汽车机加件表面几何状态参数含义及工艺分析

zjg962000

随着加工工艺和检测技术的发展，人们对机加工零件表面状况的认识越来越清晰，原有描述机加零件表面质量的国际标准已不能满足汽车生产厂家的需要，世界上各大汽车制造企业与计量设备制造商联合纷纷制订了高于国际标准的表面质量状态标准。目前，我国的汽车工业生产大多已与世界著名的汽车制造商进行了合资生产，在质量控制标准上等同采用了国外的标准，这些国外质量控制标准中比较有代表性的就是德国的DIN标准和法国的PSA标准。下面以法国PSA Q类标准A326100通用标准A——表面几何状态总则的理解为例，结合发动机、车桥零件的加工工艺及质量控制状态对机加零件的表面状态评价参数的要求进行描述和加工工艺分析，希望对正在从事发动机、车桥、变速器零部件研究、设计、开发、工艺编制、质量控制等方面的技术人员有所帮助。

    1、表面形状、波纹度、粗糙度3个要素的特点、形成机理和对产品性能的影响

    表征机加工零件表面质量状况的3个要素是表面形状、波纹度和粗糙度。3个要素对于零件的功能是不可分割的。因此，只测量其中一个要素而忽略其他要素会导致不正确的分析。1.1表面形状

    表面形状误差就是与理想名义外形的偏离，这里忽略掉由波纹度、粗糙度引起的变化。

    所有物体都有可测量的与理想外形的偏差，这些误差由各种各样的因素造成，如加工过程中夹持过紧或过松、机床导轨的不精确、零件的应力释放不充分或不正确、由于零件自重而产生的下垂、加工中产生的热效应。与理想外形的偏离将影响零件的性能和使用寿命。

    1.2 波纹度

    波纹度是典型的由机床产生的误差，几乎总是存在于加工表面上。波纹度通常表现为周期性，与粗糙度相区别，其水平波长较长。

    在考虑波纹度是由有缺陷的机床而产生的特性时，注意以下因素可将波纹度减少至最小：刚度不够或平衡不好而产生震动；非对称力产生的刀具路径的偏移。

    波纹度对于要与其他表面接触时表面的功能设计是非常关键的。

    1.3 粗糙度

    粗糙度是由切削刀具或加工过程中磨轮的作用而产生的，通常是表面上留下的加工痕迹。

    零件的功能导向、密封和旋转等决定了多大的粗糙度对于正确的性能是必须的。

    对于装饰性的表面或需二次处理如油漆和电镀的表面，选择粗糙度指标同样十分重要。

    切削刀具的几何形状连同机床的设置如进给率、切削深度和速度都会影响粗糙度。其中：幅度——峰谷之间的垂直距离；间距——峰谷之间的水平距离；陡度——各峰谷的尖锐程度。

    粗糙度在零件设计中是可以控制的要素，粗糙度总是叠加在波纹度上。

2、对机加零件表面几何状态参数标准的理解
    2.1 表面几何状态标准R＆W分析中所运用的轮廓图形
    在PSA表面几何状态标准R&W分析中，可以运用以下3种轮廓。
    a.在工件上移动触针所获得的数据，经过斜度校正（也就是被测零件相对仪器基准的倾斜已根据最小二乘直线得以修正），但是未经滤波的轮廓，如图1。


     b.修正的粗糙度包络线，如图2。


    c.波纹度包络线，如图3。


    2.2 表面几何状态标准中所定义的粗糙度和波纹度等参数的含义

    根据以上3种轮廓线可分析出以下粗糙度和波纹度标准参数，如图4。

    Pt：这是初始粗糙度包络线（修正前包络线）中最高峰到最低谷之间的差值。
    R：从修正后的粗糙度包络线中计算到的粗糙度平均高度。
    AR：粗糙度节距的平均间距。
    RX：初始粗糙度包络线中最高峰到相邻最低谷之间的差值。
    Wt：修正后的粗糙度包络线中最大峰值到最低谷值之间的差值。实际上是计算得到的。


W：波纹度的平均高度。
    Aw：波纹度节距的平均间距。大于波纹度截止长度的波纹度节距在计、算 Aw值时不予考虑。
    Rx：波纹度包络线中最大的阶跃值。
    Tp（支承长度率）：支承表面的-种长度度量-（表达为评定长度的百分比）。所谓的支承表面是轮廓峰被一条平行于轮廓中线的直线截取后，各截线长度之和。
    确定支承表面的线可以设在低于最高峰以下的选定深度处，或在轮廓中线上面或下面的选定距离上。当该线设在轮廓最低谷处时Tp为100%，因为所有的轮廓都在支承线以上，根据低于最高轮廓波峰的深度（或离开中线的距离）绘出从0%到1000%极限值之间Tp值的图，便得到支承长度率曲线（或称Abbott火石曲线）。
    H Tp是两个Tp值之间的距离。
    2.3表面几何形状标准中粗糙度和波纹度参数选择
    在表1中，所给出的值（≤AR）在没有技术要求时不允许超出，它们是按图样上规定的R值来表示的（而不是按R的测量值来表示）。

