基于機械加工工藝對零件表面完整性的影響分析

摘 要：近年來，我國經濟高速發展，針對產品的使用性能，人們也提出了越來越高的要求，但產品的重要部件在高溫、高壓以及高速條件下運行，會存在表面缺陷導致器件的工作性能受到影響。基于此，文章在研究機械加工工藝對零件表面完整性基礎上，提出了全面分析法。文章首通過文章分析，為相關人員進行零件的表面完整性提供借鑒。

關鍵詞：機械加工工藝；零件；表面完整性；影響

1 概述

近年來，科學技術以及生產力快速發展，高強度鋼、高溫合金等材料加工成的機械零件在宇航、汽車等行業應用日益增多。但這些零件的工作條件極為惡劣，譬如高溫、高壓、重載等，這導致零件的機械表面加工質量對器件性能的影響不斷增加。為此，加工過程中不僅需要確保零件的尺寸和精度，還要確保其表面完整性。表面完整性主要對器件在加工表面層在加工過程的物理機械性能變化進行鑒定、控制，主要有表面粗糙度、表面微觀形貌等。實踐表明，許多重要零件結構損耗都是從表面之下幾十微米開始的，因此，在加工過程中對零件表面加工的表面完整性進行綜合評價至關重要。文章在研究機械加工工藝對零件表面完整性基礎上，提出了全面分析法。文章首先概述了零部件表面完整性，在此基礎上分析了機械加工工藝對零部件表面完整性的影響。希望通過文章分析，為相關人員進行零件的表面完整性提供借鑒。

2 零部件表面完整性概述

對零部件的表面完整性進行分析，首先要了解零部件的表面完整性判定要素，對零部件的表面完整性進行判定主要有兩個要素，即：加工表面幾何特性，有表面粗糙度以及表面缺陷兩種；加工表面的材料性能，既有對表層塑性變形、加工硬化等的物理表征，也有對表面銹蝕、光學等的特殊性能表征。

基于零件的表面完整性評價，其指標有五種，即：表面的紋理形貌，有表面粗糙度、波度以及紋理；表面缺陷，有加工產生的毛刺、撕裂、皺折、飛邊、宏觀的裂紋等；微觀組織以及表面冶金學、化學特征，主要表征金相組織、微觀裂紋以及表層化學性能等；表面的力學性能，包括硬度、殘余應力的大小與方向、深度等；表面的其他工程技術，包括電子性能變化、光學性能變化等。

3 機械加工工藝對零部件表面完整性的影響分析

為分析機械加工工藝對零部件表面完整性的影響，文章總結了幾種常用的加工工藝，即：刀具、切削、表面光整加工技術、零部件制造過程、原材料選擇工藝等，下面進行詳細分析。

3.1 刀具對零部件表面完整性的影響

刀具在整個機械加工中，對零部件表面完整性影響最大，在刀具影響中，切削加工嚴重對零件的的表面粗糙度影響最為嚴重，為降低表面粗糙度，可以通過增大刀具前角，減少切削塑性度實現。零件表面在成形中，被加工工件所形成的廓形屬于刀具復印所產生的刃形，或者屬于切削刃在切削中形成的包絡線。在零件加工過程中，可以通過利用刀具保證零件上的點線面的實際與理論位置完美融合。

3.2 切削對零部件表面完整性的影響

零部件在進行切削加工時，無可避免會由于振動，使刀痕與刀具以及刀痕與工件之間產生摩擦，進而在已加工表面造成微小峰谷。零件的表面粗糙度則為零部件表面的微小峰谷的高低程度，也被稱為微觀的不平度。以高速度對塑性材料進行切削加工，可以降低進給量，提高表面的光潔度。零件表面類型以及要求不同，所采用的加工方式也存在很大差別。切削包括車削加工、鉆削加工等多種，科學選擇切削加工技術，可以有效降低零部件的表面粗糙度。

