机械（模具）零件表面结构对使用性的影响

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：但表面粗糙度对铸铁零件的疲劳强度的影响不甚明显；而对于钢零件，其强度越高影响越大。

表面结构会影响机械和模具零件的使用性能和寿命，特别是对在高温、高压和高速条件下工作的机械零件影响尤为严重。其影响主要有以下几个方面。

1.对配合性质的影响

在间隙配合中，由于轮廓峰顶较快地被磨平，使实际间隙增大，因而降低预定的配合性质，如在多工位精密级进模中，各凸模与卸料板兼导板之间的配合间隙精度较高，若导板孔内表面加工时表面粗糙度值太大，则在装配时，由于表面部分凸峰存在，初装时凸模与导板孔之间配合间隙似乎很合适，但工作一段时间后，细小峰顶很快被磨损而加大配合间隙，会造成模具功能迅速下降，影响使用寿命。对于过盈配合，由于装配而挤压轮廓峰顶，使实际过盈量减小，因而降低过盈连接的强度。对于过渡配合，由于间隙或过盈均较小，为防止配合表面粗糙而影响过渡配合性质，表面粗糙度数值不应太大。可见，为保证间隙配合的稳定性、过渡配合的性质以及过盈连接强度，适当减小零件表面粗糙度值是有效的措施，特别是对小尺寸配合件更为明显。

2.对冲击强度的影响

对于钢制零件，其冲击强度值随表面粗糙度值的增大而减小，当配合件在低温状态工作时，这种影响更为明显。

3.对接触刚度的影响

由于微观不平度的影响，配合表面的实际接触面积小于理想接触面积，造成单位面积压应力增大，轮廓峰顶处极易产生接触变形，因而降低了接触刚度。因此，较小的表面粗糙度值可保证良好的接触刚度。

4.对疲劳强度的影响

零件表面粗糙度值越大，表面越粗糙，其刀痕和裂纹等均易于引起应力集中，从而导致零件疲劳强度降低。但表面粗糙度对铸铁零件的疲劳强度的影响不甚明显；而对于钢零件，其强度越高影响越大。因此，在一般情况下，零件的疲劳强度随表面粗糙度值的减小而提高。

5.对耐磨性的影响

模具中导柱、导套是滑动摩擦。若加工后的导柱、导套表面粗糙度值过大，实际表面接触时，由于峰谷的存在，只有峰顶接触，接触的实际面积小于理论接触面积，因而使压力增大，破坏了润滑油膜，将出现无润滑油的干摩擦，加速了表面的磨损；而表面粗糙度值过小的表面，其储油能力又很差，两个滑动表面接触时，又会发生“咬合”现象，磨损也会加快，耐磨性随之降低，影响模具使用寿命。

6.对耐蚀性的影响

粗糙的表面，其峰谷易于积存腐蚀介质，且向零件表面层渗透，因而加剧腐蚀，使零件的耐蚀性能降低。

7.表面粗糙度对制品表面的影响

用模具生产的制品，其表面几何特征是通过模具工作表面复制形成的。所以模具表面粗糙度直接反映到制品表面粗糙度上。模具表面粗糙度值越小，生产出的制品表面粗糙度值也越小。

8.模具表面粗糙度对制品脱模的影响

模具表面粗糙度值越小，制品脱模越容易，所需的脱模斜度就越小；模具的表面粗糙度值越大，制品脱模越困难，所需的脱模斜度越大。当模具的脱模斜度较小时，模具表面粗糙度值应具有足够小的值，而且还要求抛光纹理方向与脱模方向一致，否则很容易拉伤制品表面，严重的造成无法脱模，损坏制品和型芯。这个问题在制造金属压铸模时尤为突出。

9.对其他性能的影响

表面粗糙度对零件性能的影响是多方面的，例如：运动副表面粗糙不平，会使运转时的振动和噪声增加；冲压零件的表面粗糙度要求适当，既可存油润滑，又可防止表面擦伤，甚至可防止产生裂纹；当高频电流流经导体表面时，由于导体表面粗糙度的影响，其表面的实际电阻值大于理论值，使导电电阻增大；表面粗糙度还将增大管壁对液体流动的阻力，增加工件尺寸的测量误差等。

机械（模具）零件表面结构对使用性的影响

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