機(jī)械零件加工中的變形與對(duì)策初探

董 哲

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

機(jī)械零件加工中的變形與對(duì)策初探

董 哲

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

工業(yè)機(jī)械零件對(duì)尺寸、規(guī)格有著嚴(yán)格要求，因此在零件生產(chǎn)、加工過(guò)程中必須要按照設(shè)計(jì)要求，確保加工誤差保持在允許范圍內(nèi)。但是在實(shí)際的機(jī)械零件加工中，受到多種外界因素的影響，機(jī)械零件總是會(huì)發(fā)生不同程度變形，不僅影響到零件的使用質(zhì)量，還會(huì)給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)要想提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，必須要在分析導(dǎo)致零件加工變形因素的基礎(chǔ)上，探究可行性的解決對(duì)策。

機(jī)械零件；加工；變形問(wèn)題；解決對(duì)策

機(jī)械零件加工中的變形，是指機(jī)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(jìn)而影響機(jī)械零件的正常使用。文章首先分析了導(dǎo)致機(jī)械零件加工中產(chǎn)生變形的主要原因，隨后結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出了幾點(diǎn)有針對(duì)性的變形防控措施，提高了機(jī)械零件加工成功率，維護(hù)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 機(jī)械零件加工中導(dǎo)致變形的因素

1.1 內(nèi)力作用影響了加工精度

在進(jìn)行車床加工時(shí)，通常情況下，都會(huì)用車床的四爪卡盤(pán)，將零件卡緊，利用其向心內(nèi)力的作用，對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工。同時(shí)，機(jī)械零件要加工的過(guò)程，也會(huì)受內(nèi)徑向力作用。所以，為了確保機(jī)械零件不松動(dòng)，在對(duì)其加工過(guò)程中，務(wù)必要保證機(jī)械的切削力小于其夾緊力。當(dāng)切削力減小時(shí)，其夾緊力也減小，同時(shí)，若是切削力增大，則夾緊力也需要相應(yīng)地增加，這樣，才能保持機(jī)械零件加工的受力穩(wěn)定。但是，在卡爪松開(kāi)之后，加工出來(lái)的機(jī)械零件，其幾何形狀與在機(jī)床上加工時(shí)的形狀已經(jīng)完全不同，而且偏差較大，通常情況下，會(huì)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(jī)械零件時(shí)，常常會(huì)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?yàn)椋涸跓崽幚硗瓿芍?，零件因?yàn)樽陨頊囟冉档投霈F(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(huì)出現(xiàn)不同程度的凸起。薄片四周因?yàn)槭芰^小，所以不會(huì)出現(xiàn)明顯的形變。熱處理及加工后的機(jī)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(jìn)行變形處理時(shí)，也應(yīng)當(dāng)綜合考慮上述因素，采取科學(xué)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(jī)床進(jìn)行零件切削時(shí)，零件會(huì)因?yàn)榈毒吒咚偾邢鳟a(chǎn)生大量的熱，這些熱量不能及時(shí)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(jī)械零件的加工往往要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來(lái)進(jìn)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(jìn)行零件定位和裝夾時(shí)，很有可能出現(xiàn)較大的誤差，導(dǎo)致后期零件加工與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)之間不能一一對(duì)應(yīng)，從而引發(fā)零件的彈性變形。再次，在進(jìn)行機(jī)械零件固定時(shí)，由于車床或夾具不平整，導(dǎo)致零件兩側(cè)的受力程度不一致，在進(jìn)行切削加工時(shí)，受力小的一側(cè)可能在切削作用下出現(xiàn)位移，從而導(dǎo)致零件變形問(wèn)題。

2 機(jī)械零件加工中變形問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

通過(guò)上文分析可以看出，在實(shí)際零件加工過(guò)程中，導(dǎo)致零件變形的因素多種多樣，因此要想從根本上進(jìn)行變形防控，必須要準(zhǔn)確判斷零件變形的問(wèn)題成因，并結(jié)合具體的工作經(jīng)驗(yàn)，制定有針對(duì)性的防治對(duì)策。

