表面粗糙度對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的影響

你可知道粗糙度為什么是0.8, 1.6, 3.2, 6.3, 12.5？
我們慢慢來看

一、表面粗糙度的概念

零件在機(jī)械加工過程中，由于切削時(shí)金屬表面的塑性變形和機(jī)床震動(dòng)以及刀具在表面上留下的刀痕等因素的影響，使零件的各個(gè)表面，不管加工的多么光滑，至于顯微鏡下觀察，都可以看到峰谷高低不平的情況，如圖。

加工表面上具有較小間距的峰谷所組成的微觀幾何體形狀特征稱為表面粗糙度。一般來說，不同的加工方法形成的表面粗糙度也不同。

二、表面粗糙度對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的影響

1） 表面粗糙度影響零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，壓強(qiáng)越大，磨損就越快。

2） 表面粗糙度影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。對(duì)間隙配合來說，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過程中間隙逐漸增大；對(duì)過盈配合來說，由于裝配時(shí)將微觀凸峰擠平，減小了實(shí)際有效過盈，降低了聯(lián)結(jié)強(qiáng)度。

3） 表面粗糙度影響零件的疲勞強(qiáng)度。粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強(qiáng)度。

4） 表面粗糙度影響零件的抗腐蝕性。粗糙的表面，易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面腐蝕。

5） 表面粗糙度影響零件的密封性。粗糙的表面之間無法嚴(yán)密地貼合，氣體或液體通過接觸面間的縫隙滲漏。

6）表面粗糙度影響零件的接觸剛度。接觸剛度是零件結(jié)合面在外力作用下，抵抗接觸變形的能力。機(jī)器的剛度在很大程度上取決于各零件之間的接觸剛度。

7）影響零件的測(cè)量精度。零件被測(cè)表面和測(cè)量工具測(cè)量面的表面粗糙度都會(huì)直接影響測(cè)量的精度，尤其是在精密測(cè)量時(shí)。

此外，表面粗糙度對(duì)零件的鍍涂層、導(dǎo)熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動(dòng)的阻力、導(dǎo)體表面電流的流通等都會(huì)有不同程度的影響。

三、常用加工方式和能達(dá)到的粗糙度值

四、表面粗糙度與表面光潔度一樣嗎？

表面光潔度是表面粗糙度的另一稱法。表面光潔度是按人的視覺觀點(diǎn)提出來的，而表面粗糙度是按表面微觀幾何形狀的實(shí)際提出來的。因?yàn)榕c國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)接軌，中國80年代后采用表面粗糙度而廢止了表面光潔度。在表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)GB3505-83、GB1031-83頒布后，表面光潔度已不再采用。

表面光潔度與表面粗糙度有相應(yīng)的對(duì)照表（見下圖）。粗糙度有測(cè)量的計(jì)算公式，而光潔度只能用樣板規(guī)對(duì)照。所以說粗糙度比光潔度更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。

五、表面粗糙度數(shù)值為什么用0.8,1.6,3.2等表示？

一切都來源于偉大的優(yōu)先數(shù)系！

法國工程師雷諾看到熱氣球上的鋼絲繩規(guī)格繁多，他就想了一個(gè)辦法，將10開5次方，得到一個(gè)數(shù)1.6，然后輾轉(zhuǎn)相乘，得出5個(gè)優(yōu)先數(shù)如下:

1.0

1.6

2.5

4.0

6.3

這是一個(gè)等比數(shù)列，后數(shù)為前數(shù)的1.6倍，那么10以下的鋼絲繩一下子只有5種，10到100的鋼絲繩也只有5種，即10, 16, 25, 40, 63。

但是這樣分法太稀疏，雷先生就再接再厲，將10開10次方，得出R10優(yōu)先數(shù)系如下：

1.0

1.25

1.6

2.0

2.5

3.15

4.0

5.0

6.3

8.0

公比為1.25，于是10以內(nèi)的鋼絲繩只有10種，10到100的也只有10種，這就比較合理了。這時(shí)肯定有人說，這個(gè)數(shù)列，前面的數(shù)字好像相差不大，如1.0和1.25，簡(jiǎn)直沒差別嘛，平常我就四舍五入了，但6.3和8.0間隔就大了，這樣合理嗎？

合理不合理，我們打個(gè)比方。比如說自然數(shù)1、2、3、4、5、6、7、8、9，看起來很順溜，我們用這個(gè)數(shù)列來發(fā)工資，給張三發(fā)1000，給李四發(fā)2000，兩人皆心服。突然通貨膨脹，給張三發(fā)8000，給李四發(fā)9000。以前李四工資是張三的2倍，現(xiàn)在變成1.12倍。你說李四能愿意嗎？他可是主管哪，給他發(fā)16000還差不多，張三是不會(huì)埋怨說主管比他多8000的。

這個(gè)自然界的事物，有兩種比較方法，就是“相對(duì)”與“絕對(duì)”！優(yōu)先數(shù)系是相對(duì)的。

有人說他的產(chǎn)品規(guī)格有10噸，20噸，30噸，40噸的，現(xiàn)在看來就不合理了吧？如果你取兩倍的話，應(yīng)該是10噸，20噸，40噸，80噸，或者保住頭尾，也應(yīng)該是10噸，16噸，25噸，40噸，公比為1.6才合理。

