)生晶粒的拉長、破碎和纖維化,引起材料的強化,其強度和硬度均有所提高,這種變化的結果稱為冷作硬化.加工外表層冷作硬化指標以硬化層深度、外表層的顯微硬度及硬化程度表示.一般硬化程度越大,硬化層的深度也越大.影響冷作硬化的主要因素:3.2.1切削用量切削速度增大,刀具與工件接觸擠壓時間短,塑性變形小.速度大時溫度也會增高,有助于冷硬的恢復,冷硬較弱.進給量增大時切削力增加,塑性變形也增加,硬化加強.但當進給量較小時,由于刀具刃口圓角在加工外表單位長度上的擠壓次數(shù)增加,硬化程度也會增大.3.2.2刀具刀具刃口圓弧半徑增加,對表層擠壓作用大,使冷硬增加;刀具副后刀面磨損增加,對已加工外表摩擦增大,使冷硬增加;刀具前角加大可減小塑性變形,使冷硬減小.3.2.3工件材料工件材料的硬度越低,塑性變形越大,切削后冷作硬化現(xiàn)象越嚴重.3.3外表層的殘存余留應力切削經(jīng)過中金屬材料的表層組織發(fā)生形狀和組織變化時,在表層金屬與基體材料交界處將會產(chǎn)生互相平衡的彈性應力,該應力就是外表殘存余留應力.外表層的殘存余留應力的產(chǎn)生,主要有下面三種原因:3.3.1冷態(tài)塑性變形引起的殘存余留應力在切削力作用下,已加工外表發(fā)生強烈的塑性變形,外表層金屬體積發(fā)生變化,此時基體金屬遭到影響而處于彈性變形狀態(tài).切削力去除后,基體金屬趨向恢復,但遭到已產(chǎn)生塑性變形的外表層的限制,恢復不到原狀,因此在外表層產(chǎn)生殘存余留應力.3.3.2熱態(tài)塑性變形引起的殘存余留應力工件被加工外表在切削熱的作用下產(chǎn)生熱膨脹,此時基體金屬溫度較低,因而表層產(chǎn)生熱壓應力.當切削經(jīng)過結束時,外表溫度下降,由于表層已產(chǎn)生熱塑性變形并遭到基體的限制,因此產(chǎn)生殘存余留拉應力.3.3.3金相組織變化引起的殘存余留應力切削時產(chǎn)生高溫會引起外表層金相組織變化.由于不同的金相組織有不同的密度,外表層金相組織變化引起體積變化,當外表層體積膨脹時,因遭到基體的限制,產(chǎn)生了壓應力.外表層體積縮小,則產(chǎn)生拉應力.4潤滑劑的特性及應用為了使工件得到所期望的幾何形狀、尺寸精度和外表質(zhì)量,需要對工件進行切削、研磨、沖壓、軋制和拉拔等,金屬加工潤滑劑是金屬在加工工藝經(jīng)過中所使用的潤滑冷卻材料.4.1潤滑劑的作用和技術要求我們使用的金屬切屑潤滑劑的主要目的是:〔1〕延長刀具的使用壽命;〔2〕保證和提高工件的加工尺寸精度;〔3〕改善工件外表的光潔度;〔4〕及時排除金屬屑,確保切削經(jīng)過順利進行;〔5〕及時帶走切屑熱,迅速均勻冷卻刀具和工件等;〔6〕防止機床和工件產(chǎn)生腐蝕和銹蝕;〔7〕提高切削加工效率,降低成本.為實現(xiàn)上述目的,要求金屬切屑潤滑劑必須具備下面幾方面主要性能:4.1.1冷卻性能在金屬切削加工經(jīng)過中,所消耗的能量,絕大部分〔90%以上〕都轉(zhuǎn)變成切削熱,它不但使刀具容易磨損,而且使工件容易產(chǎn)生局部燒傷或發(fā)暗,影響工件外表的加工精度及加工質(zhì)量.因而,要求金屬切削潤滑劑能夠首先通過減輕摩擦來減少熱量的產(chǎn)生.二是通過切削液的熱傳導、對流和汽化進行散熱.4.1.2潤滑性能刀具在切削工件的霎時,通常承受著極大的切削力作用,金屬切削潤滑劑良好的潤滑性能夠減小刀具前刀面與切屑、后刀面與工件外表之間或砂輪與材料間的摩擦與磨損,降低摩擦系數(shù),防止刀具與切屑或工件間的粘著.減少功率消耗,延長刀具的使用壽命,進而使工件獲得良好的外表光潔度;更重要的是減少切削經(jīng)過中產(chǎn)生積屑瘤〔即刀瘤〕的時機.4.1.3清洗性能金屬在切削〔或磨削〕經(jīng)過中,油污、細小的切屑、金屬粉末和砂輪砂粒等相互粘結,并粘附在工件、刀具和機床上,影響工件的加工質(zhì)量,降低刀具和砂輪的使用壽命,影響機床的精度.因而,金屬切削潤滑劑應具有良好的清洗作用,減少細小的切屑及金屬粉末等的粘結以利清洗,同時迅速將細小的切屑及金屬粉末等及時沖走.4.1.4防銹性能水基型金屬切削潤滑劑在使用經(jīng)過中大部分是水〔約占80%-98%〕，為銹蝕的產(chǎn)生提供了有利的環(huán)境,華而不實的極壓劑和某些外表活性劑往往會加劇金屬的銹蝕;所以要求水基型金屬切削潤滑劑必須具備一定的防銹性能,使工件在加工經(jīng)過中和加工后的短時間內(nèi)不產(chǎn)生銹蝕.4.2金屬切削潤滑劑的選擇選擇金屬切削潤滑劑,首先要根據(jù)切削加工的工藝條件及要求,初步判定選取純油性或水溶性切削潤滑劑.通常我們能夠根據(jù)機床供給商的推薦來選擇;其次,還能夠根據(jù)常規(guī)經(jīng)歷體驗進行選取,如使用高速鋼刀具進行低速切削時,通常采用純油性,使用硬質(zhì)合金刀具進行高速切削時,通常能夠采用水溶性;對于供液困難或切削液不易到達切削區(qū)時采用純油性金屬切削液〔如攻絲、內(nèi)孔拉削等〕，其他情況下通常可采用水溶性金屬切削液等.其次,1,還要根據(jù)被加工件材質(zhì)及對工件的加工精度和粗糙度的要求等,初步選取切削液的品種.然后根據(jù)不同材質(zhì)的不同特性選取不同的切削液產(chǎn)品,由于機械設備在運行經(jīng)過中,受載荷以及零件加工精度等方面的影響,摩擦和磨損是不可避免的.隨著機械設備的工作條件日益苛刻,或工作強度的提高,對潤滑劑性能的要求也越來越高,同時,往往要求一種潤滑劑要具有多種功能.實踐表示清楚,潤滑劑在減小機械磨損,延長機械使用壽命方面起著特別關鍵的作用.總之,在