理论教育 零件加工质量的优化技巧

零件加工质量的优化技巧

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:零件的质量主要是指零件的材质、力学性能和加工质量等。在保证零件使用要求的前提下,对加工误差规定一个允许的范围,称为公差。零件的加工质量对零件的使用有很大影响,其中我们考虑最多的是加工精度和表面粗糙度。一般零件的工作表面粗糙度Ra值在0.4~3.2μm范围内选择。与尺寸公差一样,表面粗糙度值越小,零件表面的加工就越困难,加工成本越高。

零件加工质量的优化技巧

零件的质量主要是指零件的材质、力学性能和加工质量等。零件的材质和力学性能在下一章中将有叙述。零件的加工质量是指零件的加工精度和表面质量。加工精度是指加工后零件的尺寸、形状和表面间相互位置等几何参数与理想几何参数相符合的程度。相符合的程度越高,零件的加工精度越高。实际几何参数对理想几何参数的偏离称为加工误差。很显然,加工误差越小,加工精度越高。零件的几何参数加工得绝对准确是不可能的,也是没有必要的。在保证零件使用要求的前提下,对加工误差规定一个允许的范围,称为公差。零件的公差越小,对加工精度的要求就越高,零件的加工就越困难。零件的精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度;零件的表面质量是指零件的表面粗糙度表面波度、表面层冷变形强化程度、表面残余应力的性质和大小以及表面层金相组织等。零件的加工质量对零件的使用有很大影响,其中我们考虑最多的是加工精度和表面粗糙度。

1)尺寸精度

尺寸精度是指加工表面本身的尺寸(如圆柱面的直径)或几何要素之间的尺寸(如两平行平面间的距离)的精确程度,即实际尺寸与理想尺寸的符合程度。尺寸精度要求的高低是用尺寸公差体现的。“公差与配合”国家标准中将确定尺寸精度的标准公差分为20个等级,分别用IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18表示。从前向后,精度逐渐降低。IT01公差值最小,精度最高。IT18公差值最大,精度最低。相同的尺寸,精度越高,对应的公差值越小。相同的公差等级,尺寸越小,对应的公差值越小。零件设计时常选用的尺寸公差等级为IT6~IT11。IT12~IT18为未注公差尺寸的公差等级(常称为自由公差)。

考虑到零件加工的难易程度,设计者不宜将零件的尺寸精度标准定得过高,只要满足零件的使用要求即可。表1-2-1为公差等级选用举例。

表1-2-1 公差等级选用

续表1-2-1

2)形状精度和位置精度(www.daowen.com)

形状精度是指零件上的几何要素线、面的实际形状相对于理想形状的准确程度。位置精度是指零件上的几何要素点、线、面的实际位置相对于理想位置的准确程度。形状和位置精度用形状公差和位置公差(简称形位公差)来表示。“形位公差”国家标准中规定的控制零件形位误差的项目及符号如表1-2-2所示。

表1-2-2 形位公差项目及符号

对于一般机床加工能够保证的形位公差要求,图样上不必标出,也不作检查。对形位公差要求高的零件,应在图样上标注。形位公差等级分1~12级(圆度和圆柱度分为0~12级)。同尺寸公差一样,等级数值越大,公差值越大。

3)表面粗糙度

零件的表面总是存在一定程度的凹凸不平,即使是看起来光滑的表面,经放大后观察,也会发现凹凸不平的波峰波谷。零件表面的这种微观不平度称为表面粗糙度。表面粗糙度是在毛坯制造或去除金属加工过程中形成的。表面粗糙度对零件表面的结合性能、密封、摩擦、磨损等有很大影响。

国家标准规定了表面粗糙度的评定参数和评定参数的允许数值。最常用的就是轮廓算术平均偏差Ra和不平度平均高度Rz,单位为μm。一般零件的工作表面粗糙度Ra值在0.4~3.2μm范围内选择。非工作表面的粗糙度Ra值可以选得比3.2μm大一些,而一些精度要求高的重要工作表面粗糙度Ra值则比0.4μm小得多。一般说来,零件的精度要求越高,表面粗糙度值要求越小,配合表面的粗糙度值比非配合表面小,有相对运动的表面比无相对运动的表面粗糙度值小,接触压力大的运动表面比接触压力小的运动表面粗糙度值小。而对于一些装饰性的表面则表面粗糙度值要求很小,但精度要求却不高。

与尺寸公差一样,表面粗糙度值越小,零件表面的加工就越困难,加工成本越高。

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