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你知道表面粗糙度为什么用0.8,1.6,3.2?

文章出处: 人气:1307 发表时间:2020-11-21 16:17:12
法国工程师雷诺看到热气球上的钢丝绳规格繁多,他就想了一个办法,将10开5次方,得到一个数1.6,然后辗转相乘,得出5个优先数如下:
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
这是一个等比数列,后数为前数的1.6倍,那么10以下的钢丝绳一下子只有5种,10到100的钢丝绳也只有5种,即10, 16, 25, 40, 63。
但是这样分法太稀疏,雷先生就再接再厉,将10开10次方,得出R10优先数系如下:
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
3.15
4.0
5.0
6.3
8.0
公比为1.25,于是10以内的钢丝绳只有10种,10到100的也只有10种,这就比较合理了。
有人说他的产品规格有10吨,20吨,30吨,40吨的,现在看来就不合理了吧?如果你取两倍的话,应该是10吨,20吨,40吨,80吨,或者保住头尾,也应该是10吨,16吨,25吨,40吨,公比为1.6才合理。
这就是“标准化”,论坛上常常看到有人说“标准化”,实际他们说的是“标准件”,所做的工作只是将整机的标准件整理一下,就叫标准化了,实际不是这样的。真正的标准化,你要把你的产品的所有参数按优先数系形成序列化,再把所有的零部件的功能参数及尺寸,用优先数系来序列化才对。
自然数是无穷的,但在机械设计师眼里,世界上只有10个数,它就是R10优先数。并且,这10个数相乘,相除,乘方,开方,结果还在这10个数里,何其奇妙!当你设计的时候,不知道尺寸该选择多大为好时,就在这10个数里选,你说何其方便!
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
两个优先数,比如4和2,其序号分别为N24和N12,它们相乘,将其序号相加,其结果等于N36即8便是;相除,序号相减,等于N12即2便是;2的立方,将其序号N12乘以3得N36即8便是;4的开方,将其序号N24除以2得N12即2便是如果求2的四次方呢?
N12*4=N48,这里没有,怎么办?上面的列表,没有写上一个数,就是10,它的序号是N40,凡是序号大于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就对了。如果序号是N88呢,看N8得1.6,然后乘以100得160便是,因为100的序号是N80,1000的序号是N120,依此类推做机械设计,一辈子用这20个数就足矣。但有时需用到R40数系,有40个数,就更完善了,若不够,还有R80系。我已将R40数系倒背如流,应付一般计算根本不用计算器。简单来说算40径的45钢的抗扭能力,其扭转系数是0.5*π*R^3,扭应力选屈服点360的一半即180MPa,圆周率选3.15,左右手捏小数点,心算加减序号,一会就出来。有人说你不加安全系数吗?说吧,是取1.25,还是1.5,还是2啊?。
黄金分割0.618,也即1.618,这里也有1.6。
平方根数列,就是根号1,根号2,根号3,很容易求出吧?(3的序号是N19)
π的平方等于多少?等于10。你算压杆稳定的时候就方便了吧?
圆杆扭转系数约为0.1*D^3,现在你可以口算扭转系数了吧?
为什么大螺丝从M36直接跳到M40?
为什么齿轮的传动比有个6.3或者7.1?
为什么槽钢有个市场上很少见的12.6号?
为什么外协厂打电话来说140的方管没有,而有120和160的?因为R5数系比R20数系优先。
为什么标准件的参数有个第一序列,第二序列?一般来说第一序列就是R5序列。
为什么Inventor的螺孔列表有个M11.2?现在你知道它不是胡诌出来的数吧?
还有钢板厚度,型钢型号,齿轮模数,一切标准件,一切工业品样本上的功能参数,尺寸参数,标准公差表,等等等等,它们的来源,此刻在大家的心中慢慢清晰起来。可以说,大家已经理解了半部机械设计手册,以及那些还没做出来的工业品。
那么,大家在设计产品的时候,就可以同时设计出一系列了,而不是设计完之后再进行所谓的“标准化”;更进一步,如果产品注定要序列化,那么大家甚至可以在对实际工况不甚了解的情况下设计产品,因为优先数系已将所有型号包括其中了。
优先数系的应用,上面列出的,可谓沧海一粟,无尽的应用等着大家自己去开发。
1、粗糙度的概念
零件经过加工后,由于刀具、积屑瘤和鳞刺等给工件表面造成或大或小的波峰与波谷。这些峰谷的高低程度很小,通常只有放大才能看见。这种微观几何形状特征,称为表面粗糙度。

