機械加工中工件變形的原因及預防措施探討

史慶菊 鄭旭

摘 要：工件變形是造成產品成品率銳減的關鍵性因素，尤其是機械加工期間，極易出現加工變形的問題，不止大大增加企業生產的工作量工作難度，更影響企業總體生產效率，無法快速提升企業利潤，反而削弱企業的核心競爭力。如何預防機械加工工件變形，大幅度提升產品成品率，得到越來越多從業人員的關注及重視。本文以機械加工中工件變形為切入點，分析其產生原因，進一步提出具體的預防措施，旨在為相關從業人員積累更多的實踐經驗。

關鍵詞：機械加工;工件變形;預防措施

近年來，即便我國現代化生產模式持續發展，取得長足進步，但是機械加工期間存在出現工件變形問題的可能性，一旦工件變形則直接影響產品生產質量，無法符合自動化生產的產品要求，甚至某種程度上來說，嚴重損害企業的經濟效益，大大減少其生產利潤，削弱其核心競爭力。由此可見，持續優化機械加工流程，滿足自動化生產要求，不止能為企業贏得更多的經濟效益，更能有效預防機械加工工件變形的情況[1]。同時，機械加工中其零部件形狀深受多方面因素的影響，一旦最終尺寸與設計尺寸間差值超出誤差允許范圍則意味著已成型的工件無法正常使用，大大增加其經濟損失。鑒于此，本文針對“機械加工中工件變形原因及預防措施”進行分析研究具有重要的價值意義。

1.機械加工中工件變形的產生原因分析

1.1材質類型差異

通常，工件材質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。長期實踐經驗發現，強度高且塑性好的制造材料不易發生加工變形的情況，反之硬度差且塑性低的制造材料極易發生加工變形，其變形程度與硬度及塑性間呈正比例關系。同時，具體加工期間，不達標的材料所制作而成的工件無法有效抵抗外在壓力，大大增加工件變形風險，重者可能造成工件難以正常使用。同時，加工工藝流程設計合理性不足、壁厚度不均勻及橫截面突變等問題也存在造成工件變形的可能性。

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的問題，甚至與有效性、科學性及合理性等裝夾原則背道而馳，以至于引發工件變形[2]。同時，具體加工期間，加工刀具與切削表面間可能發生劇烈摩擦，而上述過程極易產生大量熱量，熱能沿著工件表面擴散，形成相應的熱應力。工件普遍存在自身強度，加工期間與刀具間相互作用，產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，出現工件變形的情況。

2.機械加工中工件變形的預防措施分析

機械產品生產加工是一項復雜專業的工作過程，涵蓋多項技術應用，社會對于其生產加工條件的要求相對嚴格，說明工件加工期間深受各方面因素不可控因素的影響，例如：加工器具的質量、熱處理工序效果及工件自身性質等。

2.1選擇加工材質

工件材質及工件結構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。以工件材質選取為例，率先考慮應用場景，例如：軸可選擇45#鋼調質，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，預防出現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。同時，制定科學合理的工件結構能有效預防出現工件變形的情況，例如：控制結構尺寸大小不得出現突變，能降低工件變形的發生率。

2.2明確固定結構

一般說來，裝夾方式不同對工件加工變形所產生的影響也不盡相同。因此在實際加工的過程中，相關加工企業必須秉持基準線相互重合的設計原則，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定性的風險因素，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，真正意義上做到相互抵消支撐力與夾緊力，實現獲取適宜夾緊力的目標，預防工件中出現內應力[3]。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，避免出現工件變形的情況。

2.3控制內部應力

工件加工期間其金屬表面必然承受摩擦力及擠壓力，大大增加工件內部應力。為了有效規避產生上述壓力及應力，相關加工企業傾向于選擇對稱加工方式完成加工作業任務，用于平衡機械加工期間所產生的應力變化。同時，中心對稱的兩個平面作用反向作用力是保證工件總體狀態穩定性的前提條件。由此可見，加工工件重要部位期間，盡量選用先粗后精的加工方式，明確切削三要素間關系，例如：切削深度、進給量及切削速度等，結合粗精加工階段的差異性，把握適宜的切削要素。同時，加工非對稱結構工件時，盡量采取反變形手段制作毛坯，即在工件變形位置反方向預留相應的變形量，綜合考慮各方面影響因素，控制其變形程度。

3.結語

通過本文探究，認識到機械加工中其零部件形狀深受多方面因素的影響，一旦最終尺寸與設計尺寸間差值超出誤差允許范圍則意味著已成型的工件無法正常使用，大大增加其經濟損失。因此，相關機械加工企業秉持具體問題具體分析的工作原則，全面分析工件加工變形的發生原因，深入研究加工變形的理論知識，采取相應的預防處理措施，最大程度上削弱其變形產生風險，以達到同步提升產品零件加工質量及總體質量的目標。

參考文獻：

[1]董早生，張程，季業益.機械加工中工件變形的原因及預防措施探討[J].科技風，2020（12）：170.

[2]盧宏亮，田欣華.機械加工中工件變形的預防措施分析[J].技術與市場，2020，27（03）：112-113.

[3]黃亮.機械加工中工件變形的原因及預防措施探討[J].中外企業家，2019（28）：207.