第四節(jié) 零件加工質量
零件加工質量主要指標包括加工精度和表面粗糙度兩個方面。
一、加工精度：
經(jīng)過加工的零件，其實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。
誤差：實際與理想的偏離。
公差：允許的誤差范圍。
加工精度和加工誤差在評定零件幾何參數(shù)中的作用是等同的，兩者呈反向變動關系。
零件的加工精度包括如下三個方面：
（一）尺寸精度
尺寸精度指零件表面本身的尺寸（如圓柱面的直徑）和表面間相互的距離尺寸（如各孔之間的距離）的精度。
基本尺寸：根據(jù)使用要求，通過強度、剛度計算或結構方面考慮確定的尺寸。
極限尺寸：允許尺寸變化的極限值，較大者稱為極限尺寸、較小者稱為最小極限尺寸。
尺寸偏差：某一尺寸減去其基本尺寸所得的代數(shù)差。極限尺寸減去基本尺寸稱為上偏差，最小極限尺寸減去基本尺寸稱為下偏差。
尺寸公差：尺寸允許的變動量。公差數(shù)值越小，尺寸精度越高；反之亦然。
公差帶：代表上下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域稱為公差帶，也是極限尺寸和最小極限尺寸所限定的區(qū)域。尺寸公差帶由“公差帶大小”和“公差帶位置”兩個要素確定。
上偏差＝極限尺寸－基本尺寸
下偏差＝最小極限尺寸－基本尺寸
尺寸公差＝上偏差－下偏差＝極限尺寸－最小極限尺寸
【注意】偏差可以是正值，可以是負值，也可以是0，公差一定是正值。
例如：外圓面的尺寸為
基本尺寸為為50mm，上偏差為-0.03mm，下偏差為-0.06mm，
極限尺寸=50-0.03=49.97mm，最小極限尺寸=50-0.06=49.94mm
尺寸公差=極限尺寸-最小極限尺寸=上偏差-下偏差=0.03mm
國家標準規(guī)定：尺寸公差由IT01、IT00、IT1—IT18 共有20個等級
IT01 精度、IT18 精度最低。精度越高，加工越困難，成本越高。
IT6～IT5：在一般機器制造中用得較少，它主要用于一些精密零件、精密機器和精密儀器中的零件。
IT7～IT6：在機床和一般較精密的機器制造中用得最普遍。如車床的主軸與軸承、動力機中的活塞與氣缸等。
IT9～IT8：在機器制造中屬中等精度。如用于重型機床、蒸汽機的次要部分；農(nóng)業(yè)機械、重型機械的較重要部分。
IT10～IT13：用于機車車輛、農(nóng)業(yè)機械等機器的不重要部分。
IT12～IT18：用于非配合尺寸的公差。
-
（二）形狀精度
形狀精度：是指加工后零件表面實際測得的形狀和理想形狀的符合程度。理想形狀是指幾何意義上絕對正確的圓、直線、平面、圓柱面以及其他成形表面等。用形狀公差等級表示。
軸的形狀誤差
（三）位置精度
位置精度：指加工后零件有關要素相互之間的實際位置和理想位置的符合程度。理想位置是指幾何意義上絕對的平行、垂直、同軸和絕對準確的角度關系等。 【注意】一個完全確定的形位公差帶（形狀和位置）由“公差帶形狀”、“公差帶大小”、“公差帶方向”和“公差帶位置”四個要素確定。
形位公差是指實際被測要素的允許變動量。形位公差帶是限制實際要素變動的區(qū)域。
形位公差特征項目一共14種。其中：
形狀公差4種，即直線度、平面度、圓度、圓柱度。（針對自身而言）
位置公差8種，即平行度、垂直度、傾斜度，對稱度、同軸度、位置度，圓跳動和全跳動。（相對的位置，即要有參照物）
形狀或位置公差2種：線輪廓度和面輪廓度。
形位公差項目及符號
二、表面粗糙度 Ra
表面粗糙度是指加工表面上具有較小間距的峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。表面粗糙度對機器零件的配合性質、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性均有較大影響。
