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(lái)看

一、表面粗糙度的概念

零件在機(jī)械加工過(guò)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(chēng)為表面粗糙度。一般來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過(guò)程中間隙逐漸增大；對(duì)過(guò)盈配合來(lái)說(shuō)，由于裝配時(shí)將微觀凸峰擠平，減小了實(shí)際有效過(guò)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(guò)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(wú)法嚴(yán)密地貼合，氣體或液體通過(guò)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(chēng)法。表面光潔度是按人的視覺(jué)觀點(diǎn)提出來(lái)的，而表面粗糙度是按表面微觀幾何形狀的實(shí)際提出來(lái)的。因?yàn)榕c國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)接軌，中國(guó)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(guó)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(jiàn)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(shuō)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(lái)源于偉大的優(yōu)先數(shù)系！

法國(guó)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(kāi)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(kāi)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?xún)?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(shuō)，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(méi)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(shuō)自然數(shù)1、2、3、4、5、6、7、8、9，看起來(lái)很順溜，我們用這個(gè)數(shù)列來(lái)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(shuō)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(shuō)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(shuō)他的產(chǎn)品規(guī)格有10噸，20噸，30噸，40噸的，現(xiàn)在看來(lái)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?？吹接腥苏f(shuō)“標(biāo)準(zhǔn)化”，實(shí)際他們說(shuō)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(lái)序列化才對(duì)。

自然數(shù)是無(wú)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(kāi)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(shuō)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(kāi)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(méi)有，怎么辦？上面的列表，沒(méi)有寫(xiě)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(lèi)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(lái)說(shuō)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(lái)。有人說(shuō)你不加安全系數(shù)嗎？說(shuō)吧，是取1.25，還是1.5，還是2啊？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(jiàn)的12.6號(hào)？

為什么外協(xié)廠打電話來(lái)說(shuō)140的方管沒(méi)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(lái)說(shuō)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(lái)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(lái)源，此刻在我們的心中慢慢清晰起來(lái)?？梢哉f(shuō)，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(méi)做出來(lái)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(wú)盡的應(yīng)用等著我們自己去開(kāi)發(fā)。

審核編輯 ：李倩