机械零件表面粗糙度的基本知识

机械零件表面粗糙度的选择表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验 零件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿 命和生产成本。机械零件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机 械零件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比 法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和 文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零件尺 寸公差要求越小，机械零件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定 的函数关系。例如一些机器、仪器上的手柄、手轮以及卫生设备、食品机械上的 某些机械零件的修饰表面，它们的表面要求加工得很光滑即表面粗糙度要求很 高，但其尺寸公差要求却很低。在一般情况下，有尺寸公差要求的零件，其公差 等级与表面粗糙度数值之间还是有一定的对应关系的。在一些机械零件设计手册和机械制造专著中，对机械零件的表面粗糙度和机 械零件的尺寸公差关系的经验及计算公式都有很多介绍，并列表供读者选用，但 只要细心阅来，就会发现，虽然采取完全相同的经验计算公式，但所列表中的数 值也不尽相同，有的还有很大的差异。这就给不熟悉这方面情况的人带来了迷惑。 同时也增加了他们在机械零件工作中选择表面粗糙度的困难。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零件在相同尺寸公差的条件下，对 表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零件的设计和 制造过程中，对于不同类型的机器，其零件的配合稳定性和互换性的要求是不同 的。在现有的机械零件设计手册中，反映的主要有以下3种类型：第1类主要用于精密机械，对配合的稳定性要求很高，要求零件在使用过程 中或经多次装配后，其零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的10%，这主要应 用在精密仪器、仪表、精密量具的表面、极重要零件的摩擦面，如汽缸的内表面、 精密机床的主轴颈、坐标镗床的主轴颈等。第2类主要用于普通的精密机械，对配合的稳定性要求较高，要求零件的磨 损极限不超过零件尺寸公差值的25%，要求有很好密合的接触面，其主要应用在 如机床、工具、与滚动轴承配合的表面、锥销孔，还有相对运动速度较高的接触 面如滑动轴承的配合表面、齿轮的轮齿工作面等。第3类主要用于通用机械，要求机械零件的磨损极限不超过尺寸公差值的 50%，没有相对运动的零件接触面，如箱盖、套筒，要求紧贴的表面、键和键槽 的工作面；相对运动速度不高的接触面，如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作表面、 减速器等等。在此我们对机械设计手册中的各类表值进行统计分析，将旧的表面粗糙度国 家标准(GB103168)转换为参照采用国际标准ISO颁布的1983年的新的国家标 准(GB103183)，采用优先选用的评定参数，即轮廓算术平均偏差值Ra= (1)/(1) / 10 I y I dx。并采用Ra优先选用的第一系列数值，推导出表面粗糙度Ra与尺 寸公差IT之间的有关关系式为第 1 类：RaN1.6 Ra0.008XITRa0.8Ra0.010XIT第 2 类：RaN1.6 Ra0.021XITRa0.8Ra0.018XIT第 3 类：Ra0.042XIT常用钢材有：（1）普通钢（P0.045%,S0.050%）（2）优钢材质钢（P、S均5 035%）（3）高级优质钢（P0.035%,S0.030%）2、按化学成份分类（1）碳素钢：钢材a.低碳钢（C0.25%）； b.中碳钢（C0.250.60%）； c.高碳 钢（C0.60%）。（2）合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量5%）； b.中合金钢（合金元素总含 量510%）； c.高合金钢（合金元素总含量10%）。3、钢材按成形方法分类：（1）锻钢；（2）铸钢；（3）热轧钢；（4）冷拉钢。4、钢材按金相组织分类（1）退火状态的：a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）；c.过共 钢材析钢（珠光体+渗碳体）；d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。（2）正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。（3）钢材无相变或部分发生相变的5、按用途分类（1）建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。（2）钢材结构钢a. 机械制造用钢：（a）调质结构钢；（b）表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、 表面淬火用钢；（c）易切结构钢；（d）冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用 钢。b. 弹簧钢c. 轴承钢（3）工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。（4）特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢； c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。（5）专业用钢一一如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢 等。6、综合分类（1）普通钢a. 碳素结构钢：（a） Q195； （b） Q215（A、B） ； （c） Q235（A、B、C） ； （d） Q255（A、B）； （e） Q275。b. 低合金结构钢c. 特定用途的普通结构钢（2）优质钢（包括高级优质钢）a. 钢材结构钢：（a）优质碳素结构钢；（b）合金结构钢；（c）弹簧钢；（d）易切钢； （e）轴承钢；（f ）特定用途优质结构钢。b. 工具钢：（a）碳素工具钢；（b）合金工具钢；（c）高速工具钢。c. 特殊性能钢：（a）不锈耐酸钢；（b）耐热钢；（c）电热合金钢；（d）电工用钢；（e）高锰耐磨钢。7、按冶炼方法分类（1）按炉种分a. 平炉钢：（a）酸性平炉钢；（b）碱性平炉钢。b. 转炉钢：（a）酸性转炉钢；（b）碱性转炉钢。或（a）底吹转炉钢；（b）侧吹转炉 钢；（c）顶吹转炉钢。c. 电炉钢：（a）电弧炉钢；（b）电渣炉钢；（c）感应炉钢；（d）真空自耗炉钢；（e） 电子束炉钢。（2）钢材按脱氧程度和浇注制度分a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