評定表面粗糙度的標準有六種。目前我國主要采用輪廓算術平均偏差Ra, 在一定測量長度l范圍內，輪廓上各點至中線距離絕對值的平均算術偏差，單位為μm（微米）。
Ra 值越小，被測表面越光滑，零件的質量越高；反之，Ra 越大，表面越粗糙。
通常，尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度參數(shù)數(shù)值也小，但并沒有嚴格的函數(shù)關系。
三、配合
（一）配合：以軸和孔的配合為例，基本尺寸相同，互相配合的軸與孔公差帶之間的關系。
根據(jù)使用要求的不同，配合有三種類型。
間隙配合
孔的公差帶在軸的公差帶之上，任取加工合格的孔和軸配合一定產(chǎn)生間隙，包括最小間隙為零的配合。
過盈配合
孔的公差帶在軸的公差帶之下，任取加工合格的孔和一對軸配合一定產(chǎn)生過盈，包括最小過盈為零的配合。
過渡配合
孔的公差帶與軸的公差帶交疊，任取加工合格的孔和軸配合可能產(chǎn)生間隙也可能產(chǎn)生過盈的配合。
不論是計算間隙還是過盈，一律是用孔的尺寸減去軸的尺寸。差值為正時是間隙，反之是過盈。
例如，孔的合格尺寸為： ，軸的合格尺寸為： 。
則這一批軸與孔的配合為過盈配合。
過盈＝50.000－50.059＝－0.059（mm）
最小過盈＝50.025－50.043＝－0.018（mm）
反之，若軸的尺寸范圍為：
而孔的尺寸范圍是：
則這批軸與孔配合時，得到間隙配合。
間歇：50.039＝49.950＝0.089（mm）
最小間歇：50.000－49.975＝0.025（mm）
（二）配合的選擇
以軸和孔為例，二者之間的配合要求有三種情況。
1.軸和孔配合后有相對運動（轉動或移動）的要求，應選用間隙配合。
用作導向或往復運動的間隙配合，其間隙大小取決于導向精度要求、往復運動頻率以及速度等因素。
2.軸和孔靠配合面?zhèn)鬟f載荷時，應選用過盈配合。
過盈的大小取決于最小過盈量能否承受所要傳遞的力矩。載荷增大或承受沖擊載荷時，過盈量應該增大，但過盈應以零件承受的內應力不超過其屈服極限為準。
3.軸和孔配合后要求有定位精度，而且經(jīng)常拆卸的，主要選用過渡配合，但也可以根據(jù)情況選用間隙不大的間隙配合或過盈不大的過盈配合。
【例題·多選題】（2007年）評定零件加工質量時，應考慮的因素包括（?。?BR> A.零件的尺寸偏差 B.零件的形位偏差
C.零件的表面粗糙度 D.零件材料的強度、硬度
E.零件的配合
『正確答案』ABCD
『答案解析』零件表面的尺寸、形狀和互相位置以及表面粗糙度反映了零件的幾何特性；材料的強度、硬度、彈性、剛度等反映了零件的物理機械特征。在評定零件的加工質量時，應當全面考慮這些因素。
【例題·多選題】（2008年）下列關于加工精度的說法中，正確的是（?。?BR> A.零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的偏離稱為零件的加工精度
B.零件的加工誤差越小，它的加工精度就越高
C.零件的尺寸精度指零件表面本身的尺寸和表面間相互的距離尺寸的精度
D.零件的形狀精度是指加工后表面實際測得的形狀和理想形狀的符合程度
E.零件表面粗糙度參數(shù)值越大，它的加工質量越好
『正確答案』BCD
『答案解析』選項A應該是“相符合的程度”，“偏差”應該稱為“加工誤差”；表面粗糙度參數(shù)值越小，零件加工質量越好。
【例題·單選題】在20級尺寸公差中，（?。┰跈C床和一般較精密的機械制造中用得最普遍。
A.IT6 ～ IT5