3.3 機械加工工藝對表面光整加工技術的影響

對機械加工工藝表面進行光整加工，可以有效提高零部件的表面完整性。對于零部件來講，在得到規定的尺寸精度和幾何精度前提下，為了獲得較高的零件表面質量，可以通過多種加工模式進行，這些加工模式則是表面光整加工技術。光整加工可以極大改善表面的形貌，也會極大增強表面的加工紋理。對于磨具來講，可以通過碰撞、滾壓以及擠壓零件表面的方式極大增厚表面的變質層，進而增強零件的耐磨特性。光整加工主要通過對去除或鈍化微觀表面的尖峰、毛刺以及尖角的模式，增強零件的整潔度。此外，光整技術也可以通過一次性對零件的整體表面的每道工序加工，進行老工藝的優化調整。

3.4 零部件制造過程中的機械設備的質量

對機械加工來講，產品質量以及經濟價值與機械設備、工序使用設備、刀具、量具以及輔助工具的質量密切相關。其中，保證產品質量的基礎則是提高零件的加工質量。零件的表面完整性參數有三個方面，即：幾何參數、幾何形狀以及相互位置。零部件質量的關鍵則是機械設備的優良，零件的表面完整性則與機械設備的好壞也密切相關，質量較好的機械設備可以很好避免表面粗糙、毛刺、飛邊以及宏觀裂紋等缺陷的產生。由于機械加工具有多方面因素，會對工藝系統造成影響，產生多種原始誤差，因此，為增強零件的表面完整性，從理論角度考慮，可以通過理想加工原理以及完全準確的操作方式獲得表面狀態極佳的零件表面完整性。但在具體實踐過程中，完全正確的加工原理的實現極其困難，主要原因在于工藝系統本身所具有的結構影響以及機械設備所產生的作用影響。

3.5 機械加工工藝中原始材料的選擇技術

機械加工工藝當中，最為重要的因素則為原材料的選擇，對于原材料，在進行選擇時，既要考慮成本因素，還要考慮經濟效率，此外還要考慮產品質量。對產品質量的把控，主要依據零部件的表面完整性。在進行原材料選擇當中，我們選擇了具有典型意義的原材料，并進行對比實驗，在此基礎上，分析各種材料零部件所具有的性能，進而指出，在零部件中，部件加工商在材料選擇中需要注意的事項，進而通過獲得優質、高產、且能耗極低的零部件產品。

3.6 設定科學合理的工藝路線

在機械加工工藝的設定工藝中，最關鍵步驟則為設定科學合理的工藝路線。為設定合理的零部件加工工藝路線，首先我們需要分析現今存在的可供選擇的加工方法，并可以依據零部件的所需要的具體要求，選擇合理的工藝路線。在此基礎上，我們還了解各表面的加工順序以及熱處理所產生的問題以及所對應的工藝安排。設定科學合理的工藝路線，需要堅持的原則為：依據先面后孔原則對工藝路線進行劃分，最后依據光整加工原則進行工藝路線設計。在進行機械零部件工藝路線設定是首先需要了解設計者所提出的技術需求，需要注意的是技術要求所需要的熱處理以及材料性能，應在毛坯當中進行。對于表面有處理要求的，可以在機械加工結束自后，在進行處理。科學設定工藝路線，可以有效增強加工工藝，提高零部件的表面完整性，促使所產生的產品滿足生產發展需求。

4 結束語

機械加工工藝在我國具有較好的發展前景，歐美等發達國家紛紛看好中國市場，也紛紛在各個大城市、沿海城市設立辦事處以及代理商，這便為我國的機械制造業造成了巨大壓力和調整。表面完整性與整個零部件質量相關的因素密切相關，因此，在機械加工工藝的各環節，各種技術應該有效使用以及合理搭配極為重要。文章在研究機械加工工藝對零件表面完整性基礎上，提出了全面分析法。文章首先概述了零部件表面完整性，在此基礎上分析了機械加工工藝對零部件表面完整性的影響。希望通過文章分析，為相關人員進行零件的表面完整性提供借鑒。

參考文獻

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