机械加工中工件变形的原因及预防措施探微

董晶

摘 要：近年来，我国机械制造行业发展迅速，部分生产工艺已达到国际先进水平。然而机械加工作业中，仍存在工件变形的情况，给我国机械生产水平的进一步提升造成一定影响。机械加工中工件变形不仅导致工件报废，而且严重影响工件加工进度，不利于生产效益的提升，因此，加工企业应注重机械加工经验的总结，做好工件变形原因分析，以采取针对性预防措施。

关键词：机械加工;工件;变形;原因;预防措施

工件加工是机械生产、加工中的重要一环，重要性不言而喻。众所周知，机械工件加工工艺复杂，涉及的环节较多，受多种因素影响，容易发生工件变形现象，不仅浪费加工材料，而且严重影响机械加工工作效率，因此，如何控制工件变形成为机械加工行业业内人士讨论与关注的热点话题。

1 机械加工工件变形原因

通过对机械加工工艺研究，发现影响工件变形的因素較多，包括工件材质与结构、加工器具、热处理等，部分变形的产生是多种因素综合作用的结果，因此，加工作业中如加工人员对相关环节控制不当，容易造成工件出现不同程度的变形。

（1）工件材质与结构。机械加工中，如使用的材质可塑性差、强度低，作业时力度控制不当，用力过大会导致工件变形，轻则留下质量瑕疵，重则导致工件报废。另外，机械加工零件结构也会引起变形情况的发生，如工件结构复杂，截面突变、过度圆角、结构壁厚不均匀等导致工件内部应力过于集中，一旦去除加工器具，工件变会出现变形。

（2）加工器具。工件加工中应用的加工器具较多，如加工人员对相关细节控制不当容易导致工件变形。一方面，加工人员对工件硬度、强度把握不准确，夹具位置选择不合理或夹具力度控制不当，导致工件变形。另一方面，工件切削作业时使用的刀具不合理或锋利度不够，导致工件因承受较大的作用力发生变形。

（3）加工摩擦。工件加工时进给方向上的温度不均匀，尤其工件单面因摩擦受热，导致工件向上凸出，形成弓形。另外，加工面和工件之间也会因产生摩擦，导致工件的金属流动特性发生改变产生应力，当应力超过工件承受程度时也会出现变形。

2 机械加工工件变形的预防

机械加工过程中，工件变形给加工质量造成的影响较为明显。研究得知，工件变形原因较为复杂，既有单一因素引起，又有综合因素引起，因此，加工人员应提高认识，总结以往工件加工经验，分析影响工件变形的原因，及时采取针对性措施加以预防，保证工件加工作业保质保量的完成。

（1）做好工件合理设计。为防止工件受材料及自身结构影响发生变形，要求加工单位做好充分准备，明确工件加工各个环节，尤其应严把工件设计关。具体应注重以下内容的落实：

一方面，加工单位应要求加工人员认真研究工件用途、工件所处的运行环境，明确工件强度、韧性要求，从性能、经济角度对所用钢材进行综合考量，选择合适的钢材。同时，做好钢材性能研究，必要情况下对钢材进行热处理，在保证钢材性能的同时，降低变形出现机率。另一方面，设计工件结构时，要求设计人员做好各工件各部分强度计算，在不影响工件使用性能的基础上，保证结构壁厚度一致，结构合理。另外，使用专业软件，对设计好的工件进行受力仿真模拟，掌握工件运行中的各种受力情况，设计时针对受力较大的部分，适当进行加固处理。

（2）制定合理加工方案。制定合理的工件加工方案，不仅有助于提高加工作业效率，而且还能预防工件变形情况的发生，因此，要求加工人员做好各个加工环节研究，保证制定的加工方案可行、高效。

一方面，工件加工单位及时组织技术人员认真分析工件加工需求，吃透加工工件设计图纸，制定合理的加工方案。另一方面，要求加工人员总结以往加工经验，认真研究工件结构，明确加工流程，保证加工作业不能对已加工好的部分造成影响。同时，要求加工人员根据加工局部形状，选择合理的加工刀具，尤其认真计算合理的切削参数，包括切削速度、进给量、切削深度等。同时，为验证加工方案的可行性，及时发现与改进加工方案，正式加工前应进行试加工操作，发现变形，认真分析原因，及时对加工方案进行改进。

（3）注重加工环节优化。为预防工件加工作业中变形情况的发生，加工时应注重加工环节的优化，尤其应注重加工参数的控制与优化。

一方面，优化切削作业。使用刀具时应做好刀具锋利程度检查，使用锋利且耐磨性能较好的刀具，尤其应选择合理的刃磨角度，防止让刀导致工件变形。另外，切削作业时为防止摩擦热量聚集，应做好冷却处理。如条件允许，可进行高速切削加工，提高切削效率的同时，使产生热量被切屑带走，避免温度过高。另一方面，减小切削应力。减小加工中产生的应力，是预防工件变形的重要方法，因此，加工时应注重进行对称加工，避免加工应力的出现。针对重要位置，加工人员应先进行粗加工处理，至应力全部释放后再进行精加工操作。另外，如工件结构不对称或结构壁较薄时，在制作毛坯的过程中注重采用反向变形措施，预防变形情况的出现，具体做法是：在工件可能发生变形的反方向留下合适的变形量，并认真考虑加工时的各种影响变形的因素。

3 结论

机械加工工件变形原因复杂，加工人员应提高认识，做好研究与分析，在工作中不断的实践、摸索，掌握不同工件的加工方法与规律，制定切实可行的方案加以预防。本文通过讨论得出的结论有：

（1）工件加工专业性强，涉及的内容多，其中做好工件变形控制是工作的重点。研究发现，工件材料与结构、加工器具、加工摩擦等会引起工件出现不同程度的变形，因此，应通过严把工件设计关、制定合理加工方案、做好加工环节优化等措施加以预防。

（2）工作实践中，加工人员应保持持续学习的态度努力提升自己的加工水平，一方面，围绕“如何预防工件加工变形”这一问题，积极总结加工经验、做好加工相关环节的优化，注重自主学习，敢于大胆尝试。另一方面，注重向经验丰富的加工人员学习经验，针对不同的工件，寻找最优的加工方法与加工方案，避免工件变形的同时，保证加工工作圆满完成。

参考文献：

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