B.IT7 ～ IT6
C.IT9 ～ IT8
D.IT10 ～ IT13
『正確答案』B
『答案解析』IT7 ～ IT6在機床和一般較精密的機械制造中用得最普遍。
【例題·單選題】當軸和孔要靠配合面?zhèn)鬟f載荷時，應該選用（ ）。
A.間隙配合
B.過渡配合
C.過盈配合
D.緊密配合
『正確答案』C
【例題·多選題】下列符號中，（?。┦俏恢霉畹姆?。
『正確答案』ABC
『答案解析』A為位置度、B為垂直度、C為同軸（同心）度（AC為定位位置公差，B為定向位置公差），D為圓柱度，E為圓度，均為形狀公差。
【例題·多選題】表面粗糙度對機器零件的（?。┚休^大影響。
A.配合性質
B.耐磨性
C.抗腐蝕性
D.尺寸精度
E.變形剛度
『正確答案』ABC
『答案解析』表面粗糙度對機器零件的配合性質、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性均有較大影響。尺寸精度屬于加工精度范疇，而非表面粗糙度的范疇。
【例題·單選題】（2008年）軸和孔過盈配合，其公差帶的位置關系是（?。?。
A.軸的公差帶在孔的公差帶之上
B.軸的公差帶在孔的公差帶之下
C.孔的公差帶包含軸公差帶
D.軸的公差帶與孔的公差帶交疊
『正確答案』A
『答案解析』過盈配合中，軸的公差帶在孔的公差帶之上。選項B是間歇配合的特點，選項CD是過渡配合的特點。
【例題·單選題】（2009年）零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)相符合的程度稱為零件的（?。?。
A.尺寸精度 B.尺寸誤差
C.加工精度 D.加工誤差
『正確答案』C
『答案解析』零件的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)符合的程度稱為零件加工精度。
零件加工質量主要指標包括加工精度和表面粗糙度兩個方面。
一、加工精度：
經(jīng)過加工的零件，其實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。
誤差：實際與理想的偏離。
公差：允許的誤差范圍。
加工精度和加工誤差在評定零件幾何參數(shù)中的作用是等同的，兩者呈反向變動關系。
零件的加工精度包括如下三個方面：
（一）尺寸精度
尺寸精度指零件表面本身的尺寸（如圓柱面的直徑）和表面間相互的距離尺寸（如各孔之間的距離）的精度。
基本尺寸：根據(jù)使用要求，通過強度、剛度計算或結構方面考慮確定的尺寸。
極限尺寸：允許尺寸變化的極限值，較大者稱為極限尺寸、較小者稱為最小極限尺寸。
尺寸偏差：某一尺寸減去其基本尺寸所得的代數(shù)差。極限尺寸減去基本尺寸稱為上偏差，最小極限尺寸減去基本尺寸稱為下偏差。
尺寸公差：尺寸允許的變動量。公差數(shù)值越小，尺寸精度越高；反之亦然。
公差帶：代表上下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域稱為公差帶，也是極限尺寸和最小極限尺寸所限定的區(qū)域。尺寸公差帶由“公差帶大小”和“公差帶位置”兩個要素確定。
上偏差＝極限尺寸－基本尺寸
下偏差＝最小極限尺寸－基本尺寸
尺寸公差＝上偏差－下偏差＝極限尺寸－最小極限尺寸
【注意】偏差可以是正值，可以是負值，也可以是0，公差一定是正值。
例如：外圓面的尺寸為
基本尺寸為為50mm，上偏差為-0.03mm，下偏差為-0.06mm，
極限尺寸=50-0.03=49.97mm，最小極限尺寸=50-0.06=49.94mm
尺寸公差=極限尺寸-最小極限尺寸=上偏差-下偏差=0.03mm
國家標準規(guī)定：尺寸公差由IT01、IT00、IT1—IT18 共有20個等級
