機械零件加工中的變形與對策

劉新強，王士一，王恩雙

（中國人民解放軍駐一二〇廠軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150066）

在機械零件制造生產的過程中，受到各種因素的影響，會發生不同程度、不同形式的變形，影響到后續工作的進行，進而影響到品質安全、生產進度和經濟效益。因此，我們要仔細分析機械零件加工中的變形原因，研究和探討解決的辦法。

1 機械零件加工中的變形

機械零件加工中的變形，簡單來講，就是指在加工的過程中，機械零件不受控制地發生了形狀變化。通常情況下，機械零件加工中的變形，具體指形狀變化、尺寸變化、位置要素變化等等。

在對機械零件進行加工的過程中，變形是無法避免的。所以，我們要認真檢查機械設備的磨損，設備的加工能力，工裝夾具以及刀具是否選用合理，工藝文件是否齊全完備等，以達到減少因外力作用引起零件變形的目的。

2 變形的形成原因

2.1 內力作用影響了加工精度

在進行車床加工時，通常情況下，都會用車床的四爪卡盤，將零件卡緊，利用其向心內力的作用，對機械零件進行加工。同時，機械零件要加工的過程，也會受內徑向力作用。所以，為了確保機械零件不松動，在對其加工過程中，務必要保證機械的切削力小于其夾緊力。當切削力減小時，其夾緊力也減小，同時，若是切削力增大，則夾緊力也需要相應地增加，這樣，才能保持機械零件加工的受力穩定。

但是，在卡爪松開之后，加工出來的機械零件，其幾何形狀與在機床上加工時的形狀已經完全不同，而且偏差較大，通常情況下，會呈現多邊形，甚至呈橢圓形。

從某種角度來分析，這是由于加工過于粗糙所造成的。一般來講，這種情況下的形變是可以避免的，只需要將機械零件進行熱處理，就可以有效地消除。

可是，還有一個問題，因為在精車時，與粗加工相比，機械零件裝夾方式仍然與其相同，因此，對于精車時的機械零件的加工變形的控制，還必須要保留到磨削加工和精加工時進行。與此同時，在磨削加工時，其主要基于精車后變形后基準面的基礎上進行的，所以在這個加工過程中，新的變形的產生，就是必然的。

在后續工作過程中，比如：鏜床加工內孔這一階段，就會產生相應的偏差。因為，其是在磨削的基準面進行定位加工的，其最終的精鏜內孔必然不精確。很顯然，通過這樣的方法，其所加工的機械零件的幾何尺寸和精度，根本達不到圖紙的要求。基于此，我們需一起研究新的裝夾方式，改變其原始裝夾方式。以熱處理后的精車為入手點，在以后的每道加工工序時，采取有效的措施，保證裝夾時機械零件避免對徑向力的承受。比如：可以在專門在每道工序過程中設計專用的夾具，并要利用垂直軸向拉緊工件，進而有效地預防和解決由裝夾引起的機械零件變形。

2.2 熱處理后及加工后的變形

通常情況下，對于那些薄片類的機械零件，由于其長徑比特別小，對其進行加工或者是熱處理完畢之后，將其放置一定的時間，這類機械零件就會發生草帽型彎曲的現象，具體表現為：

與四周相比，其一端的中間鼓出一部分，而且其形狀看起來就像一頂草帽，所以，稱這為草帽型彎曲。在經過檢測后，與以前情況相比，會發現其平面會偏大；

而對于那些具有較大長徑比的零件來講，其在進行熱處理后，或者是在加工完畢之后，將其放置一段時間，機械零件就會發生一定程度的彎曲，在通過檢測之后，會清楚的發現，與之前相比，其直線度會相對偏大；

這些情況的出現，主要是由于零件內部本身存在內應力。這些內應力的分布本身，應該是一種相對平衡的狀態，所以零件的外形相對穩定。但是當加工完畢去除一些材料或熱處理完畢后，其內應力發生變化，需要重新分布于一種新的平衡狀態，所以致使零件外形發生變化。

一般而言，熱處理或加工完畢的撥叉類機械零件，叉腳會發生翹曲；但是鑄鐵件類機械零件，其平面變大，垂直度也會相應地變大。

2.3 外力作用下引起的彈性變形

一般來講，主要分為3種：

（1）由于機械零件結構中含有的薄片和懸臂，造成了對機械零件的定位不當、裝夾不合理。這樣，由于剛性不強，必然會出現變形現象，進而達不到圖紙的設計要求。

（2）在機械零件進行切削的過程中，零件會在切削力作用的影響下，會產生彈性形變，通常把這種現象俗稱為“讓刀”現象。

（3）在對長徑比較大的機械零件加工時，由于在切削力的影響下，非夾緊的一側，就會發生變形。

3 變形的應對措施

通過以上分析，我們可以看出，機械零件的變形情況各不相同，但是從其總的原因來講，就是在應對外力作用情況所引起的零件彈性變形。因此，要解決這個問題，較好的措施就是要盡可能使用專用工裝，減小裝夾變形，提高機械零件在加工過程中的抗干擾能力，而且要盡量選擇合理的加工參數和刀具。

另外，還需要注意的是，在對機械零件進行熱處理和加工后所產生的變形，可以采取以下應對措施：

（1）對于毛坯品質要盡量提高，對機械零件的內部殘余應力要盡量消除，并且要及時有效地處理鑄件；

（2）在機械零件加工完畢，保證機械零件的自然變形之后，再通過利用以上的方法，對其進行修整加工，可以說這是一種變形后再加工的方式；

（3）通過限型熱處理方式，增大機械零件的剛性，限制其變形，進而防止零件的過大變形。

4 機械零件加工的注意要點

為了有效地保證機械零件的加工品質，避免不必要的變形的產生，我們還需要注意以下問題：

（1）科學合理的設計。在進行機械零件設計時，一方面，要仔細分析實現機構動作的有效策略，充分考慮如何提高機械零件的強度；另一方面，還要全面分析在機械零件加工制造的過程中，零件的剛度會不會變化、變形會不會產生，甚至于裝配過程中會發生的問題。與此同時，還要對各種零部件進行合理地布置，使機械零件的受力情況得到改善，確保機械零件變形的減輕，盡量做到機械零件壁厚均勻，并且要采取有效措施減少熱加工時的溫度差異，進而避免機械零件變形。

（2）嚴格的過程控制。在進行機械零件的加工制造時，重視機械零件的變形問題，一定要采取準確有效的加工方法，安排足夠的消除內應力的工序，減少機械零件的殘余應力。

（3）要分工完成。在機械零件的加工過程中，一定要將其加工工序分為精加工和粗加工兩個工序，而且為了保證機械零件內部應力的消除，必須要在兩道工序之間，將機械零件存放一段時間；同時，還要保證在機械加工過程中工藝的基準性，這樣，一方面可以保證日后便于修理，另一方面，可以有效地避免和減少由于加工過程中基準不一而造成的誤差。

（4）自然時效處理和人工時效處理。在進行機械零件加工中，對于那些比較復雜或者是重要的零件，在完成精加工之后，其首要任務就是進行一次人工時效處理或者是自然時效處理，其最終目的就是為了減少機械零件在加工之后的應力和變形。

5 結束語

縱觀以上，在機械零件加工制造的過程中，會產生各種變形，因此，我們必須要嚴格按照相關的規定進行操作，在加工之前，做好各項準備工作，檢查各項機械設備運行是否正常，避免局部高溫現象，采取有效的措施，從而有效避免機械零件變形的發生。

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