2.1 使用專用工裝，減少裝夾變形

機(jī)械零件的加工是一項(xiàng)精細(xì)化程度要求極其嚴(yán)格工作，選用專用工裝，能夠確保加工過(guò)程中不會(huì)因外力因素導(dǎo)致零件出現(xiàn)位移。加工人員在開(kāi)展加工準(zhǔn)備工作時(shí)，必須要對(duì)車床上的固定零件進(jìn)行全面檢查，并且嚴(yán)格對(duì)照加工圖紙，并多次測(cè)驗(yàn)機(jī)械零件的位置，減少裝夾變形。

2.2 增加零件剛度，防治過(guò)大變形

部分機(jī)械零件在熱處理之后，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致零件發(fā)生變形問(wèn)題。針對(duì)這一現(xiàn)象，可以在機(jī)械零件未進(jìn)行加工操作之前，采用限行熱處理手段，提高機(jī)械零件的剛度。這樣一來(lái)，即便是經(jīng)過(guò)熱處理之后，機(jī)械零件也不會(huì)出現(xiàn)明顯的變形，從而確保了機(jī)械零件的加工精度。

3 機(jī)械零件加工變形問(wèn)題防治的注意事項(xiàng)

對(duì)于機(jī)械零件加工操作來(lái)說(shuō)，我們不僅要防治其加工階段的變形問(wèn)題，還需要通過(guò)加工操作獲取預(yù)期的零件成品，因此，在機(jī)械零件加工期間還需要注意以下幾方面的問(wèn)題：

首先，要確保機(jī)械零件CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的合理性和精確性。CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)能夠?yàn)闄C(jī)械零件的加工提供指導(dǎo)和參考依據(jù)（見(jiàn)圖1）?，F(xiàn)階段，數(shù)控機(jī)床成為機(jī)械零件加工的主要手段之一，加工人員可以通過(guò)軟件模擬的形式，在計(jì)算機(jī)上檢驗(yàn)該加工設(shè)計(jì)的精確性和合理性，并利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析功能，制定實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工動(dòng)作的有效策略，確保在不出現(xiàn)機(jī)械零件加工變形的前提下，提高機(jī)械零件的加工精度。除此之外，在機(jī)械零件加工期間，其各個(gè)部位的受力狀況也會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)零件所受的外部作用力超過(guò)其自身剛度時(shí)，也會(huì)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(guò)改善加工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，確保機(jī)械零件各個(gè)部位的受力均衡，避免因零件自身應(yīng)力改變導(dǎo)致零件變形。

圖1 車床“法蘭盤(pán)”零件的機(jī)械加工工藝及鉆3-Ф20孔的夾具設(shè)計(jì)

其次，嚴(yán)格的過(guò)程控制。在進(jìn)行機(jī)械零件的加工制造時(shí)，重視機(jī)械零件的變形問(wèn)題，一定要采取準(zhǔn)確有效的加工方法，安排足夠的消除內(nèi)應(yīng)力的工序，減少機(jī)械零件的殘余應(yīng)力。相關(guān)操作人員在加工期間，務(wù)必要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)章制度，按部就班的完成各項(xiàng)準(zhǔn)備和檢查工作，做好加工準(zhǔn)備、操作管理和變形防控等各個(gè)流程步驟的控制，并將全過(guò)程控制理念引入到零件加工的各個(gè)環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)變形問(wèn)題的徹底防控。

再次，要分工完成。在機(jī)械零件的加工過(guò)程中，一定要將其加工工序分為精加工和粗加工兩個(gè)工序，而且為了保證機(jī)械零件內(nèi)部應(yīng)力的消除，必須要在兩道工序之間，將機(jī)械零件存放一段時(shí)間。同時(shí)，還要保證在機(jī)械加工過(guò)程中工藝的基準(zhǔn)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(guò)程中基準(zhǔn)不一而造成的誤差，從而確保了機(jī)械零件的加工精度。

[1] 熊英煥，劉海濤.機(jī)械零件加工過(guò)程中可能存在的相關(guān)問(wèn)題和處理對(duì)策[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2013（7）：131-133.

[2] 蔣曉軍，李富民.基于項(xiàng)目課程的高職《機(jī)械零件數(shù)控加工》課程研究——以金華XX高職院?！稒C(jī)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。