IT01 精度、IT18 精度最低。精度越高，加工越困難，成本越高。
IT6～IT5：在一般機器制造中用得較少，它主要用于一些精密零件、精密機器和精密儀器中的零件。
IT7～IT6：在機床和一般較精密的機器制造中用得最普遍。如車床的主軸與軸承、動力機中的活塞與氣缸等。
IT9～IT8：在機器制造中屬中等精度。如用于重型機床、蒸汽機的次要部分；農(nóng)業(yè)機械、重型機械的較重要部分。
IT10～IT13：用于機車車輛、農(nóng)業(yè)機械等機器的不重要部分。
IT12～IT18：用于非配合尺寸的公差。
-
（二）形狀精度
形狀精度：是指加工后零件表面實際測得的形狀和理想形狀的符合程度。理想形狀是指幾何意義上絕對正確的圓、直線、平面、圓柱面以及其他成形表面等。用形狀公差等級表示。
軸的形狀誤差
（三）位置精度
位置精度：指加工后零件有關要素相互之間的實際位置和理想位置的符合程度。理想位置是指幾何意義上絕對的平行、垂直、同軸和絕對準確的角度關系等。 【注意】一個完全確定的形位公差帶（形狀和位置）由“公差帶形狀”、“公差帶大小”、“公差帶方向”和“公差帶位置”四個要素確定。
形位公差是指實際被測要素的允許變動量。形位公差帶是限制實際要素變動的區(qū)域。
形位公差特征項目一共14種。其中：
形狀公差4種，即直線度、平面度、圓度、圓柱度。（針對自身而言）
位置公差8種，即平行度、垂直度、傾斜度，對稱度、同軸度、位置度，圓跳動和全跳動。（相對的位置，即要有參照物）
形狀或位置公差2種：線輪廓度和面輪廓度。
形位公差項目及符號
二、表面粗糙度 Ra
表面粗糙度是指加工表面上具有較小間距的峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。表面粗糙度對機器零件的配合性質、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性均有較大影響。
評定表面粗糙度的標準有六種。目前我國主要采用輪廓算術平均偏差Ra, 在一定測量長度l范圍內，輪廓上各點至中線距離絕對值的平均算術偏差，單位為μm（微米）。
Ra 值越小，被測表面越光滑，零件的質量越高；反之，Ra 越大，表面越粗糙。
通常，尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度參數(shù)數(shù)值也小，但并沒有嚴格的函數(shù)關系。
三、配合
（一）配合：以軸和孔的配合為例，基本尺寸相同，互相配合的軸與孔公差帶之間的關系。
根據(jù)使用要求的不同，配合有三種類型。
間隙配合
孔的公差帶在軸的公差帶之上，任取加工合格的孔和軸配合一定產(chǎn)生間隙，包括最小間隙為零的配合。
過盈配合
孔的公差帶在軸的公差帶之下，任取加工合格的孔和一對軸配合一定產(chǎn)生過盈，包括最小過盈為零的配合。
過渡配合
孔的公差帶與軸的公差帶交疊，任取加工合格的孔和軸配合可能產(chǎn)生間隙也可能產(chǎn)生過盈的配合。
不論是計算間隙還是過盈，一律是用孔的尺寸減去軸的尺寸。差值為正時是間隙，反之是過盈。
例如，孔的合格尺寸為： ，軸的合格尺寸為： 。
則這一批軸與孔的配合為過盈配合。
過盈＝50.000－50.059＝－0.059（mm）
最小過盈＝50.025－50.043＝－0.018（mm）
反之，若軸的尺寸范圍為：
而孔的尺寸范圍是：
則這批軸與孔配合時，得到間隙配合。
間歇：50.039＝49.950＝0.089（mm）
最小間歇：50.000－49.975＝0.025（mm）
（二）配合的選擇
以軸和孔為例，二者之間的配合要求有三種情況。
