机械零件加工变形因素分析及优化改进

线澎湃（沈阳市机电工业技工学校，辽宁沈阳110000）

机械加工过程中，由于大多工件都是在高速、高温的运转环境下完成，机床、刀具、夹具等工件会产生高温摩擦振动而变形，同时热量的传播与振动的传播，会通过各种媒介传递给其他零件，零件在长期使用后也会因为高温而变形。机械是由很多精密零件构成的，零件的变形，不但会引发误差，甚至会使机械直接报废。

1.影响零件变形的主要因素

在加工机械的过程中，变形的原因有很多，本文对其进行了一下梳理。

1.1零件的材质与设计

一般来讲，材质是决定机械零件变形的先天条件，一些材质对温度的要求较高，对机械摩擦的内应力也有差异，内应力承受较弱的容易发生形变。同时，零件也有薄厚，对于壁薄的零件尤其容易变形。对于零件的设计，窄长的凹模、凸模容易变形，形状复杂的零件易变形，中空的腔型零件易变形。

1.2工件加工的应力

容易变形的工件应力与刚性都较差。在机械加工的过程中，刀具与零件的切割或挤压，增加了零件内部的残余内应力，对于精密的零件来说会造成形状与精度的误差。而在残余应力消失后，也会再次出现形变，这样对于形状的把握造成了难度。

1.3与热加工有关

首先，零件在锻造时始锻温度极端偏高或低，终锻温度过低的零件、晶粒长大，有网状碳化物析出的零件；对于高温韧性较强的零件，在热加工的过程中都比较会发生变形。

1.4机械加工过程中的变形

一是对热处理后的磨削零件，无砂轮粒度、进刀量、冷却方式等工艺要求，磨削后表面有烧伤及微裂纹等疵病的零件。二是材质中无外形起点穿丝孔，不得不从外切入，一般容易产生变形，甚至裂纹。

1.5切削中、热加工等过程中的震动

机械零件切削过程中，会产生振动和热，这样对于零件来说容易产生形变的可能，因此在设计零件的时候，要考虑到震动的应力，对加工工艺的选择合理等，也能减小零件的形变可能。

2.零件加工中防止形变的优化改进建议

2.1选择变形量较小的材料，提高零件的整体刚性。采用对于热处理形变反应较小的材质，尤其是对于需要切割加工的零件，对于制作的各个环节可能产生形变的因素要统一考虑。严格检查原材料的化学成分，对于高温反应或是对于潮湿环境的变形是否能够在合理的范围内，要仔细选择与把控。

2.2改善加工工艺，释放零件的内应力

对于薄壁零件等容易受到内应力作用而变形的零件，加工前，对毛坯材料进行对称分层铣削，可以使零件中初始的残余应力得到均匀释放，大大减小了加工过程中零件发生振动和形变的概率。

对于板类零件的两面加工，则要应用上下两面去除余量的基本原则，对厚度两面进行交替加工。在进行机械加工时，满足余量依次减少的基本原则，残余应力随交替次数的增加而释放更彻底，有利于零件加工后变形的可能性变小。

2.3采用辅助支撑

对于有空腔结构的零件，在加工中，主要解决装夹力对其产生的力量形变。在空腔中加以支撑，可以采用加膜加胎的方法，可以提高零件的刚性，也可以用石蜡或低熔点的填充物来加大内部支撑。

2.4对于电磁吸盘磁力线不均匀产生的零件变形

对于磁力的情况，可以做一定的隔磁处理，用薄纸或黏胶隔离固定。也可以根据情况尽可能的做弱磁处理，在强磁处加隔挡块。对于实在不能完全隔磁的零件可以做局部隔磁。

2.5对于装夹中的形变控制

装夹是机械零件加工中几乎都要遇到的情况，在装夹中发生的变形在所难免。如果夹具是以端面定位，且零件装入夹具后，一定要保证能自由旋转，否则会径向弹性变形。如果不能自由旋转，则需要检查零件或夹具，一定要保证其能自由转动。另外，要保证定位端面完全贴合，不得有任何间隙。要保证夹力均匀，可以用夹板测试，这需要工作人员长期的经验积累。

2.6对于切削变形与控制

切削用量不当导致的零件变形也是零件加工中常见。刀具的下刀方式不当，直接影响零件的使用。例如，垂直下刀会对腹板产生一个垂直的作用力，可以使腹板边缘变形。因此在切削过程中，要提前考虑材质的问题与特殊性，以便选择走刀线路和走刀距离。如果需要选择砂轮的，要检测砂轮是否锋利，而且要选择砂轮的厚度与性状，对于特殊情况特殊处理，加快散热，减小形变的可能。

2.7零件精加工后的变形与控制

零件在一般加工后，很多还需要精加工，精加工在一定程度上会对零件的变形产生加剧作用，做好检测，优化其工艺，是解决精加工零件变形的最有效方式。做好检测，通过打表法、气动量仪法、铝板测具、内外径千分尺、三坐标检测仪的方法对其形状尺寸做精密的测量，对于精度不达标，已经产生严重形变的零件不能进行精密加工。然后测量温度，温度测量要做好对于季节性温度的情况考虑，温度分段进行测量。

3.加强机械零件加工软硬件的建设

对于零件的加工还要在工具与人的专业本领的提高上下功夫。

随着科学信息技术对机械加工的革命式影响，数控机床技术已经得到广泛的应用，使得大部分控制零件加工可以十分精确的计算其变形，可以有效避免由于操作者对零件加工的人为误差。因此，在零件加工过程中，科学技术的发展是在宏观上减小零件形变的长期办法。

对于零件加工过程中，零件形变主要的人为因素来讲，只能依靠提高操作人员的专业技能来减轻误差。首先，传帮带的技能传递方式还要加强，对于优秀技能与经验要记录成册，以便学习与改进；同时加强员工的培训是提高员工综合素质与专业技能的最好办法，要用技能比武与绩效管理来激励人们对提高技能的渴望，人的专业性提高了，零件的质量自然可以有保障。

[1]刘俊.零件加工工艺研究[J]机械研究与应用.2011.3