机电一体化毕业论文...docx

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1、机电一体化毕业论文.本科毕业设计讲明书影响机械加工外表质量因素及采取的措施THEFACTORSINFLUENCINGTHEMACHININGSURFACEQUALITYANDTHEMEASURESTAKEN学院部：机械工程学院专业班级：学生姓名：指导老师：机电一体化2021年12月20日影响机械加工外表质量的因素及采取的措施摘要机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基础。衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和外表粗糙度。本文主要通过对影响零件外表粗糙度的因素、零件外表层的物理力学性能外表冷作硬化、残余应力、金相组织的变化与磨

2、削烧伤、外表质量影响零件使用性能等因素的分析和研究，来提高机械加工外表质量的工艺措施。关键词：机械加工，外表质量，影响因素，控制措施I安徽理工大学毕业设计THEFACTORSINFLUENCINGTHEMACHININGSURFACEQUALITYANDTHEMEASURESTAKENABSTRACTTheuseofmachineryproductsandtheservicelifeoftheincreaseandtheimprovementoftheperformanceoftheproductiscloselyrelatedtothequalityofthepartsprocessingp

3、artsprocessingqualityistoguaranteethequalityofproducts.Themainindicatorsofpartsprocessingqualityare:machiningaccuracyandsurfaceroughness.Thispapermainlythroughthefactorsofaffectingpartssurfaceroughness,physicalandmechanicalpropertiesofpartssurfacelayer(coldworkhardening,surfaceresidualstress,thechan

4、geofmicrostructureandgrindingburns),surfacequalityofpartsusingperformancefactorssuchastheanalysisandresearch,technicalmeasurestoimprovethesurfacequalityofmachining.KEYWARDS：Mechanicalprocessing,surfacequality,influencefactorsandcontrolmeasuresII安徽理工大学毕业设计目录摘要(中文)摘要外文II1绪论11.1引言11.2概述11.2.1机械加工11.2.2

5、零件的失效11.2.3磨削烧伤11.2.4外表冷作硬化11.3.影响工件外表质量的因素21.3.1工艺系统的振动对工件外表质量的影响21.3.2刀具几何参数、材料和刃磨质量对外表质量的影21.3.3切削液对外表质量的影响21.3.4工件材料对外表质量的影响21.3.5切削条件对工件外表质量的影响21.3.6切削速度对外表粗糙度的影响31.3.7磨削加工影响外表质量的素31.3.8影响工件外表物理机械性能的素31.3.9耐磨性对外表质量的影响51.3.10疲惫强度对外表质量的影响.51.3.11耐蚀性对外表质量的影响.5i安徽理工大学毕业设计2.机械加工外表质量对零件使用性能的影响62.1外表质

6、量对零件耐磨性的影响62.2外表质量对零件疲惫强度的影响62.3外表质量对零件耐腐蚀性能的影响62.4外表质量对零件间配合性质的影响72.5外表质量对零件其他性能的影响73.控制外表质量的途径73.1降低外表粗糙度的加工方法73.2改善外表物理力学性能的加工方法94.提高机械加工工件外表质量的措施10结论12参考文献13致谢14ii安徽理工大学毕业设计1绪论1.1引言随着工业技术的飞速发展机械化生产以走进各大小企业，与之息息相关的就是各式各样的机器。而机器是由机械零件装配而成,机器的失效是由个别零件的失效而造成的,其根本原因是零件丧失了其应具备的使用性能。而通过研究与生产实践证实,零件的失效大

7、都从外表开场,零件外表质量的高低是决定其使用性能好坏的重要因素。因而,正确地理解零件外表质量内涵,分析机械加工经过中影响加工外表质量的各种工艺因素,通过改变这些因素进而改善工件外表质量，提高产品的使用性能及对将来机械行业的发展具有重要的意义。随着机械行业在社会中占得地位越来越重，人们对机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，零件外表的任何缺陷,不仅直接影响零件的工作性能,而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象将进一步加速零件的失效,这一个零件的失效或者忽然间损坏，其原因除了少数因设计不周而强度不够，或者是由于偶尔的事故引起超负荷而造成了失效或损坏以外，大多数

