機械零件加工中工件變形的原因分析及預防措施

郭連天

摘 要：機械加工期間若出現工件變形問題，直接影響產品生產質量，甚至會導致加工工件報廢的現象，進而嚴重損害企業的經濟效益，削弱其核心競爭力。由此可見，有效預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防措施進行分析，全面提升機械加工產品的總體質量。

關鍵詞：機械零件加工;工件;變形;預防措施

任何機械設備都是由眾多的加工工件組合而成的，任何一個工件出現故障或問題都會影響整個機械產品的正常使用。機械加工工件中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。因此，要分析和總結機械工件加工中出現變形的影響因素，制定合理的加工方案，采取科學的預防措施，不斷提高機械產品的生產質量。

1機械加工工件變形原因

通過對機械加工工藝研究，發現影響工件變形的原因有：

1.1工件材質類型差異

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。

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。

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生摩擦，導致工件的金屬流動特性發生改變產生應力，當應力超過工件承受程度時也會出現變形。

2機械加工工件變形的預防措施分析

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。

2.2做好工件合理設計

工件在加工過程中極易由于材料以及結構等多方面因素的影響而產生變形，那么這就要求技術人員在設計時就要做好充分的準備，將工件加工的各個環節都落實到位，具體可以參考以下內容：

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加熱，減少鋼材變形的概率。其次，設計人員在進行工件結構設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上，確保工件各個部位結構的壁厚一致。最后，設計人員在確定好設計方案后，還要采用專業的仿真軟件對工件進行受力模擬，充分了解所設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先制定好加工方案，一個科學、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容：

首先，加工人員在拿到設計師給出的設計圖紙之后，要對設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，加工人員要結合自身以來的工作經驗對工件加工過程中存在的難點進行具體分析，并且優化加工流程，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，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。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。

2.5注重加工環節優化

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計好的加工環節進行優化，特別需要注意的是要對加工所采用的參數進行分析以及優化。

3結語

機械加工工件變形原因復雜，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律，制定切實可行的方案加以預防，從而提高機械加工的整體生產水平。

參考文獻：

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

[2]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.

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