zjg962000

3.2曲轴各个轴颈表面状态参数的含义及测量
    如图6， 曲轴各个轴颈表面在抛光以后采用综合参数Rpk,Rk ,Rvk ,Mr1 ,Mr2来表征曲轴轴颈表面磨  削质量。检查所有连杆颈和主轴颈的支承率为Rpk  0.2μm/ Mr1＜15％，Rk vk   80%r2
    Rpk：简约峰高（峰顶的降低），即曲轴表面轮廓顶部的平均高度。当发动机开始运行时，将很快被磨损掉，其减低的高度将影响曲轴进人正常工作状态的磨合时间和实际材料磨损量。
    Rk：粗糙度核心轮廓深度（中心峰谷高度），是曲轴长期工作的表面，它影响曲轴的运转性能和使用寿命。
    Rvk：简约谷深（谷低的降低），这些深入曲轴表面的深沟槽在曲轴与轴瓦相对运动时，有利于形成附着性能很好的油膜，在减少轴与瓦的摩擦损失的同时，能大幅度降低油耗。
    Mr1:轮廓支承长度率（金属材料率），是曲轴进入长期工作状态时的轮廓支承长度率，其数值直接反应了零件的加工水平和使用寿命。
    Mr2：轮廓支承长度率（金属材料率），是曲轴脱离长期工作状态时的轮廓支承长度率，其数值决定了工作表面的贮油和润滑能力，即曲轴各个轴颈正常的磨损量。
    评价曲轴表面质量的这5个参数是基于曲轴表面已滤波的轮廓来进行计算评价的。滤波的目的是允许曲轴轴颈有轻微的波动或不损害曲轴运转功能的小凸起。因为考虑了已滤波，在对产品定义这些参数时给出的值较低。TU系列曲轴表面综合参数值见表2。

    基于轮廓支承长度率曲线Tp（c）曲线的综合参数很多，在生产实际中，仅仅选用了与使用性能密切相关的参数Rpk, Rk, Rvk , Mr1 , Mr2。并且，Rpk, Rk，Rvk的相关性并不相同，可以分别利用它们或单独评定波峰区、中心区和波谷区。如在评定返销TU5jp4曲轴轴径时仅用Rpk 、Rk ,在评定自制TU5jpk曲轴轴径用Rpk、Rk, Rvk、Mr1, Mr2。

zjg962000

3、表面几何状态参数在机加零件上标注的含义及工艺分析
    3.1气缸孔支承长度率的含义及测量 气缸孔经过珩磨后，对其珩磨表面除了要求粗糙度和波纹度外，还有3个磨削标准要控制（如图5)，即磨合标准1.0μm ≤C2%-C20% ≤3.0 μm 、运行标准1.5μm ≤C20%-C80% ≤3.0 μm、润滑标准1.5 μm≤C80%-C98%≤2.5μm。
    磨合标准：缸孔表面轮廓顶部的部分，当发动机开始运行时，将很快被磨损掉，其减低的高度将影响缸孔进人正常工作状态的磨合时间及实际材料磨损量。因此，其产品规定了该轮廓顶部的深度必须为1-3μm。若该深度小于1μm，将影响缸孔进人．正常工作状态的磨合时间；若该深度大于3μm,将加大缸孔实际材料磨损量。
    运行标准：缸孔表面轮廓核心部分深度，是缸孔长期工作的表面，它影响气缸的运转性能和使用寿命。产品规定了该轮廓核心部位的最佳深度为1.5-3μm最合适。当深度小于1.5μm时，将缩短缸孔的使用寿命；当深度大于3μm时，将影响缸孔的运转性能。
    润滑标准：缸孔表面轮廓延伸到材料内的轮廓部分，这些深入零件表面的深沟槽在活塞环相对缸孔运动时，有利于形成附着性能很好的油膜，在减少摩擦损失的同时，大幅度降低油耗。产品规定了该轮 廓部分的最佳深度必须为1.5~2.5 μm。若该深度小 于1.5 μm，将影响油膜的深度，摩擦损失增大；若该深度大于2.5 μm，将影响活塞在缸孔的运行速度。
    评价缸孔表面质量的这3个标准是基于缸孔表 面未滤波的轮廓来进行计算评价的。其计算方法为  根据产品给定的2个支承长度率来计算这2个支承  长度率所在的深度差。其中，C2%主要是为了去掉那  些不影响产品性能的孤立的波峰，C98%主要是为了  去掉那些不影响产品性能的孤立的波谷，保证测量  结果的重复性，C20%和C80%是根据缸孔表面平台  珩磨工艺的特点及缸孔材料并进行长期的台架试验  总结出的最能反映产品质量状态的两个参数。   


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fanww0601

好

twxbfrp

没什么用处。

hanlizhen_q

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surfwave

不错的资料哈，谢谢

lixin123

好文章，值得一看。谢谢。:handshake :handshake :handshake

扮靓人生

呵呵,好文章好好的学习一下

lgr222

好文章,谢谢

zhuhw20002

:victory: :victory: :handshake :handshake  文章不错，谢谢分享！1

yqncu

东西分的太细了，用的不多！
可能只在高精尖领域里面应用的比较广泛吧！

发动机制造

波纹度、粗糙度和轮廓度，在三种参数的测量过程中，
如何推荐测量长度、评价长度和滤波长度呀？