8、都是由于磨损、遭到外界环境的腐蚀或疲惫毁坏。磨损、腐蚀和疲惫损坏都是发生在零件的外表,或是从零件外表开场的。因而,加工外表质量将直接影响到零件的使用性能，因此外表质量问题越来越遭到各方面的重视。1.2概述1.2.1机械加工机械加工：广意的机械加工就是凡能用机械手段制造产品的经过；狭意的是用车床、铣床、钻床、磨床、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的经过。1.2.2零件的失效零件的失效:指零件丧失了原有的使用性能。1.2.3磨削烧伤磨削烧伤:在磨削加工中，由于多数磨粒为负前角切削，磨削温度很高，产生的热量远远高于切削时的热量，而且磨削热有6080%传给工件，所以极容易出现金相组织的转变，使得

9、外表层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。1.2.4外表冷作硬化冷作硬化：通过冷加工而是零件外表产生的外表应力，使零件的外表比加工前的外表硬度耐磨性等有所提高。1安徽理工大学毕业设计1.3影响工件外表质量的因素1.3.1工艺系统的振动对工件外表质量的影响在机械加工经过中工艺系统有时会发生振动，即在刀具的切削刃与工件上正在切削的外表之间除了名义上的切削运动之外，还会出现一种周期性的相对运动。振动使工艺系统的各种成形运动遭到干扰和毁坏，使加工外表出现振纹，增大外表粗糙度值，恶化加工外表质量。1.3.2刀具几何参数、材料和刃磨质量对外表质量的影响刀具的几何参数中

10、对外表粗糙度影响最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径。在一定的条件下，减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都能够降低外表粗糙度。在同样条件下，硬质合金刀具加工的外表粗糙度值低于高速钢刀具，而金刚石、立方氮化硼刀具又优于硬质合金，但由于金刚石与铁族材料亲和力大，故不宜用来加工铁族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影响加工外表的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨质量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值的12级。1.3.3切削液对外表质量的影响切削液的冷却和润滑作用能减小切削经过中的界面摩擦，降低切削区温度，使切削层金属外表的塑性变形程度下降，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，在生

11、产中对于不同材料合理选用切削液可大大减小工件外表粗糙度。1.3.4工件材料对外表质量的影响工件材料的性质；加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使外表粗糙度值加大。工件材料韧性越好，金属的塑性变形越大，加工外表就愈越粗糙。加工脆性材料时其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工外表留下很多麻点使外表粗糙。一般韧性较大的塑性材料，加工后外表粗糙度较大，而韧性较小的塑性材料，加工后易得到较小的外表粗糙度。对于同种材料，其晶粒组织越大，加工外表粗糙度越大。因而，为了减小加工外表粗糙度，常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和较高

12、的硬度。1.3.5切削条件对工件外表质量的影响与切削条件有关的工艺因素，包括切削用量、冷却润滑情况。中、低速加工塑性材料时，容易产生积屑瘤和鳞刺，所以，提高切削速度，能够减少积屑瘤和鳞刺，减小零件已加工外表粗糙度值；对于脆性材料，一般不会构成积屑瘤和鳞刺，所以，切削速度对外表粗糙度基本上无影响。进给速度增大，塑性变形也增大，外表粗糙度值2安徽理工大学毕业设计增大，所以，减小进给速度能够减小外表粗糙度值，但是，进给量减小到一定值时，粗糙度值不会明显下降。正常切削条件下，切削深度对外表粗糙度影响不大，因而，机械加工时不能选用过小的切削深度。1.3.6切削速度对外表粗糙度的影响一般在粗加工选用低速车

13、削，精加工选用高速车削能够减小外表粗糙度。在中速切削塑性材料时，由于容易产生积屑瘤，且塑性变形较大，因而加工后零件外表粗糙度较大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免积屑瘤的产生，这对减小表而粗糙度有积极作用。1.3.7磨削加工对外表质量的影响砂轮的粒度越细，单位面积上的磨粒数越多，在磨削外表的刻痕越细，外表粗糙度越小；但若粒度太细，加工时砂轮易被堵塞反而会使外表粗糙度增大，还容易产生波纹和引起烧伤。砂轮的硬度应大小适宜，其半钝化期愈长愈好；砂轮的硬度太高，磨削时磨粒不易脱落，使加工外表遭到的摩擦、挤压作用加剧，进而增加了塑性变形，使得外表粗糙度增大，还易引起烧伤；但砂轮太软，磨粒太易

