机械加工中工件变形的原因及预防措施探讨

史庆菊 郑旭

摘 要：工件变形是造成产品成品率锐减的关键性因素，尤其是机械加工期间，极易出现加工变形的问题，不止大大增加企业生产的工作量工作难度，更影响企业总体生产效率，无法快速提升企业利润，反而削弱企业的核心竞争力。如何预防机械加工工件变形，大幅度提升产品成品率，得到越来越多从业人员的关注及重视。本文以机械加工中工件变形为切入点，分析其产生原因，进一步提出具体的预防措施，旨在为相关从业人员积累更多的实践经验。

关键词：机械加工;工件变形;预防措施

近年来，即便我国现代化生产模式持续发展，取得长足进步，但是机械加工期间存在出现工件变形问题的可能性，一旦工件变形则直接影响产品生产质量，无法符合自动化生产的产品要求，甚至某种程度上来说，严重损害企业的经济效益，大大减少其生产利润，削弱其核心竞争力。由此可见，持续优化机械加工流程，满足自动化生产要求，不止能为企业赢得更多的经济效益，更能有效预防机械加工工件变形的情况[1]。同时，机械加工中其零部件形状深受多方面因素的影响，一旦最终尺寸与设计尺寸间差值超出误差允许范围则意味着已成型的工件无法正常使用，大大增加其经济损失。鉴于此，本文针对“机械加工中工件变形原因及预防措施”进行分析研究具有重要的价值意义。

1.机械加工中工件变形的产生原因分析

1.1材质类型差异

通常，工件材质差异性是造成机械加工中工件变形的主要因素及直观因素。长期實践经验发现，强度高且塑性好的制造材料不易发生加工变形的情况，反之硬度差且塑性低的制造材料极易发生加工变形，其变形程度与硬度及塑性间呈正比例关系。同时，具体加工期间，不达标的材料所制作而成的工件无法有效抵抗外在压力，大大增加工件变形风险，重者可能造成工件难以正常使用。同时，加工工艺流程设计合理性不足、壁厚度不均匀及横截面突变等问题也存在造成工件变形的可能性。

1.2装夹加工方式

由于工件加工前往往需要进行装夹定位，一旦操作期间加工工人无法遵循装夹流程进行操作则可能造成定位面与夹紧点间衔接方式不当的问题，甚至与有效性、科学性及合理性等装夹原则背道而驰，以至于引发工件变形[2]。同时，具体加工期间，加工刀具与切削表面间可能发生剧烈摩擦，而上述过程极易产生大量热量，热能沿着工件表面扩散，形成相应的热应力。工件普遍存在自身强度，加工期间与刀具间相互作用，产生一定的作用力及反作用力，而工件强度过大时则反作用力大大增加工件的附加力，出现工件变形的情况。

2.机械加工中工件变形的预防措施分析

机械产品生产加工是一项复杂专业的工作过程，涵盖多项技术应用，社会对于其生产加工条件的要求相对严格，说明工件加工期间深受各方面因素不可控因素的影响，例如：加工器具的质量、热处理工序效果及工件自身性质等。

2.1选择加工材质

工件材质及工件结构是造成机械加工中工件变形的主要因素，二者选取时需要保持与工件用途及特点间相一致。以工件材质选取为例，率先考虑应用场景，例如：轴可选择45#钢调质，大大增加工件的刚度及韧性;机座可选择铸铁，能明显增强其硬度;针对易变形且荷载沉重的工件则可选择合金钢材质，预防出现工件加工变形的问题，而对于轻载工况下零部件，综合考虑成本投入，灵活运用淬火或表面喷丸等工艺手段，方可满足获取特定材料特性的要求。同时，制定科学合理的工件结构能有效预防出现工件变形的情况，例如：控制结构尺寸大小不得出现突变，能降低工件变形的发生率。

2.2明确固定结构

一般说来，装夹方式不同对工件加工变形所产生的影响也不尽相同。因此在实际加工的过程中，相关加工企业必须秉持基准线相互重合的设计原则，选择工件中接触面积最大的表面为定位面，消除影响工件加工总体稳定性的风险因素，待明确定位面后再选择夹紧点，确保夹紧点与定位支撑点间相互对应，真正意义上做到相互抵消支撑力与夹紧力，实现获取适宜夹紧力的目标，预防工件中出现内应力[3]。同时，夹紧力大小深受2个方面因素的影响，说明具体加工期间，施加夹持力需要严格遵循相应的操作流程，不得胡乱更改操作顺序，方可保证夹持牢靠性，避免出现工件变形的情况。

2.3控制内部应力

工件加工期间其金属表面必然承受摩擦力及挤压力，大大增加工件内部应力。为了有效规避产生上述压力及应力，相关加工企业倾向于选择对称加工方式完成加工作业任务，用于平衡机械加工期间所产生的应力变化。同时，中心对称的两个平面作用反向作用力是保证工件总体状态稳定性的前提条件。由此可见，加工工件重要部位期间，尽量选用先粗后精的加工方式，明确切削三要素间关系，例如：切削深度、进给量及切削速度等，结合粗精加工阶段的差异性，把握适宜的切削要素。同时，加工非对称结构工件时，尽量采取反变形手段制作毛坯，即在工件变形位置反方向预留相应的变形量，综合考虑各方面影响因素，控制其变形程度。

3.结语

通过本文探究，认识到机械加工中其零部件形状深受多方面因素的影响，一旦最终尺寸与设计尺寸间差值超出误差允许范围则意味着已成型的工件无法正常使用，大大增加其经济损失。因此，相关机械加工企业秉持具体问题具体分析的工作原则，全面分析工件加工变形的发生原因，深入研究加工变形的理论知识，采取相应的预防处理措施，最大程度上削弱其变形产生风险，以达到同步提升产品零件加工质量及总体质量的目标。

参考文献：

[1]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.

[2]卢宏亮，田欣华.机械加工中工件变形的预防措施分析[J].技术与市场，2020，27（03）：112-113.

[3]黄亮.机械加工中工件变形的原因及预防措施探讨[J].中外企业家，2019（28）：207.