1.軸和孔配合后有相對運動（轉動或移動）的要求，應選用間隙配合。
用作導向或往復運動的間隙配合，其間隙大小取決于導向精度要求、往復運動頻率以及速度等因素。
2.軸和孔靠配合面?zhèn)鬟f載荷時，應選用過盈配合。
過盈的大小取決于最小過盈量能否承受所要傳遞的力矩。載荷增大或承受沖擊載荷時，過盈量應該增大，但過盈應以零件承受的內應力不超過其屈服極限為準。
3.軸和孔配合后要求有定位精度，而且經(jīng)常拆卸的，主要選用過渡配合，但也可以根據(jù)情況選用間隙不大的間隙配合或過盈不大的過盈配合。
【例題·多選題】（2007年）評定零件加工質量時，應考慮的因素包括（?。?BR> A.零件的尺寸偏差 B.零件的形位偏差
C.零件的表面粗糙度 D.零件材料的強度、硬度
E.零件的配合
『正確答案』ABCD
『答案解析』零件表面的尺寸、形狀和互相位置以及表面粗糙度反映了零件的幾何特性；材料的強度、硬度、彈性、剛度等反映了零件的物理機械特征。在評定零件的加工質量時，應當全面考慮這些因素。
【例題·多選題】（2008年）下列關于加工精度的說法中，正確的是（?。?BR> A.零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的偏離稱為零件的加工精度
B.零件的加工誤差越小，它的加工精度就越高
C.零件的尺寸精度指零件表面本身的尺寸和表面間相互的距離尺寸的精度
D.零件的形狀精度是指加工后表面實際測得的形狀和理想形狀的符合程度
E.零件表面粗糙度參數(shù)值越大，它的加工質量越好
『正確答案』BCD
『答案解析』選項A應該是“相符合的程度”，“偏差”應該稱為“加工誤差”；表面粗糙度參數(shù)值越小，零件加工質量越好。
【例題·單選題】在20級尺寸公差中，（?。┰跈C床和一般較精密的機械制造中用得最普遍。
A.IT6 ～ IT5
B.IT7 ～ IT6
C.IT9 ～ IT8
D.IT10 ～ IT13
『正確答案』B
『答案解析』IT7 ～ IT6在機床和一般較精密的機械制造中用得最普遍。
【例題·單選題】當軸和孔要靠配合面?zhèn)鬟f載荷時，應該選用（ ）。
A.間隙配合
B.過渡配合
C.過盈配合
D.緊密配合
『正確答案』C
【例題·多選題】下列符號中，（?。┦俏恢霉畹姆?。
『正確答案』ABC
『答案解析』A為位置度、B為垂直度、C為同軸（同心）度（AC為定位位置公差，B為定向位置公差），D為圓柱度，E為圓度，均為形狀公差。
【例題·多選題】表面粗糙度對機器零件的（?。┚休^大影響。
A.配合性質
B.耐磨性
C.抗腐蝕性
D.尺寸精度
E.變形剛度
『正確答案』ABC
『答案解析』表面粗糙度對機器零件的配合性質、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性均有較大影響。尺寸精度屬于加工精度范疇，而非表面粗糙度的范疇。
【例題·單選題】（2008年）軸和孔過盈配合，其公差帶的位置關系是（?。?。
A.軸的公差帶在孔的公差帶之上
B.軸的公差帶在孔的公差帶之下
C.孔的公差帶包含軸公差帶
D.軸的公差帶與孔的公差帶交疊
『正確答案』A
『答案解析』過盈配合中，軸的公差帶在孔的公差帶之上。選項B是間歇配合的特點，選項CD是過渡配合的特點。
【例題·單選題】（2009年）零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)相符合的程度稱為零件的（?。?。
A.尺寸精度 B.尺寸誤差
C.加工精度 D.加工誤差
『正確答案』C
『答案解析』零件的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)符合的程度稱為零件加工精度。