14、脱落，会使磨削作用减弱，导致外表粗糙度增加，所以要选择适宜的砂轮硬度。砂轮的修整质量越高，砂轮外表的切削微刃数越多、各切削微刃的等高性越好，磨削外表的粗糙度越小。增大砂轮速度，单位时间内通过加工外表的磨粒数增加，每颗磨粒磨去的金属厚度减少，工件外表的残留面积减少；同时提高砂轮速度还能减少工件材料的塑性变形，这些都可使加工外表的外表粗糙度值降低。降低工件速度，单位时间内通过加工外表的磨粒数增加，外表粗糙度值减小；但工件速度太低，工件与砂轮的接触时间长，传到工件上的热量增加，反面会增大粗糙度，还可能增加外表烧伤。增大磨削深度和纵向进给量，工件的塑性变形增大，会导致外表粗糙度值增大。径向进给量增加，

15、磨削经过中磨削力和磨削温度都会增加，磨削外表塑性变形程度增大，进而会增大外表粗糙度值。为在保证加工质量的前提下提高磨削效率，可将要求较高的外表的粗磨和精磨分开进行，粗磨时采用较大的径向进给量，精磨时采用较小的径向进给量，最后进行无进给磨削，以获得外表粗糙度值很小的外表。工件材料的硬度、塑性、导热性等对外表粗糙度的影响较大。塑性大的软材料容易堵塞砂轮，导热性差的耐热合金容易使磨料早期崩落，都会导致磨削外表粗糙度增大。另外，由于磨削温度高，合理使用切削液既能够降低磨削区的温度，减少烧伤，还能够冲去脱落的磨粒和切屑，避免划伤工件，进而降低外表粗糙度值。1.3.8影响工件外表物理机械性能的因素切削刃钝

16、圆半径增大,对表层金属的挤压作用加强,塑性变形加剧,导致冷硬加强。刀具后刀面磨损增大,后刀面与被加工外表的摩擦加剧,塑性变形增大,导致冷硬加强。3安徽理工大学毕业设计切削速度增大,刀具与工件的作用时间缩短,使塑性变形扩展深度减小,冷硬层深度减小。切削速度增大后,切削热在工件外表层上的作用时间也缩短了,将使冷硬程度增加。进给量增大,切削力也增大,表层金属的塑性变形加剧,冷硬作用加强。工件材料的塑性愈大,冷硬现象就愈严重。当切削热使被加工外表的温度超过相变温度后,表层金属的金相组织将会发生变化。磨削烧伤当被磨工件外表层温度到达相变温度以上时,表层金属发生金相组织的变化,使表层金属强度和硬度降低,并

17、伴有残余应力产生甚至出现微观裂纹,这种现象称为磨削烧伤。改善磨削烧伤的途径磨削热是造成磨削烧伤的根源,故改善磨削烧伤由两个途径:一是尽可能地减少磨削热的产生;二是改善冷却条件,尽量使产生的热量少传入工件。正确选择砂轮合理选择切削用量改善冷却条件。产生残余应力的原因:切削时在加工外表金属层内有塑性变形发生,使外表金属的比容加大;切削加工中,切削区会有大量的切削热产生;不同金相组织具有不同的密度,亦具有不同的比容的变化必然要遭到与相连的基体金属的阻碍,因此就有残余应力产生工件主要工作外表最终工序加工方法的选择。选择零件主要工作外表最终工序加工方法,须考虑该零件主要工作外表的详细工作条件和可能的损坏

18、形式。在交变载荷作用下,机器零件外表上的局部微观裂纹,会因拉应力的作用使原生裂纹扩大,最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲惫毁坏的角度考虑,该外表最终工序应选择能在该外表产生残余压应力的加工方法。在切削加工经过中，刀具对工件的挤压和摩擦使金属材料发生塑性变形，引起原有的残留面积扭曲或沟纹加深，增大外表粗糙度。当采用中等或中等偏低的切削速度切削塑性材料时，在前刀面上容易构成硬度很高的积屑瘤，它能够代替刀具进行切削，但状态极不稳定，积屑瘤生成、长大和脱落将严重影响加工外表的外表粗糙度值。另外，在切削经过中由于切屑和前刀面的强烈摩擦作用以及撕裂现象，还可能在加工外表上产生鳞刺，使加工外表的粗糙度增加。

