表面加工质量对零件性能的影响

《汽车制造工艺学》教案1课题项目：表面加工质量对零件性能的影响教学目标知识目标1、了解加工误差的性质；2、掌握工艺系统振动的影响；能力目标1.掌握表面层的塑形变形；2.熟悉表面质量对零件耐磨性的影响；3.熟悉表面质量对零件疲劳强度的影响；素质目标1、培养学生语言表达能力；2、培养学生自主学习的能力；3、培养学生团队协作的能力；4、增强学生的安全意识。教学重点表面质量对零件耐磨性的影响教学难点表面质量对零件疲劳强度的影响课型多媒体授课授课课时4课时教学过程教学内容教学方法、手段师生活动时间分配导入情境教学法多媒体1、教师讲解；2、学生听课10分钟教学实施告知一、磨削加工的表面粗糙度与切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素、表面层的塑性变形和振动等物理因素决定的。讲授法；讨论法；多媒体；1、教师讲解；2、学生听课20分钟初步训练二、残余应力1、由于塑性变形，使金属的组织发生变化，表面层金属的密度减小(体积增加)，但受到与其相连的下面未变形金属的阻碍，因此在外表面层中产生残余压缩应力，而里层产生残余拉伸应力。2、切除切屑时，表面层纤维被拉长，后刀面的摩擦又助长了表面层纤维的拉长，但表面层下面的未变形的金属阻碍表面层的拉长，结果在表面层产生残余压缩应力，而在下面未变形金属层产生残余拉伸应力。3、切削过程中产生的热，在不引起相变的情况下，使工件表面层产生残余拉伸应力，而下层产生残余压缩应力。4、磨削淬硬钢时，由于切削热的作用，工件表层还可能产生金相组织的变化。三、表面层的金相组织变化机械加工中所消耗能量的大部分都转变为热量，使加工表面温度升高，当温度升高到多媒体+视频1、教师演示；2、学生观察或在教师指导下训练。90分钟《汽车制造工艺学》教案2超过金相组织变化的临界点(相变温度)时，就会发生金相组织变化。对于普通的切削加工，温度一般不会达到如此高的程度，但对于磨削加工而言，大部分切削刃为负前角，切削力大，磨削速度又高，因此切除金属的功率消耗远远大于其他加工方法。强化训练四、表面质量对零件耐磨性的影响零件的耐磨性与摩擦副的材料、润滑条件和零件的表面加工质量等因素有关。特别是在前两个条件已确定的前提下，零件的表面加工质量就起着决定性的作用。零件的耐磨性与摩擦副的材料、润滑条件和零件的表面加工质量等因素有关。特别是在前两个条件已确定的前提下，零件的表面加工质量就起着决定性的作用。零件的磨损可分为三个阶段，如图1-17所示。第Ⅰ阶段称初期磨损阶段。由于摩擦副开始工作时，两个零件表面互相接触，一开始只是在两表面波峰接触，实际的接触面积只是名义接触面积的一小部分。当零件受力时，波峰接触部分将产生很大的压强，因此磨损非常显著。经过初期磨损后，实际接触面积增大，磨损变缓，进入磨损的第Ⅱ阶段，即正常磨损阶段。这一阶段零件的耐磨性最好，持续的时间也较长。最后，由于波峰被磨平，表面粗糙度参数值变得非常小，不利于润滑油的储存，且使接触表面之间的分子亲和力增大，甚至发生分子粘合，使摩擦阻力增大，从而进入磨损的第Ⅲ阶段，即急剧磨损阶段。表面粗糙度对摩擦副的初期磨损影响很大，但也不是表面粗糙度参数值越小越耐磨。图1-18是表面粗糙度对初期磨损量影响的实验曲线。从图中看到，在一定工作条件下，摩擦副表面总是存在一个最佳表面粗糙度参数值，最佳表面粗糙度Ra值约为0.32～1.25μm。表面纹理方向对耐磨性也有影响，这是因为它能影响金属表面的实际接触面积和润滑液的存留情况。轻载时，两表面的纹理方向与相对运动方向一致时，磨损最小；当两表面纹理方向与相对运动方向垂直时，磨损最大。但是在重载情况下，由于压强、分子亲和力和润滑液的储存等因素的变化，其规律与上述有所不同。表面层的加工硬化，一般能提高耐磨性多媒体+视频1、教师引导、示范；2、学生分组，单独对项目进行讨论训练。55分钟《汽车制造工艺学》教案30.5～l倍。这是因为加工硬化提高了表面层的强度，减少了表面进一步塑性变形和咬焊的可能。但过度的加工硬化会使金属组织疏松，甚至出现疲劳裂纹和产生剥落现象，从而使耐磨性下降。所以零件的表面硬化层必须控制在一定的范围之内。五、表面质量对零件疲劳强度的影响在交变载荷作用下，零件表面有微观不平度时会形成应力集中，产生疲劳裂纹，导致零件的疲劳损坏。表面越粗糙，应力集中越严重，因此减小表面粗糙度数值，可以提高疲劳强度。不同材料对应力集中的敏感程度不同。一般来说，钢的极限强度愈高，应力集中的敏感程度就愈大，表面粗糙度对疲劳强度的影响程度也愈严重。