機(jī)械零件加工中工件變形的原因分析及預(yù)防措施

郭連天

摘 要：機(jī)械加工期間若出現(xiàn)工件變形問(wèn)題，直接影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致加工工件報(bào)廢的現(xiàn)象，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，削弱其核心競(jìng)爭(zhēng)力。由此可見(jiàn)，有效預(yù)防機(jī)械加工工件變形顯得尤為重要。本文針對(duì)機(jī)械加工中工件變形原因及預(yù)防措施進(jìn)行分析，全面提升機(jī)械加工產(chǎn)品的總體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件加工;工件;變形;預(yù)防措施

任何機(jī)械設(shè)備都是由眾多的加工工件組合而成的，任何一個(gè)工件出現(xiàn)故障或問(wèn)題都會(huì)影響整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的正常使用。機(jī)械加工工件中存在出現(xiàn)工件變形問(wèn)題的可能性，一旦工件變形則直接影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。因此，要分析和總結(jié)機(jī)械工件加工中出現(xiàn)變形的影響因素，制定合理的加工方案，采取科學(xué)的預(yù)防措施，不斷提高機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

1機(jī)械加工工件變形原因

通過(guò)對(duì)機(jī)械加工工藝研究，發(fā)現(xiàn)影響工件變形的原因有：

1.1工件材質(zhì)類(lèi)型差異

通常，工件材質(zhì)差異性是造成機(jī)械加工中工件變形的主要因素及直觀因素。長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)度高且塑性好的制造材料不易發(fā)生加工變形的情況，反之硬度差且塑性低的制造材料極易發(fā)生加工變形，其變形程度與硬度及塑性間呈正比例關(guān)系。

1.2裝夾加工方式

由于工件加工前往往需要進(jìn)行裝夾定位，一旦操作期間加工工人無(wú)法遵循裝夾流程進(jìn)行操作則可能造成定位面與夾緊點(diǎn)間銜接方式不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，甚至與有效性、科學(xué)性及合理性等裝夾原則背道而馳，以至于引發(fā)工件變形[2]。同時(shí)，具體加工期間，加工刀具與切削表面間可能發(fā)生劇烈摩擦，而上述過(guò)程極易產(chǎn)生大量熱量，熱能沿著工件表面擴(kuò)散，形成相應(yīng)的熱應(yīng)力。工件普遍存在自身強(qiáng)度，加工期間與刀具間相互作用，產(chǎn)生一定的作用力及反作用力，而工件強(qiáng)度過(guò)大時(shí)則反作用力大大增加工件的附加力，出現(xiàn)工件變形的情況。

1.3加工摩擦

工件加工時(shí)進(jìn)給方向上的溫度不均勻，尤其工件單面因摩擦受熱，導(dǎo)致工件向上凸出，形成弓形。另外，加工面和工件之間也會(huì)因產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致工件的金屬流動(dòng)特性發(fā)生改變產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)工件承受程度時(shí)也會(huì)出現(xiàn)變形。

2機(jī)械加工工件變形的預(yù)防措施分析

2.1選擇加工材質(zhì)

工件材質(zhì)及工件結(jié)構(gòu)是造成機(jī)械加工中工件變形的主要因素，二者選取時(shí)需要保持與工件用途及特點(diǎn)間相一致。以工件材質(zhì)選取為例，率先考慮應(yīng)用場(chǎng)景，例如：軸可選擇45#鋼調(diào)質(zhì)，大大增加工件的剛度及韌性;機(jī)座可選擇鑄鐵，能明顯增強(qiáng)其硬度;針對(duì)易變形且荷載沉重的工件則可選擇合金鋼材質(zhì)，預(yù)防出現(xiàn)工件加工變形的問(wèn)題，而對(duì)于輕載工況下零部件，綜合考慮成本投入，靈活運(yùn)用淬火或表面噴丸等工藝手段，方可滿(mǎn)足獲取特定材料特性的要求。

2.2做好工件合理設(shè)計(jì)

工件在加工過(guò)程中極易由于材料以及結(jié)構(gòu)等多方面因素的影響而產(chǎn)生變形，那么這就要求技術(shù)人員在設(shè)計(jì)時(shí)就要做好充分的準(zhǔn)備，將工件加工的各個(gè)環(huán)節(jié)都落實(shí)到位，具體可以參考以下內(nèi)容：