19、机械加工经过中产生的切削热会使得工件的加工外表产生剧烈的温升，当温度超过工件材料金相组织变化的临界温度时，将发生金相组织转变。在磨削加工中，由于多数磨粒为负前角切削，磨削温度很高，产生的热量远远高于切削时的热量，而且磨削热有6080%传给工件，所以极容易出现金相组织的转变，使得外表层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。产生磨削烧伤时，加工外表常会出现黄、褐、紫、青等烧伤色，这是磨削外表在瞬时高温下的氧化下膜颜色。不同的烧伤色，表明工件外表遭到的烧伤程度不同。磨削淬火钢时，工件外表层由于遭到瞬时高温的作用，将可能产生下面三种金相组织变化：假如磨削外表层温度未

20、超过相变温度，但超过了马氏体的转变温度，这时马氏体将转变成为硬度较低的回火索氏体或索氏体，这叫回火烧伤。4安徽理工大学毕业设计假如磨削外表层温度超过相变温度，则马氏体转变为奥氏体，这时若无切削液，则磨削外表硬度急剧下降，表层被退火，这种现象称为退火烧伤。干磨时很容易产生这种现象。假如磨削外表层温度超过相变温度，但有充分的切削液对其进行冷却，则磨削表面层将急冷构成二次淬火马氏体，硬度比回火马氏体高，不过该外表层很薄，只要几微米厚，其下为硬度较低的回火索氏体和索氏体，使外表层总的硬度仍然降低，称为淬火烧伤。影响磨削烧伤的因素主要是磨削用量、砂轮、工件材料和冷却条件。由于磨削热是造成磨削烧伤的根本原

21、因，因而要避免磨削烧伤，就应尽可能减少磨削时产生的热量及尽量减少传入工件的热量。详细可采用下列措施：合理选择磨削用量不能采用太大的磨削深度，由于当磨削深度增加时，工件的塑性变形会随之增加，工件外表及里层的温度都将升高，烧伤亦会增加；工件速度增加，磨削区外表温度会增高，但由于热作用时间减少，因此可减轻烧伤。工件材料工件材料对磨削区温度的影响主要取决于它的硬度、强度、韧性和热导率。工件材料硬度、强度越高，韧性越大，磨削时耗功越多，产生的热量越多，越易产生烧伤；导热性较差的材料，在磨削时也容易出现烧伤。砂轮的选择硬度太高的砂轮，钝化后的磨粒不易脱落，容易产生烧伤，因而用软砂轮较好；选用粗粒度砂轮磨削

22、，砂轮不易被磨削堵塞，可减少烧伤；结合剂对磨削烧伤也有很大影响，树脂结合剂比陶瓷结合剂容易产生烧伤，橡胶结合剂比树脂结合剂更易产生烧伤。冷却条件为降低磨削区的温度，在磨削时广泛采用切削液冷却。为了使切削液能喷注到工件外表上，通常增加切削液的流量和压力并采用特殊喷嘴，并在砂轮上安装带有空气挡板的切削液喷嘴，这样既可加强冷却作用，又能减轻高速旋转砂轮表面的高压附着作用，使切削液顺利地喷注到磨削区。此外，还可采用多孔砂轮、内冷却砂轮和浸油砂轮，切削液被引入砂轮的中心腔内，由于离心力的作用，切削液再经过砂轮内部的孔隙从砂轮四周的边缘甩出，这样切削液即可直接进入磨削区，发挥有效的冷却作用。1.3.9耐磨性对外表质量的影响每个刚加工好的摩檫副的两个接触外表之间,最初阶段在外表粗糙的峰部触,实际接触面积远小于理论接触面积,在互相接触的部有非常大的单位应力,使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切毁坏,引起严重磨损。1.3.10疲惫强度对外表质量的影响在交变载荷作用,外表粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中产生疲惫纹。外表粗糙度值愈大,外表的纹痕愈深,纹底半径愈小,抗疲惫毁坏的能力就愈差。1.3.11耐蚀性对外表质量的影响5