机械加工工件变形的应对方法

浅论机械加工工件变形的应对方法

摘要：工件在机械加工过程中常会出现变形问题，由于工件受到内外热源的影响，就会发生不同程度的变形，一旦变形发生可能会导致工件实际尺寸与设计图纸不符，因此我们需要了解并掌握工件在加工过程中产生变形的因素以及变形的趋势，只有这样才可以尽可能避免因为工件变形而带来的工件质量问题和不必要的损失，对于相关的技术人员来说，学习和积累相关的技术知识也是非常重要的。文章对在机械加工过程中工件经常出现的变形问题做出简单分析，并提出一些减少工件变形的技术方法，以此来控制和改进工件的变形。

关键词：机械加工；工件变形；应对措施

1 前言

在一些机械加工中，使用传统的工艺往往会因为受到内外热源的共同影响，致使工件的各个部分在不同的程度上有温度的升高，工件一旦出现热变形，对整个加工过程和加工精度影响非常大，特别是对于一些加工要求较高的精密工件来说，在发生热变形之后所产生的误差就会达到总体误差的40%到70%，在进行切削时，切削所产生的热量会传递给相对接触的工件和刀具，切屑和周围的介质物体也会吸收热量。在不同情况下，根据图纸的要求，所使用的切削方法及切削的用量不尽相同，所以百分比的分配比例也不是固定不变的，在车削加工时，切削所产生的热量绝大部分都会被切屑带走，而传给工件的热量也只占到总热量的30%左右，当进行高速切削时，

传到工件的热量会更少，只占到总产热量的10%左右。具体的工件在加工时，因工件自身材料和结构的不同，会产生大小不同的变形。

2 热变形

工件在受到不同热源的影响下自身的温度就会慢慢升高，与此同时还会向周围的其他介质散发热量，这些热源的主要来源是切削时产生的热量，因为切削力的大小是不断变化的，作用在工件各部分的时间和具体位置都不相同，工作中各个部分的散热条件也不相同，所以绝大多数的工件在加工之后，各个部分的温升情况也不相同。

根据分子热运动原理，微观上工件在接收到热源的能量传递后，各原子的热运动增强，原子间的距离就会变大，所以在宏观上我们就看到物体受热膨胀。金属发生热变形时，主要是其内部的区域组织发生了变化累计产生的结果。当工件从高温冷却之后，其内部各部分的体积会发生变化，但是变化的非常不均匀，互相影响的结果导致内应力的出现。当内应力的大小一旦超过材料自身所能承受的强度极限，工件就会出现断裂现象，如果内应力的大小超过工件本身材料的屈服极限但是并没有达到强度极限时，在这种情况下就会出现塑性变形，如果应力的大小比材料自身的弹性极限小，那么就会以残余内应力的形式就此存在于工件内部。若工件有一些部分被加工去除，就会破坏原来内部应力的平衡，这样的情况下，工件也会发生变形。某些工件进行了热处理后应力没有完全释放的情况下使用，就会受到内部应力以及外部载荷应力的双重叠加，工件也可

能因此而发生变形或者是断裂，这样的情况会影响到生产产品的正常使用，降低产品的质量，有损企业的效益和形象。

在机械加工的工作过程中，我们会遇到不同形状的工件及各种各样的装夹方式，对于不同的装夹方式，工件和夹具接触面积的大小是不一样的，从热传递的原理中我们知道，工件自身的热量通过夹具传导的快慢速度也不相同；工件工作时各个部位的温度也是不一样的，这样会导致工件各部分产生的膨胀值发生变化，进而发生热变形现象。

3 应对热变形的方法

3.1 多次加工

采取多次加工的工艺方法减少每次加工的加工量。一些特殊形状的工件由于受到结构的限制，加工时一定会引起工件的变形从而导致不能符合图纸要求，针对这种特殊形状的工件无法消除变形的情况，我们可以采取更合理的工艺方法尽可能的减少变形。在结构上分析较易变形的工件，可在工艺过程中安排多次加工，加工余量的减小可以使零件的变形量减小，通过一些特殊工序在每个阶段都留有一定的加工余量，逐步加工，进而减少每次加工时的加工量，在进行精加工时基本上不会产生影响工件尺寸的变形。当所加工的工件是开口的或者加工的余量不是对称的时候，我们就要考虑到工件在进行加工时会发生变形，所以在进行粗加工时一定要让应力能够提前释放出去，这样在精加工阶段就不会影响到工件的精度了。

3.2 进行人工校形

虽然在正常的机械加工过程中，我们都会使用各种方法手段来减少和尽量避免加工过程中出现的变形，但是这些变形往往是我们无法避免的，一旦发生了较大的变形并且变形量已经超出我们的设计要求，为保证工件后续还可加工就需要采取人工校形，当工件在变形敏感区发生变形之后，其内部的晶粒排布非常规则且处于平衡状态，为了能够保证变形量不超出设计要求，我们只能通过外界的作用力来改变内部结构，可以通过钳工校形方案来降低减小工件会出现的变形。

3.3 消除内部应力

工件之所以会产生一定程度的变形都是因为机械加工导致的内部应力破坏的结果，如果想要重新回到平衡状态，内部的应力就会迫使工件自身发生变形，在发生变形之后，应力的分布也不是很稳定，为了能够进行后续的再加工，减少后续加工过程中的变形，我们可以采用一定的热处理工艺手段，尽最大可能的在加工之前就消除掉工件内部原有的残余应力，以保证工件自身的平衡性和稳定性，便于继续再加工。

4 结束语

通过上述我们对零件加工的过程进行了分析，工件会因为切削产生的能量发生热传递后而产生变形，发生热变形会影响加工的精度，为了减少加工过程中出现的热变形现象，我们一定要采取恰当的措施进行补救，降低温升减少热变形是最有效的措施，在安排工艺的过程中也要多加注意，加工之前尽可能消除残余应力，采用合

理适当的工艺方法进行补偿和改进，以最大限度的减少变形带来的加工误差。

参考文献

[1]李霄.浅谈机械加工中的工件变形[j].中国科技信息，2011，2（9）：148-150.

[2]李世春.典型零件加工中工件热变形的分析[j].煤矿机械，2009，2（7）：72-74.

[3]赵计平，肖玉兰.薄壁大长套类工件变形及加工方法的实验研究[j].机械设计与制造，2008，9（10）：84-86.

[4]杜媛媛.提高机械加工精度方法的探讨[j].硅谷，2011，6（5）：131-132.