機械加工中工件變形的原因及預防措施探微

董晶

摘 要：近年來，我國機械制造行業(yè)發(fā)展迅速，部分生產(chǎn)工藝已達到國際先進水平。然而機械加工作業(yè)中，仍存在工件變形的情況，給我國機械生產(chǎn)水平的進一步提升造成一定影響。機械加工中工件變形不僅導致工件報廢，而且嚴重影響工件加工進度，不利于生產(chǎn)效益的提升，因此，加工企業(yè)應注重機械加工經(jīng)驗的總結(jié)，做好工件變形原因分析，以采取針對性預防措施。

關鍵詞：機械加工;工件;變形;原因;預防措施

工件加工是機械生產(chǎn)、加工中的重要一環(huán)，重要性不言而喻。眾所周知，機械工件加工工藝復雜，涉及的環(huán)節(jié)較多，受多種因素影響，容易發(fā)生工件變形現(xiàn)象，不僅浪費加工材料，而且嚴重影響機械加工工作效率，因此，如何控制工件變形成為機械加工行業(yè)業(yè)內(nèi)人士討論與關注的熱點話題。

1 機械加工工件變形原因

通過對機械加工工藝研究，發(fā)現(xiàn)影響工件變形的因素較多，包括工件材質(zhì)與結(jié)構(gòu)、加工器具、熱處理等，部分變形的產(chǎn)生是多種因素綜合作用的結(jié)果，因此，加工作業(yè)中如加工人員對相關環(huán)節(jié)控制不當，容易造成工件出現(xiàn)不同程度的變形。

（1）工件材質(zhì)與結(jié)構(gòu)。機械加工中，如使用的材質(zhì)可塑性差、強度低，作業(yè)時力度控制不當，用力過大會導致工件變形，輕則留下質(zhì)量瑕疵，重則導致工件報廢。另外，機械加工零件結(jié)構(gòu)也會引起變形情況的發(fā)生，如工件結(jié)構(gòu)復雜，截面突變、過度圓角、結(jié)構(gòu)壁厚不均勻等導致工件內(nèi)部應力過于集中，一旦去除加工器具，工件變會出現(xiàn)變形。

（2）加工器具。工件加工中應用的加工器具較多，如加工人員對相關細節(jié)控制不當容易導致工件變形。一方面，加工人員對工件硬度、強度把握不準確，夾具位置選擇不合理或夾具力度控制不當，導致工件變形。另一方面，工件切削作業(yè)時使用的刀具不合理或鋒利度不夠，導致工件因承受較大的作用力發(fā)生變形。

（3）加工摩擦。工件加工時進給方向上的溫度不均勻，尤其工件單面因摩擦受熱，導致工件向上凸出，形成弓形。另外，加工面和工件之間也會因產(chǎn)生摩擦，導致工件的金屬流動特性發(fā)生改變產(chǎn)生應力，當應力超過工件承受程度時也會出現(xiàn)變形。

2 機械加工工件變形的預防

機械加工過程中，工件變形給加工質(zhì)量造成的影響較為明顯。研究得知，工件變形原因較為復雜，既有單一因素引起，又有綜合因素引起，因此，加工人員應提高認識，總結(jié)以往工件加工經(jīng)驗，分析影響工件變形的原因，及時采取針對性措施加以預防，保證工件加工作業(yè)保質(zhì)保量的完成。

（1）做好工件合理設計。為防止工件受材料及自身結(jié)構(gòu)影響發(fā)生變形，要求加工單位做好充分準備，明確工件加工各個環(huán)節(jié)，尤其應嚴把工件設計關。具體應注重以下內(nèi)容的落實：

