機械零件加工變形因素分析及優(yōu)化改進

線澎湃（沈陽市機電工業(yè)技工學(xué)校，遼寧沈陽110000）

機械加工過程中，由于大多工件都是在高速、高溫的運轉(zhuǎn)環(huán)境下完成，機床、刀具、夾具等工件會產(chǎn)生高溫摩擦振動而變形，同時熱量的傳播與振動的傳播，會通過各種媒介傳遞給其他零件，零件在長期使用后也會因為高溫而變形。機械是由很多精密零件構(gòu)成的，零件的變形，不但會引發(fā)誤差，甚至?xí)箼C械直接報廢。

1.影響零件變形的主要因素

在加工機械的過程中，變形的原因有很多，本文對其進行了一下梳理。

1.1零件的材質(zhì)與設(shè)計

一般來講，材質(zhì)是決定機械零件變形的先天條件，一些材質(zhì)對溫度的要求較高，對機械摩擦的內(nèi)應(yīng)力也有差異，內(nèi)應(yīng)力承受較弱的容易發(fā)生形變。同時，零件也有薄厚，對于壁薄的零件尤其容易變形。對于零件的設(shè)計，窄長的凹模、凸模容易變形，形狀復(fù)雜的零件易變形，中空的腔型零件易變形。

1.2工件加工的應(yīng)力

容易變形的工件應(yīng)力與剛性都較差。在機械加工的過程中，刀具與零件的切割或擠壓，增加了零件內(nèi)部的殘余內(nèi)應(yīng)力，對于精密的零件來說會造成形狀與精度的誤差。而在殘余應(yīng)力消失后，也會再次出現(xiàn)形變，這樣對于形狀的把握造成了難度。

1.3與熱加工有關(guān)

首先，零件在鍛造時始鍛溫度極端偏高或低，終鍛溫度過低的零件、晶粒長大，有網(wǎng)狀碳化物析出的零件；對于高溫韌性較強的零件，在熱加工的過程中都比較會發(fā)生變形。

1.4機械加工過程中的變形

一是對熱處理后的磨削零件，無砂輪粒度、進刀量、冷卻方式等工藝要求，磨削后表面有燒傷及微裂紋等疵病的零件。二是材質(zhì)中無外形起點穿絲孔，不得不從外切入，一般容易產(chǎn)生變形，甚至裂紋。

1.5切削中、熱加工等過程中的震動

機械零件切削過程中，會產(chǎn)生振動和熱，這樣對于零件來說容易產(chǎn)生形變的可能，因此在設(shè)計零件的時候，要考慮到震動的應(yīng)力，對加工工藝的選擇合理等，也能減小零件的形變可能。

2.零件加工中防止形變的優(yōu)化改進建議

2.1選擇變形量較小的材料，提高零件的整體剛性。采用對于熱處理形變反應(yīng)較小的材質(zhì)，尤其是對于需要切割加工的零件，對于制作的各個環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生形變的因素要統(tǒng)一考慮。嚴(yán)格檢查原材料的化學(xué)成分，對于高溫反應(yīng)或是對于潮濕環(huán)境的變形是否能夠在合理的范圍內(nèi)，要仔細選擇與把控。

2.2改善加工工藝，釋放零件的內(nèi)應(yīng)力

對于薄壁零件等容易受到內(nèi)應(yīng)力作用而變形的零件，加工前，對毛坯材料進行對稱分層銑削，可以使零件中初始的殘余應(yīng)力得到均勻釋放，大大減小了加工過程中零件發(fā)生振動和形變的概率。

對于板類零件的兩面加工，則要應(yīng)用上下兩面去除余量的基本原則，對厚度兩面進行交替加工。在進行機械加工時，滿足余量依次減少的基本原則，殘余應(yīng)力隨交替次數(shù)的增加而釋放更徹底，有利于零件加工后變形的可能性變小。

2.3采用輔助支撐

對于有空腔結(jié)構(gòu)的零件，在加工中，主要解決裝夾力對其產(chǎn)生的力量形變。在空腔中加以支撐，可以采用加膜加胎的方法，可以提高零件的剛性，也可以用石蠟或低熔點的填充物來加大內(nèi)部支撐。

2.4對于電磁吸盤磁力線不均勻產(chǎn)生的零件變形

對于磁力的情況，可以做一定的隔磁處理，用薄紙或黏膠隔離固定。也可以根據(jù)情況盡可能的做弱磁處理，在強磁處加隔擋塊。對于實在不能完全隔磁的零件可以做局部隔磁。

2.5對于裝夾中的形變控制

裝夾是機械零件加工中幾乎都要遇到的情況，在裝夾中發(fā)生的變形在所難免。如果夾具是以端面定位，且零件裝入夾具后，一定要保證能自由旋轉(zhuǎn)，否則會徑向彈性變形。如果不能自由旋轉(zhuǎn)，則需要檢查零件或夾具，一定要保證其能自由轉(zhuǎn)動。另外，要保證定位端面完全貼合，不得有任何間隙。要保證夾力均勻，可以用夾板測試，這需要工作人員長期的經(jīng)驗積累。

2.6對于切削變形與控制

切削用量不當(dāng)導(dǎo)致的零件變形也是零件加工中常見。刀具的下刀方式不當(dāng)，直接影響零件的使用。例如，垂直下刀會對腹板產(chǎn)生一個垂直的作用力，可以使腹板邊緣變形。因此在切削過程中，要提前考慮材質(zhì)的問題與特殊性，以便選擇走刀線路和走刀距離。如果需要選擇砂輪的，要檢測砂輪是否鋒利，而且要選擇砂輪的厚度與性狀，對于特殊情況特殊處理，加快散熱，減小形變的可能。

2.7零件精加工后的變形與控制

零件在一般加工后，很多還需要精加工，精加工在一定程度上會對零件的變形產(chǎn)生加劇作用，做好檢測，優(yōu)化其工藝，是解決精加工零件變形的最有效方式。做好檢測，通過打表法、氣動量儀法、鋁板測具、內(nèi)外徑千分尺、三坐標(biāo)檢測儀的方法對其形狀尺寸做精密的測量，對于精度不達標(biāo)，已經(jīng)產(chǎn)生嚴(yán)重形變的零件不能進行精密加工。然后測量溫度，溫度測量要做好對于季節(jié)性溫度的情況考慮，溫度分段進行測量。

3.加強機械零件加工軟硬件的建設(shè)

對于零件的加工還要在工具與人的專業(yè)本領(lǐng)的提高上下功夫。

隨著科學(xué)信息技術(shù)對機械加工的革命式影響，數(shù)控機床技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，使得大部分控制零件加工可以十分精確的計算其變形，可以有效避免由于操作者對零件加工的人為誤差。因此，在零件加工過程中，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是在宏觀上減小零件形變的長期辦法。

對于零件加工過程中，零件形變主要的人為因素來講，只能依靠提高操作人員的專業(yè)技能來減輕誤差。首先，傳幫帶的技能傳遞方式還要加強，對于優(yōu)秀技能與經(jīng)驗要記錄成冊，以便學(xué)習(xí)與改進；同時加強員工的培訓(xùn)是提高員工綜合素質(zhì)與專業(yè)技能的最好辦法，要用技能比武與績效管理來激勵人們對提高技能的渴望，人的專業(yè)性提高了，零件的質(zhì)量自然可以有保障。

[1]劉俊.零件加工工藝研究[J]機械研究與應(yīng)用.2011.3