這就是“標(biāo)準(zhǔn)化”，論壇上常常看到有人說“標(biāo)準(zhǔn)化”，實(shí)際他們說的是“標(biāo)準(zhǔn)件”，所做的工作只是將整機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)件整理一下，就叫標(biāo)準(zhǔn)化了，實(shí)際不是這樣的。真正的標(biāo)準(zhǔn)化，你要把你的產(chǎn)品的所有參數(shù)按優(yōu)先數(shù)系形成序列化，再把所有的零部件的功能參數(shù)及尺寸，用優(yōu)先數(shù)系來序列化才對(duì)。

自然數(shù)是無窮的，但在機(jī)械設(shè)計(jì)師眼里，世界上只有10個(gè)數(shù)，它就是R10優(yōu)先數(shù)。并且，這10個(gè)數(shù)相乘，相除，乘方，開方，結(jié)果還在這10個(gè)數(shù)里，何其奇妙！當(dāng)你設(shè)計(jì)的時(shí)候，不知道尺寸該選擇多大為好時(shí)，就在這10個(gè)數(shù)里選，你說何其方便！

1.0 N0

1.12 N2

1.25 N4

1.4 N6

1.6 N8

1.8 N10

2.0 N12

2.24 N14

2.5 N16

2.8 N18

3.15 N20

3.55 N22

4.0 N24

4.5 N26

5.0 N28

5.6 N30

6.3 N32

7.1 N34

8.0 N36

9.0 N38

兩個(gè)優(yōu)先數(shù)，比如4和2，其序號(hào)分別為N24和N12，它們相乘，將其序號(hào)相加，其結(jié)果等于N36即8便是；相除，序號(hào)相減，等于N12即2便是；2的立方，將其序號(hào)N12乘以3得N36即8便是；4的開方，將其序號(hào)N24除以2得N12即2便是如果求2的四次方呢？N12*4=N48，這里沒有，怎么辦？上面的列表，沒有寫上一個(gè)數(shù)，就是10，它的序號(hào)是N40，凡是序號(hào)大于40的，只看大于40的部分，比如N48就看N8，即1.6，然后乘以10得16就對(duì)了。如果序號(hào)是N88呢，看N8得1.6，然后乘以100得160便是，因?yàn)?00的序號(hào)是N80,1000的序號(hào)是N120，依此類推做機(jī)械設(shè)計(jì)，一輩子用這20個(gè)數(shù)就足矣。但有時(shí)需用到R40數(shù)系，有40個(gè)數(shù)，就更完善了，若不夠，還有R80系。我已將R40數(shù)系倒背如流，應(yīng)付一般計(jì)算根本不用計(jì)算器。簡(jiǎn)單來說算40徑的45鋼的抗扭能力，其扭轉(zhuǎn)系數(shù)是0.5*π*R^3，扭應(yīng)力選屈服點(diǎn)360的一半即180MPa，圓周率選3.15，左右手捏小數(shù)點(diǎn)，心算加減序號(hào)，一會(huì)就出來。有人說你不加安全系數(shù)嗎？說吧，是取1.25，還是1.5，還是2??？呵呵。

黃金分割0.618，也即1.618，這里也有1.6。

平方根數(shù)列，就是根號(hào)1，根號(hào)2，根號(hào)3，很容易求出吧？（3的序號(hào)是N19）

π的平方等于多少？等于10。你算壓桿穩(wěn)定的時(shí)候就方便了吧？

圓桿扭轉(zhuǎn)系數(shù)約為0.1*D^3，現(xiàn)在你可以口算扭轉(zhuǎn)系數(shù)了吧？

為什么大螺絲從M36直接跳到M40？

為什么齒輪的傳動(dòng)比有個(gè)6.3或者7.1？

為什么槽鋼有個(gè)市場(chǎng)上很少見的12.6號(hào)？

為什么外協(xié)廠打電話來說140的方管沒有，而有120和160的？因?yàn)镽5數(shù)系比R20數(shù)系優(yōu)先。

為什么標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)有個(gè)第一序列，第二序列？一般來說第一序列就是R5序列。

為什么Inventor的螺孔列表有個(gè)M11.2？現(xiàn)在你知道它不是胡謅出來的數(shù)吧？

還有鋼板厚度，型鋼型號(hào)，齒輪模數(shù)，一切標(biāo)準(zhǔn)件，一切工業(yè)品樣本上的功能參數(shù)，尺寸參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)公差表，等等等等，它們的來源，此刻在我們的心中慢慢清晰起來?？梢哉f，我們已經(jīng)理解了半部機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，以及那些還沒做出來的工業(yè)品。

那么，我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，就可以同時(shí)設(shè)計(jì)出一系列了，而不是設(shè)計(jì)完之后再進(jìn)行所謂的“標(biāo)準(zhǔn)化”；更進(jìn)一步，如果產(chǎn)品注定要序列化，那么我們甚至可以在對(duì)實(shí)際工況不甚了解的情況下設(shè)計(jì)產(chǎn)品，因?yàn)閮?yōu)先數(shù)系已將所有型號(hào)包括其中了。

優(yōu)先數(shù)系的應(yīng)用，上面列出的，可謂滄海一粟，無盡的應(yīng)用等著我們自己去開發(fā)。

審核編輯 ：李倩