一方面，加工單位應要求加工人員認真研究工件用途、工件所處的運行環(huán)境，明確工件強度、韌性要求，從性能、經(jīng)濟角度對所用鋼材進行綜合考量，選擇合適的鋼材。同時，做好鋼材性能研究，必要情況下對鋼材進行熱處理，在保證鋼材性能的同時，降低變形出現(xiàn)機率。另一方面，設計工件結(jié)構(gòu)時，要求設計人員做好各工件各部分強度計算，在不影響工件使用性能的基礎上，保證結(jié)構(gòu)壁厚度一致，結(jié)構(gòu)合理。另外，使用專業(yè)軟件，對設計好的工件進行受力仿真模擬，掌握工件運行中的各種受力情況，設計時針對受力較大的部分，適當進行加固處理。

（2）制定合理加工方案。制定合理的工件加工方案，不僅有助于提高加工作業(yè)效率，而且還能預防工件變形情況的發(fā)生，因此，要求加工人員做好各個加工環(huán)節(jié)研究，保證制定的加工方案可行、高效。

一方面，工件加工單位及時組織技術人員認真分析工件加工需求，吃透加工工件設計圖紙，制定合理的加工方案。另一方面，要求加工人員總結(jié)以往加工經(jīng)驗，認真研究工件結(jié)構(gòu)，明確加工流程，保證加工作業(yè)不能對已加工好的部分造成影響。同時，要求加工人員根據(jù)加工局部形狀，選擇合理的加工刀具，尤其認真計算合理的切削參數(shù)，包括切削速度、進給量、切削深度等。同時，為驗證加工方案的可行性，及時發(fā)現(xiàn)與改進加工方案，正式加工前應進行試加工操作，發(fā)現(xiàn)變形，認真分析原因，及時對加工方案進行改進。

（3）注重加工環(huán)節(jié)優(yōu)化。為預防工件加工作業(yè)中變形情況的發(fā)生，加工時應注重加工環(huán)節(jié)的優(yōu)化，尤其應注重加工參數(shù)的控制與優(yōu)化。

一方面，優(yōu)化切削作業(yè)。使用刀具時應做好刀具鋒利程度檢查，使用鋒利且耐磨性能較好的刀具，尤其應選擇合理的刃磨角度，防止讓刀導致工件變形。另外，切削作業(yè)時為防止摩擦熱量聚集，應做好冷卻處理。如條件允許，可進行高速切削加工，提高切削效率的同時，使產(chǎn)生熱量被切屑帶走，避免溫度過高。另一方面，減小切削應力。減小加工中產(chǎn)生的應力，是預防工件變形的重要方法，因此，加工時應注重進行對稱加工，避免加工應力的出現(xiàn)。針對重要位置，加工人員應先進行粗加工處理，至應力全部釋放后再進行精加工操作。另外，如工件結(jié)構(gòu)不對稱或結(jié)構(gòu)壁較薄時，在制作毛坯的過程中注重采用反向變形措施，預防變形情況的出現(xiàn)，具體做法是：在工件可能發(fā)生變形的反方向留下合適的變形量，并認真考慮加工時的各種影響變形的因素。

3 結(jié)論

機械加工工件變形原因復雜，加工人員應提高認識，做好研究與分析，在工作中不斷的實踐、摸索，掌握不同工件的加工方法與規(guī)律，制定切實可行的方案加以預防。本文通過討論得出的結(jié)論有：

（1）工件加工專業(yè)性強，涉及的內(nèi)容多，其中做好工件變形控制是工作的重點。研究發(fā)現(xiàn)，工件材料與結(jié)構(gòu)、加工器具、加工摩擦等會引起工件出現(xiàn)不同程度的變形，因此，應通過嚴把工件設計關、制定合理加工方案、做好加工環(huán)節(jié)優(yōu)化等措施加以預防。

（2）工作實踐中，加工人員應保持持續(xù)學習的態(tài)度努力提升自己的加工水平，一方面，圍繞“如何預防工件加工變形”這一問題，積極總結(jié)加工經(jīng)驗、做好加工相關環(huán)節(jié)的優(yōu)化，注重自主學習，敢于大膽嘗試。另一方面，注重向經(jīng)驗豐富的加工人員學習經(jīng)驗，針對不同的工件，尋找最優(yōu)的加工方法與加工方案，避免工件變形的同時，保證加工工作圓滿完成。

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