淺談機械加工表面質量對結構件裝配的影響

摘要：本文通過對機械加工表面質量進行了分析，指出對結構件裝配所造成的影響，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：機械加工表面質量結構裝配

一、概述

結構件裝配是一種比較復雜的裝配流程，需要裝配的零件種類繁多，不僅有鑄造件、鍛造件，還有電器元件及變矩器等傳動件，不僅有金屬零件，還有塑料、玻璃、橡膠等材質的零件。因此影響裝配質量的因素很多，其中最主要的因素屬于機械加工表面質量，也叫粗糙度。產品后續裝配的完整性、可靠性在很大程度上取決于主要零件的表面質量。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、提高后續產品裝配穩定的目的。

二、目前穩定裝配質量的常見方法

1、為達到工藝上的裝配精度要求，對有關零件進行刮削。因為刮削可以提高工件的尺寸精度和形位精度，降低表面粗糙度和提高接觸剛度等。可用涂色法檢驗，也可用相配的零件檢驗。經測量的零件，大孔要修配，小孔要用絲錐過孔，不該涂漆的需修刮。

2、對裝配工作臺面用框式水平儀、平尺對臺面的平度、直線度等進行校正校平。

3、例如軸承、鍵、銷釘等采用壓入法，能用壓力機的均使用壓力機，決不能用榔頭直接敲擊軸承邊緣。軸承的軸向游隙，用墊圈或鎖緊螺母進行調整。

4、根據測量誤差，對照裝配精度要求以調整法和修配法消除其偏差，然后復校裝配精度，完成所規定的各項技術要求后固定。

由于裝配順利進行最終還是由零件質量決定，如果零件表面出現較大問題，無論采用什么方法均不可正常的裝配，因此，有必要對機械加工表面質量進行分析，降低加工表面的粗糙度，改善機械加工的表面質量，為后續裝配質量穩定性提供一定的幫助。

三、影響機械加工表面質量的因素

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。

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、表面層冷作硬化

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。

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。

3、表面層殘余應力

表面殘余應力產生的原因。一是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。二是切削加工中，切削區會有大量的切削熱產生。三是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。

四、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，筆者認為提高加工表面質量的措施主要有以下幾個方面：

1、刀具方面：為了減少殘留面積，刀具應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。

2、工件材料方面：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。

3、切削條件方面：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。

4、加工方法方面：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。

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，為后續裝配質量提供了基礎保障。

五、結語

縱觀整個裝配工藝過程，最主要的就是從零件入手，當零件質量得到有效的保障后，通過裝配工藝方法和先進的工具來提高裝配效率和精度，整個過程不突出重點，而是從小處著手，消除積累誤差，一切為了保證裝配精度，一切為了保證產品質量，突出整體裝配工藝技術的重點及其重要性。在產品逐級裝配這一復雜的過程中，要把質量第一的思想貫徹始終。3

參考文獻：

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[2]劉瑞芬．對機械加工表面質量的分析[J]．河北冶金，2006，(4)．

[3]機械加工工藝手冊． 北京：機械工業出版社， 1992，1