機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：機械加工期間若出現(xiàn)工件變形問題，直接影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致加工工件報廢的現(xiàn)象，進而嚴重損害企業(yè)的經(jīng)濟效益，削弱其核心競爭力。由此可見，有效預(yù)防機械加工工件變形顯得尤為重要。本文針對機械加工中工件變形原因及預(yù)防措施進行分析，全面提升機械加工產(chǎn)品的總體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機械零件加工;工件;變形;預(yù)防措施

任何機械設(shè)備都是由眾多的加工工件組合而成的，任何一個工件出現(xiàn)故障或問題都會影響整個機械產(chǎn)品的正常使用。機械加工工件中存在出現(xiàn)工件變形問題的可能性，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，不斷提高機械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

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)影響工件變形的原因有：

1.1工件材質(zhì)類型差異

通常，工件材質(zhì)差異性是造成機械加工中工件變形的主要因素及直觀因素。長期實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，強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行裝夾定位，一旦操作期間加工工人無法遵循裝夾流程進行操作則可能造成定位面與夾緊點間銜接方式不當(dāng)?shù)膯栴}，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，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，而上述過程極易產(chǎn)生大量熱量，熱能沿著工件表面擴散，形成相應(yīng)的熱應(yīng)力。工件普遍存在自身強度，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，而工件強度過大時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

工件加工時進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因產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致工件的金屬流動特性發(fā)生改變產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)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(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)是造成機械加工中工件變形的主要因素，二者選取時需要保持與工件用途及特點間相一致。以工件材質(zhì)選取為例，率先考慮應(yīng)用場景，例如：軸可選擇45#鋼調(diào)質(zhì)，大大增加工件的剛度及韌性;機座可選擇鑄鐵，能明顯增強其硬度;針對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)工件加工變形的問題，而對于輕載工況下零部件，綜合考慮成本投入，靈活運用淬火或表面噴丸等工藝手段，方可滿足獲取特定材料特性的要求。

2.2做好工件合理設(shè)計

工件在加工過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)計時就要做好充分的準備，將工件加工的各個環(huán)節(jié)都落實到位，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，進而確定工作的韌性以及強度等方面的要求，并且還要從綜合性能以及性價比的角度去選擇合適的鋼材，有必要時還需要對鋼材預(yù)加熱，減少鋼材變形的概率。其次，設(shè)計人員在進行工件結(jié)構(gòu)設(shè)計時要做好工件各個部位的強度計算，在確保工件功能以及性能正常的基礎(chǔ)上，確保工件各個部位結(jié)構(gòu)的壁厚一致。最后，設(shè)計人員在確定好設(shè)計方案后，還要采用專業(yè)的仿真軟件對工件進行受力模擬，充分了解所設(shè)計工作可能存在的受力情況，并且對存在問題的部件進行加固或者再設(shè)計，仿真通過后再投入加工。

2.3制定合理加工方案

在對工件進行實際加工前要預(yù)先制定好加工方案，一個科學(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)計師給出的設(shè)計圖紙之后，要對設(shè)計圖紙進行充分的研讀，了解到工件的特點以及分析出加工難點，基于此制作出初步的加工方案。其次，加工人員要結(jié)合自身以來的工作經(jīng)驗對工件加工過程中存在的難點進行具體分析，并且優(yōu)化加工流程，確保加工過程能夠順利進行。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，并且要仔細計算好切削參數(shù)，減少刀具的損耗，提高工件精度。最后，在正式加工之前，加工人員還要進行預(yù)加工，對于加工中存在的情況進行分析，并且對加工方案進行改進，在確保加工方案合理的基礎(chǔ)上再開展正式的加工。

2.4合理選擇裝夾方式

一般說來，裝夾方式不同對工件加工變形所產(chǎn)生的影響也不盡相同。因此在實際加工的過程中，相關(guān)加工企業(yè)必須秉持基準線相互重合的設(shè)計原則，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)險因素，待明確定位面后再選擇夾緊點，確保夾緊點與定位支撐點間相互對應(yīng)，真正意義上做到相互抵消支撐力與夾緊力，實現(xiàn)獲取適宜夾緊力的目標，預(yù)防工件中出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。同時，夾緊力大小深受2個方面因素的影響，說明具體加工期間，施加夾持力需要嚴格遵循相應(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程中存在的問題，例如變形等，加工人員需要對于設(shè)計好的加工環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，特別需要注意的是要對加工所采用的參數(shù)進行分析以及優(yōu)化。

3結(jié)語

機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(yù)防，從而提高機械加工的整體生產(chǎn)水平。

參考文獻：

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

[2]黃亮.機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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