铸铁和有色金属对应力集中不敏感，所以表面粗糙度值的大小对零件的疲劳强度影响不大。零件的表面粗糙度在一定程度上影响零件的耐腐蚀性。零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。因此，减小零件表面粗糙度值，可以提高零件的耐腐蚀性能。零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件的耐腐蚀性。相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。在间隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，则会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度；在过盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，则装配后配合表面的凸峰被挤平，配合件间的有效过盈量减小，降低配合件间连接强度，影响配合的可靠性。因此对有配合要求的表面，必须限定较小的表面粗糙度参数值。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷、划痕和裂纹等部位容易引起应力集中、产生疲劳裂纹，导致零件的疲劳损坏。表面越粗糙，应力集中越严重。因此，减小锯末烘干机表面粗糙度值可以提高疲劳强度。不同材料对应力集中的敏感程度不同，一般来说，材料越致密，应力集中的敏感程度就越大，表面粗糙度对疲劳强度的影响程度也越严重。表面一定程度的冷作硬化能阻碍表层疲劳裂纹的出现，使零件疲劳强度提高；但冷硬程度过大，反而易于产生裂纹，降低零件抵抗疲劳的能力。故冷硬程度和深度应控制《汽车制造工艺学》教案4在一定的范围之内。表面层的残余压应力能部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，提高零件的疲劳强度。反之，零件表面层呈现残余拉应力时，则使疲劳裂纹加剧，降低疲劳强度。零件的表面粗糙度在一定程度上影响零件的耐腐蚀性。零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。因此，减小零件表面粗糙度值，可以提高零件的耐腐蚀性能。零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件的耐腐蚀性。相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。在间隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，则会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度；在过盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，则装配后配合表面的凸峰被挤平，配合件间的有效过盈量减小，降低配合件间连接强度，影响配合的可靠性。因此对有配合要求的表面，必须限定较小的表面粗糙度参数值。零件的表面质量对零件的使用性能还有其他方面的影响。例如，对于液压缸和滑阀，较大的表面粗糙度值会影响密封性；对于工作时滑动的零件，恰当的表面粗糙度值能提高运动的灵活性，减少发热和功率损失；零件表面层的残余应力会使加工好的零件因应力重新分布而变形，从而影响其尺寸和形状精度等。总之，提高加工表面质量，对保证零件的使用性能、提高零件的使用寿命是很重要的。项目检查每个小组的任务完成过程中或完成后，老师现场对学生的完成情况及存在的问题进行检查和指正。讲授法演示法评价法1、教师检查评价；2、学生个人发言、改正。总结评价做出来的，让学生演示讲解未做出来的，分析原因给予适当评价，对于做的好的组给予鼓励。讲授法演示法多媒体1、教师讲解；2、学生听讲或小组代5分钟《汽车制造工艺学》教案5表发言。项目考核考核内容分值评分标准考核记录扣分学习态度不迟到、早退10迟到、早退各5分知识目标完成情况10按回答问题等酌情扣分团队协作能力10按小组配合情况酌情扣分职业能力展示情况10对项目的讨论是否准确答辩情况15对老师的提问回答情况问题分析的准确性10对分析酌情扣分问题解答方法的选择15对问题解答的选择是否合理职业素养方案合理性10整个定位方案是否完全合理现场整理10完成任务后对现场的整理情况分数总计100得分项目总结布置作业：引起工艺系统变形的热源课后小结：