机械加工中工件变形的原因及预防措施解析

机械加工中工件变形的原因及预防措施解析

蒋宜轩 郭岩

沈阳飞机工业（集团）有限公司 110850

【摘要】在机械加工过程中发生工件变形问题，将会降低产品的成品率，影响到企业生产质量，还会降低企业生产效率，无法保障企业的利润。因此企业需要加强预防机械加工中的工件变形问题，提高产品生产质量。本文分析了机械加工中工件变形的原因，提出针对性的预防措施，提高机械加工水平，保障企业生产质量。

关键词：机械加工；工件变形；原因；预防措施

在实际加工过程中因为各种因素的影响，导致机械零部件实际尺寸和设计尺寸之间存在误差，最终无法利用成型工件，引发巨大的经济损失。机械加工行业需要重视工件变形问题，根据机械加工工件变形的原因，开展重复性试验，提高机械加工产品质量，保障行业整体生产水平。

1. 机械加工中工件变形的原因

1. 引入不同工件结构和材质

在机械加工过程中，工件材质是机械加工中工件变形的主要成因。结合加工加工经验可以确定，工作材质具有较高的强度和塑性，那么很难发生变形。在机械加工过程中，如果工件材质不符合标准，无法抵抗外在压力，因此增加了工件变形发生率，如果变形问题过于严重，无法正常使用生产的工件。此外需要合理选择工件结构，因为工件结构也是机械加工中工件变形的影响因素，如果横截面发生突变问题，或者壁厚缺乏均匀性，这些问题都会引发机构设计问题，在加工之后集中应力，在撤去外力之后将会引发工件变形问题。^【1】

2. 工件装夹和加工

在装夹工件的过程中，一些操作人员没有严格遵守装夹操作要求，导致定位面和夹紧点缺乏科学性，因此引发加工工件变形问题，甚至会报废工件。如果工件变形抵御能力在夹紧力以内，那么在加工之前工件将会发生变形问题。

在机械加工过程中，刀具和切削面不断发生摩擦，在摩擦过程中会产生很多热量，并且向工件表面传达产生的热能，因此引发热应力。如果工件强度超过限额，在加工过程中，刀具将会产生抗力，工件的附加力因此增加，引发工件变形问题。

3. 残余应力和内应力

在外力的影响下，金属材质工件将会发生变形问题，在相互作用下，内部晶相组织中产生内应力，因此抵抗再平衡外力作用，维持工件形态。可以消除内应力的影响，例如在完成加工工作之后可以采取高温热处理措施。在施加外在振动过程中采取时效处理。在自然环境中也可以利用时效处理消除内应力。^【2】

在外界环境的影响，很难维持平衡状态。残余应力将会发生再平衡作用，引发变形问题，影响到工件加工精度。消除残余应力，一方面可以热处理零部件，另一方面可以优化设计零件内部结构，此外还可以合理落实工艺流程。

4. 热处理方式

一些工件在加工过程中需要开展热处理工作，一些工件在完成加工处理之后需要开展热处理。工件热处理主要包括加热和保温以及冷却三个流程。工件经过热处理之后，将会产生改革中程度的变形问题。不同的加工因素将会对于工件产生不同的影响，其中影响到最大的内容包括材质和工件装夹以及加工过程。

2. 机械加工中工件变形的预防措施

1. 合理选择加工材质

工件材质和结构直接关系到机械加工中工件变形，因此工作人员需要根据工件特点和用途选择工件材质和结构。选择工件材质的过程中，需要结合实际应用场地，例如针对轴部选用45#钢调质，这样可以提高轴部的韧性和刚度。针对基座选用铸铁材料，因此提高基座的刚度。如果工件具备重载和易变性，需要利用合金钢材质，有效预防机械加工中工件变形问题。在轻载状态下，为了节省加工成本，不能利用合金材质的零件，利用表面喷丸和淬火等工艺，可以保障材料特性。工件结构也关系到机械加工中工件变形问题，合理设计工件结构，可以避免发生机械加工中工件变形问题，例如不能突然改变结构尺寸，同时需要设置中心对称性的结构，避免工件结构过长或者过薄。此外需要提高工艺流程的合理性，如果工件材质和结构相同，利用不同的工艺流程，将会生产出不同的 产品。因此需要优化组合工艺流程，积极实践应用新型加工工艺，有效预防机械加工中工件变形问题。^【3】

2. 合理选择装夹方式

在加工之后，工件装夹方式关系到机械加工中工件变形问题发生率，因此在选择定位面的过程中，需要加强考量基准重合，选择的定位面需要具备较大的接触面，因此提高整体的稳定性。在选择夹紧点的过程中，需要对应定位支撑点，这样有利于相互抵消支撑力和作用力，避免工件产生内应力。提高工件夹持的可靠性，需要合理控制夹紧力。避免引发工件变形问题。在夹紧阶段需要遵守夹持顺序，满足整体工作要求。

3. 降低工件内部应力

在加工过程中，金属表面将会承受挤压力和摩擦力，导致工件内部产生内应力。为了避免产生内应力，需要利用对称加工方式，有效平衡加工过程中的应力。针对重要的工件部位，需要合理选择加工方式，加强控制切削速度和进给量以及切削深度等。在非对称结构工件加工阶段，可以利用反变形手段制造毛坯，在工件上合理预留变形量。综合各种影响因素，完成加工工作之后控制工件的变形在允许范围内。

4. 减小切削力

切削力直接关系到 机械加工中工件变形，为了有效减少切削力，工作人员需要合理利用刀具，同时需要控制切用量，同时需要保持刀具的锋利性和结构合理性。在加工阶段，需要充分冷却切削部位，因此降低切削热量，同时可以降低工件传导性。此外需要结合工件结构合理选择切削参数。在削加工阶段需要增大切削用量，使切削效率因此提高。在精加工过程中，需要严格控制吃刀量。在实际加工过程中，要注意注意排除摩擦热量，否则将会引发机工件变形问题。可以选用高速切削加工方式，利用最短的时间完成工作任务，同时可以排除大部分热量。

结束语：

社会经济不断发展，社会各界更加重视机械加工的精度，在机械加工过程中经常会出现工件变形问题，因此工作人员需要分析机械加工中工件变形原因，根据原因提出针对性的预防措施，降低机械加工中工件变形问题的发生率，提高工件生产质量，促进我国机械加工行业可持续发展，为我国社会经济建设奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]高智勇.煤矿机械加工中焊接变形分析及控制措施[J].技术与市场,2021,28(05):147-148.

[2]夏永清.机械加工工艺对零件加工精度的影响研究[J].南方农机,2020,51(14):109-110.

[3]董早生,张程,季业益.机械加工中工件变形的原因及预防措施探讨[J].科技风,2020(12):170.