探讨机械加工中工件变形的预防措施

探讨机械加工中工件变形的预防措施

王大成 李寿康 代强立

四川泛华航空仪表电器有限公司 四川成都 610500

摘要：近些年来信息技术的广泛应用推动机械制造行业的迅速发展，我国的机械加工工艺水平已经逐渐接近国际先进水平，即便如此在机械加工过程中仍然存在工件变形的问题。当前针对工件变形的改进技术一直都在研究，但收效甚微。工件变形在机械加工中的影响因素较多，必须针对形成工件变形的原因进行深入研究，才能找到有效解决措施，避免出现因工件变形而导致工件报废的情况再次发生，这样才能有效保证机械加工效率，降低对生产效益的不良影响。

关键词：机械加工；工件变形；变形原因；预防措施

在机械加工中，工件一旦出现形状、尺寸上的偏差，也就意味着工件失去使用价值，这种因工件变形而报废的情况在机械加工中时有发生，目前并没有有效的技术手段来应对工件变形的问题。因此，在工件加工过程中要重点注意控制工件变形，但由于工价加工工序繁杂，影响工件变形的因素又很多，做好预防控制工作就显得格外艰难。为避免工件变形的情况不断发生，必须针对工件变形的影响因素进行全面深入的分析，然后再制定相应的预防措施。

1. 工件变形的具体成因

在机械加工中工件变形可能是由单一因素造成的，也可能是多种因素共同作用下而产生的，而做好工件变形的有效预防就需要针对变形成因进行具体分析。

1. 工件自身因素

机械加工工件所用材质本身的强度就很低，而且工件的可塑性也较差，工人在进行加工生产时一旦控制不好力度就会影响工件质量，力度过大工件形状改变，力度过小工件出现质量上的小瑕疵，最糟糕的情况就是工件报废^[1]。同时工件的结构在设计时其壁厚不均，或者其设计本身就不符合加工工艺要求，也会造成工件变形。只有工件材质本身就很优质时，才能有效应对工件变形的情况。

2. 工件加工及加工器具

机械加工中会应用多种加工器具，加工人员在使用加工器具时其力度控制不当就会出现工件变形的问题。比如在工件装夹时，需要按照装夹的具体流程进行，如果加工人员没有依据流程进行操作，一旦在夹具位置的选择上出现偏差，或者夹紧力高出工件承受力时就会导致工件变形。此外，刀具在工价加工过程中会与切削面因摩擦产生热能，而热能聚集在工件表面就会形成热应力，此时如果工件强度不足，刀具作用在工件上的抗力会增大工件的附加力，进而造成工件变形。

3. 加工过程中的摩擦和应力

工件加工时工具与其表面会产生摩擦，工件会出现温度不均匀的情况，特别是当工具作用在工件单面时，由于摩擦受热会使工件形状呈弓形。加工时作用在工件上的各种外力会导致工件内部产生应力，而内应力能够有效抵御外部力量，帮助物体恢复原状^[2]。对于工件的内应力进行有效消除的基本手段主要是进行高温控制，或者从振动时效和自然时效方面进行合理控制。而当外力消失时会有部分内应力残留下来，这些残余应力再作用在工件上会改变其加工精度，也会使其变形。针对这部分残余应力可以在设计零件时对其内部结构提升设计精度，做好部件的热处理，加工流程更要严谨、合理。

2. 工件变形的有效预防措施

1. 合理选择工件材质，科学设计内部结构

机械加工时工件自身的性质和结构会造成工件变形，为保证工件质量必须保证其材质达标，这是工件加工的基本前提^[3]。在选择工件时需要以工件的用途、使用特点为依据，比如工件本身比较容易受力变形，那么就需要选择刚度较强的材质进行加工，如合金钢材料，这样能够保证工件具备抵御变形的能力。另外，针对工件加工中的各个工序要严格把关，需要着重注意的就是工件设计环节，首先在设计之前，对工件的具体用途、使用环境、工件的强度、性能等方面进行综合分析，再选择合适的钢材，同时也要对钢材的性能进行全面掌握，为避免钢材出现变形可以进行适当的热处理；在具体设计过程中，设计人员需要针对工件的强度进行计算，以保证工件性能为基本前提，确保工件结构壁厚度相同，保障工件结构设计合理。设计完成后可以利用检测软件对工件进行仿真模拟测试，对工件在各种情况下的不同受力进行分析，再针对工件中受力较大的部分着重进行加固处理。

2. 优化加工工序

工件加工工序的优化，能够有效预防加工变形的问题。针对切削作业首先要注意选择既锋利又耐磨的刀具，在具体操作中也要找好刃磨角度，避免因为刀具的操作行为不当而造成工件变形^[4]。其次，切削作业时摩擦产生的热能需要进行适当的冷却处理，采用高速切削作业时，不仅能够提升切削效率，同时能够将切削时产生的热能带走，避免工件因温度过高而产生变形。在工件加工时减小切削应力能够有效预防工件变形，所以在加工时为降低加工应力需要进行对称加工，特别是在重点部位的加工操作中，利用粗加工处理，等应力完全消除后再进行精加工操作，而精加工时需要注意控制吃刀量，不可过大。此外，还要注意切削参数的选择要依据工件的具体结构进行明确。

3. 完善加工方案

机械加工的生产效率受加工方案的影响较大，制定科学合理的加工方案能够有效提升加工作业效率，也能针对工件变形的问题起到一定程度的预防。因此加工人员在进行工件加工时，首先将加工的各道工序进行深入研究，并全面分析工件的设计图纸，然后制定出一个科学合理的加工方案。其次，加工人员将以往的工作经验进行汇总，对工件的结构进行分析后确定加工的具体流程，但要注意不可干扰到已经加工完成的部分，然后依据加工工件的设计形状选择切削参数合理的刀具。在加工方案制作完成后，可以进行加工操作试验，一旦出现工件变形的情况就需要分析具体成因，再对加工方案中的相关内容进行修改和补充，只有在正式加工前进行操作测试，不断的完善加工方案才能最大限度的预防工件变形。

结束语：

综上所述，工件变形是机械加工中的难题，变形的原因非常繁杂。机械加工单位需要针对工件变形的具体成因进行具体分析，并在加工作业中不断积累经验，提升加工人员对工件变形的预防意识，在工件的生产操作中逐渐找到加工方法和操作规律，有效完善加工方案，优化加工流程，采取行之有效的预防措施降低工件变形发生的概率，确保加工作业的顺利完成。

参考文献：

[1]张晓娜.机械加工质量的影响因素分析及其控制探讨[J].时代农机,2018(3).

[2]王国成.铝合金加工变形控制探析[J]. 世界有色金属, 2019(11).

[3]宋智勇.机械加工工艺对零件加工精度的影响分析[J].明日风尚,2019(1):185-185.

[4]刘红梅.机械加工中工件变形的原因及预防措施研究[J].科技创新导报,000(006):106-107.

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