2、粗糙度的评定参数
以RaRzRy三种代号加数字来表示,机械图纸中都会有相应的表面质量要求,一般是工件表面粗糙度Ra<0.8um的表面时称作:镜面。
轮廓算术平均偏差Ra:在取样长度L内轮廓偏距绝对值的算术平均值
微观不平度十点高度Rz:在取样长度l内5个最大的轮廓峰高的平均值与 5个最大的轮廓谷深的平均值之和
轮廓最大高度Ry:在取样长度L内轮廓峰顶线与轮廓谷底线之间的距离
3、表面粗糙度对机械零件使用性能的影响
表面粗糙度对零件质量有很大的影响,主要集中在对零件的耐磨性、配合性质、抗疲劳强度、工件精度及抗腐蚀性上。
5.1、对摩擦和磨损的影响。表面粗糙度对零件磨损的影响,主要体现在峰顶与峰顶上,两个零件相互接触,实际上是部分峰顶的接触,接触处压强很高,能使材料产生塑形流动。表面越粗糙,磨损越严重。
5 .2 对配合性质的影响。两构件配合,无非两种形式,过盈配合和间隙配合。对于过盈配合,由于在装配时,表面的峰顶被挤平,致使过盈量减小,降低了构件的连接强度;对于间隙配合,随着峰顶不断被磨平,其间隙程度会变大。因此,表面粗糙度影响配合性质的稳定性。
5 .3 对抗疲劳强度的影响。零件表面越粗糙,凹痕越深,波谷的曲率半径也越小,对应力集中越敏感。因此,零件表面粗糙度越大,其应力集中越敏感,其承受抗疲劳强就越低。
5.4 对抗腐蚀性的影响。零件的表面粗糙越大,即其波谷就越深。这样,灰尘、变质的润滑油、酸性的和碱性的腐蚀性物质就容易积存在这些凹谷处,并渗透到材料的里层,加剧零件的腐蚀。因此,降低表面粗糙度,可以增强零件的抗腐蚀性。

4、提升表面光洁度的方法
主要分为两大种:增加相应的工艺和在原有的工艺上改进
增加相应的工艺:增加抛光、磨削、刮研、滚压等工序,不仅能提高光洁度还能提升精度;另外国内外都有的超声滚压技术结合金属塑性流动性,区别于传统滚压的冷作硬化,能提升粗糙度2 3个等级,还有改善材料综合性能特点。

超声滚压
原有工艺上的改进:
6.1 合理选择切削速度。切削速度V 是影响表面粗糙度的一个重要因素。加工塑性材料,如中、低碳钢时,较低的切削速度易产生鳞刺,中速易形成积屑瘤,这会增大粗糙度。避开这个速度区域,表面粗糙度值会减小。所以不断地创造条件以提高切削速度,一直是提高工艺水平的重要方向。
6.2 合理选择进给量。进给量的大小直接影响工件的表面粗糙度,一般情况下,进给量越小,表面粗糙度就越小,工件表面越光洁。
6.3  合理选择刀具几何参数。前角和后角。增大前角,能使材料被切削时挤压变形和摩擦减小,也使总切削抗力减小,利于排屑。当前角一定时,后角越大,切削刃钝圆半径越小,刀刃越锋利;此外,还能减小后刀面与已加工表面和过渡表面的摩擦和挤压,有利于减小表面粗糙度值。增大刀尖圆弧半径r,可使其表面粗糙度值减小;减少刀具的副偏角Kr,也可使其表面粗糙度值减小。
6.4  选择合适的刀具材料。应选择导热性能好的刀具,以便及时传递切削热,降低切削区塑形变形。此外,刀具应具有良好的化学性能,防止刀具与被加工材料产生亲和作用,亲和力过大时,极易产生积屑瘤和鳞刺,造成表面粗糙度过大。如在其表层涂硬质合金或陶瓷材料,切削时时,刀面上形成氧化保护膜,它能降低与加工表面间的摩擦系数,故有利于提高表面光洁度。
6.5  改善工件材料的性能。材料的韧性决定着其塑性,韧性好其塑性变形的可能性就大,机械加工时,零件表面粗糙度就越大。
6.6  选择合适的切削液。正确选用切削液能显著地减小表面粗糙度。切削液具有冷却、润滑、排屑与清洗作用。可以减小工件、刀具和切屑之间的摩擦,带走大量的切削热,降低切削区温度,及时排掉细小切屑。





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