機械零件加工中的變形與對策初探

董 哲

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

機械零件加工中的變形與對策初探

董 哲

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

工業(yè)機械零件對尺寸、規(guī)格有著嚴格要求，因此在零件生產(chǎn)、加工過程中必須要按照設(shè)計要求，確保加工誤差保持在允許范圍內(nèi)。但是在實際的機械零件加工中，受到多種外界因素的影響，機械零件總是會發(fā)生不同程度變形，不僅影響到零件的使用質(zhì)量，還會給企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。面對日益激烈的市場競爭，企業(yè)要想提高核心競爭力，必須要在分析導致零件加工變形因素的基礎(chǔ)上，探究可行性的解決對策。

機械零件；加工；變形問題；解決對策

機械零件加工中的變形，是指機械零件在加工階段，不受控制的發(fā)生了形狀變化、尺寸變化或是位置要素變化，進而影響機械零件的正常使用。文章首先分析了導致機械零件加工中產(chǎn)生變形的主要原因，隨后結(jié)合實際工作經(jīng)驗，提出了幾點有針對性的變形防控措施，提高了機械零件加工成功率，維護了企業(yè)經(jīng)濟效益。

1 機械零件加工中導致變形的因素

1.1 內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(wù)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(wěn)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(jīng)完全不同，而且偏差較大，通常情況下，會呈現(xiàn)多邊形，甚至呈橢圓形。

1.2 熱處理后及加工后的變形

在加工一些薄皮類的機械零件時，常常會出現(xiàn)零件中間凸起而周邊平整的現(xiàn)象，由于薄皮形似草帽，稱之為草帽型彎曲。這種零件變形的出現(xiàn)是因為：在熱處理完成之后，零件因為自身溫度降低而出現(xiàn)冷縮，靠近薄片中心的區(qū)域由于受到的拉力更大，因此會出現(xiàn)不同程度的凸起。薄片四周因為受力較小，所以不會出現(xiàn)明顯的形變。熱處理及加工后的機械零件變形程度與薄片厚度、薄片尺寸以及薄皮的材質(zhì)都有關(guān)系，在進行變形處理時，也應當綜合考慮上述因素，采取科學合理的解決措施。

1.3 外力作用下引起的彈性變形

首先，在利用機床進行零件切削時，零件會因為刀具高速切削產(chǎn)生大量的熱，這些熱量不能及時的散發(fā)出去，從而使零件出現(xiàn)不同程度的形變，這種因切削產(chǎn)生的零件變形俗稱“讓刀”。其次，機械零件的加工往往要根據(jù)設(shè)計圖紙來進行，但是由于零件內(nèi)部構(gòu)造中含有薄片和懸臂，因此在前期進行零件定位和裝夾時，很有可能出現(xiàn)較大的誤差，導致后期零件加工與圖紙設(shè)計之間不能一一對應，從而引發(fā)零件的彈性變形。再次，在進行機械零件固定時，由于車床或夾具不平整，導致零件兩側(cè)的受力程度不一致，在進行切削加工時，受力小的一側(cè)可能在切削作用下出現(xiàn)位移，從而導致零件變形問題。

2 機械零件加工中變形問題的應對措施

通過上文分析可以看出，在實際零件加工過程中，導致零件變形的因素多種多樣，因此要想從根本上進行變形防控，必須要準確判斷零件變形的問題成因，并結(jié)合具體的工作經(jīng)驗，制定有針對性的防治對策。

2.1 使用專用工裝，減少裝夾變形

機械零件的加工是一項精細化程度要求極其嚴格工作，選用專用工裝，能夠確保加工過程中不會因外力因素導致零件出現(xiàn)位移。加工人員在開展加工準備工作時，必須要對車床上的固定零件進行全面檢查，并且嚴格對照加工圖紙，并多次測驗機械零件的位置，減少裝夾變形。

2.2 增加零件剛度，防治過大變形

部分機械零件在熱處理之后，會出現(xiàn)應力收縮現(xiàn)象，導致零件發(fā)生變形問題。針對這一現(xiàn)象，可以在機械零件未進行加工操作之前，采用限行熱處理手段，提高機械零件的剛度。這樣一來，即便是經(jīng)過熱處理之后，機械零件也不會出現(xiàn)明顯的變形，從而確保了機械零件的加工精度。

3 機械零件加工變形問題防治的注意事項

對于機械零件加工操作來說，我們不僅要防治其加工階段的變形問題，還需要通過加工操作獲取預期的零件成品，因此，在機械零件加工期間還需要注意以下幾方面的問題：

首先，要確保機械零件CAD圖紙設(shè)計的合理性和精確性。CAD圖紙設(shè)計能夠為機械零件的加工提供指導和參考依據(jù)（見圖1）。現(xiàn)階段，數(shù)控機床成為機械零件加工的主要手段之一，加工人員可以通過軟件模擬的形式，在計算機上檢驗該加工設(shè)計的精確性和合理性，并利用計算機的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析功能，制定實現(xiàn)機械加工動作的有效策略，確保在不出現(xiàn)機械零件加工變形的前提下，提高機械零件的加工精度。除此之外，在機械零件加工期間，其各個部位的受力狀況也會發(fā)生改變，當零件所受的外部作用力超過其自身剛度時，也會出現(xiàn)不同程度的變形。所以，在綜合考慮上述影響因素的前提下，通過改善加工圖紙設(shè)計，確保機械零件各個部位的受力均衡，避免因零件自身應力改變導致零件變形。

圖1 車床“法蘭盤”零件的機械加工工藝及鉆3-Ф20孔的夾具設(shè)計

其次，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(nèi)應力的工序，減少機械零件的殘余應力。相關(guān)操作人員在加工期間，務(wù)必要嚴格按照相關(guān)的規(guī)章制度，按部就班的完成各項準備和檢查工作，做好加工準備、操作管理和變形防控等各個流程步驟的控制，并將全過程控制理念引入到零件加工的各個環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)變形問題的徹底防控。

再次，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(nèi)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，從而確保了機械零件的加工精度。

[1] 熊英煥，劉海濤.機械零件加工過程中可能存在的相關(guān)問題和處理對策[J].機械設(shè)計與制造,2013（7）：131-133.

[2] 蔣曉軍，李富民.基于項目課程的高職《機械零件數(shù)控加工》課程研究——以金華XX高職院校《機械零件數(shù)控加工》課程為例[J].高校精品教育課程，2016（13）：164-165.

[3] 臧艷群，曹博瑞.航空整體結(jié)構(gòu)件銑削加工變形的有限元模擬理論及方法研究[J]，航空航天制造，2013（5）：109-111.

Discussion on the deformation and countermeasures of mechanical parts processing

Dong Zhe
(Qigihar Two Machine Tool (Group) Co., Ltd., Qigihar 161000,China)

The industrial machinery parts of size specifications, there are strict requirements, so in parts production, processing process must be in accordance with the design requirements, ensure the machining error is maintained within the allowable range. But in the actual processing of mechanical parts, is affected by many external factors, mechanical parts will always occur in different degrees of deformation, not only influence to use the quality of the parts, but also caused serious economic losses to the enterprise. Facing the increasingly fierce market competition, enterprises in order to enhance the core competitiveness, foundation must machining deformation factors resulting in the analysis on the feasibility of countermeasures.

mechanical parts; processing; deformation problems; Solutions

董哲（1976— ）男，黑龍江齊齊哈爾人。