首先，加工單位的工作人員要明確所要加工工件的具體用途以及使用環(huán)境，進(jìn)而確定工作的韌性以及強(qiáng)度等方面的要求，并且還要從綜合性能以及性?xún)r(jià)比的角度去選擇合適的鋼材，有必要時(shí)還需要對(duì)鋼材預(yù)加熱，減少鋼材變形的概率。其次，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要做好工件各個(gè)部位的強(qiáng)度計(jì)算，在確保工件功能以及性能正常的基礎(chǔ)上，確保工件各個(gè)部位結(jié)構(gòu)的壁厚一致。最后，設(shè)計(jì)人員在確定好設(shè)計(jì)方案后，還要采用專(zhuān)業(yè)的仿真軟件對(duì)工件進(jìn)行受力模擬，充分了解所設(shè)計(jì)工作可能存在的受力情況，并且對(duì)存在問(wèn)題的部件進(jìn)行加固或者再設(shè)計(jì)，仿真通過(guò)后再投入加工。

2.3制定合理加工方案

在對(duì)工件進(jìn)行實(shí)際加工前要預(yù)先制定好加工方案，一個(gè)科學(xué)、合理的加工方案不僅能夠有效地減少工件在加工過(guò)程中出現(xiàn)的變形情況，還能大幅提高加工效率。因此，加工方案的制定十分重要，具體可以參考以下內(nèi)容：

首先，加工人員在拿到設(shè)計(jì)師給出的設(shè)計(jì)圖紙之后，要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行充分的研讀，了解到工件的特點(diǎn)以及分析出加工難點(diǎn)，基于此制作出初步的加工方案。其次，加工人員要結(jié)合自身以來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)工件加工過(guò)程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行具體分析，并且優(yōu)化加工流程，確保加工過(guò)程能夠順利進(jìn)行。再次，加工人員還需要根據(jù)加工工件的材料以及局部形狀等因素選擇適合的刀具，并且要仔細(xì)計(jì)算好切削參數(shù)，減少刀具的損耗，提高工件精度。最后，在正式加工之前，加工人員還要進(jìn)行預(yù)加工，對(duì)于加工中存在的情況進(jìn)行分析，并且對(duì)加工方案進(jìn)行改進(jìn)，在確保加工方案合理的基礎(chǔ)上再開(kāi)展正式的加工。

2.4合理選擇裝夾方式

一般說(shuō)來(lái)，裝夾方式不同對(duì)工件加工變形所產(chǎn)生的影響也不盡相同。因此在實(shí)際加工的過(guò)程中，相關(guān)加工企業(yè)必須秉持基準(zhǔn)線相互重合的設(shè)計(jì)原則，選擇工件中接觸面積最大的表面為定位面，消除影響工件加工總體穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)因素，待明確定位面后再選擇夾緊點(diǎn)，確保夾緊點(diǎn)與定位支撐點(diǎn)間相互對(duì)應(yīng)，真正意義上做到相互抵消支撐力與夾緊力，實(shí)現(xiàn)獲取適宜夾緊力的目標(biāo)，預(yù)防工件中出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，夾緊力大小深受2個(gè)方面因素的影響，說(shuō)明具體加工期間，施加夾持力需要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的操作流程，不得胡亂更改操作順序，方可保證夾持牢靠性，避免出現(xiàn)工件變形的情況。

2.5注重加工環(huán)節(jié)優(yōu)化

為了減少工件在加工過(guò)程中存在的問(wèn)題，例如變形等，加工人員需要對(duì)于設(shè)計(jì)好的加工環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，特別需要注意的是要對(duì)加工所采用的參數(shù)進(jìn)行分析以及優(yōu)化。

3結(jié)語(yǔ)

機(jī)械加工工件變形原因復(fù)雜，加工人員在工作中要不斷的實(shí)踐、摸索，掌握不同工件的加工方法與規(guī)律，制定切實(shí)可行的方案加以預(yù)防，從而提高機(jī)械加工的整體生產(chǎn)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]田建忠.機(jī)械加工中工件變形原因與預(yù)防措施[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2018，33（05）：38-39.

[2]黃亮.機(jī)械加工中工件變形的原因及預(yù)防措施探討[J].中外企業(yè)家，2019（28）：207.

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