机械加工工件变形应对策略.docx

机械加工工件变形应对策略机械加工中的工件变形问题是比较难以解决的问题。首先必须分析产生变形的原因然后才能采取应对的措施。1工件的材质和结构会影响工件的变形变形量的大小与形状复杂程度、长宽比和壁厚大小成正比与材质的刚性和稳定性成正比。所以在设计零件时尽可能的减小这些因素对工件变形的影响。尤其在大型零件的结构上更应该做到结构合理。在加工前也要对毛坯硬度、疏松等缺陷进行严格控制保证毛坯质量减少其带来的工件变形。2工件装夹时造成的变形工件装夹时首先要选择正确的夹紧点然后根据夹紧点的位置选择适当的夹紧力。因此尽可能使夹紧点和支撑点一致使夹紧力作用在支撑上夹紧点应尽可能靠近加工面且选择受力不易引起夹紧变形的位置。当工件上有几个方向的夹紧力作用时要考虑夹紧力的先后顺序对于使工件与支撑接触夹紧力应先作用且不易太大对于平衡切削力的主要夹紧力应作用在最后。其次要增大工件与夹具的接触面积或采用轴向夹紧力。增加零件的刚性是解决发生夹紧变形的有效办法但由于薄壁类零件的形状和结构的特点导致其具有较低的刚性。这样在装夹施力的作用下就会产生变形。增大工件与夹具的接触面积可有效降低工件件装夹时的变形。如在铣削加工薄壁件时大量使用弹性压板目的就是增加接触零件的受力面积；在车削薄壁套的内径及外圆时无论是采用简单的开口过渡环还是使用弹性芯轴、整弧卡爪等均采用的是增大工件装夹时的接触面积。这种方法有利于承载夹紧力从而避免零件的变形。采用轴向夹紧力在生产中也被广泛使用设计制作专用夹具可使夹紧力作用在端面上可以解决由于工件壁薄刚性较差导致的工件弯曲变形。3工件加工时造成的变形工件在切削过程中由于受到切削力的作用产生向着受力方向的弹性形变就是我们常说的让刀现象。应对此类变形在刀具上要采取相应的措施精加工时要求刀具锋利一方面可减少刀具与工件的摩擦所形成的阻力另一方面可提高刀具切削工件时的散热能力从而减少工件上残余的内应力。例如在铣削薄壁类零件的大平面时使用单刃铣削法刀具参数选取了较大的主偏角和较大的前角目的就是为了减少切削阻力。由于这种刀具切削轻快减少了薄壁类零件的变形在生产中得到广泛的应用。在薄壁零件的车削中合理的刀具角度对车削时切削力的大小车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。刀具前角大小决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大切削变形和摩擦力减小但前角太大会使刀具的楔角减小刀具强度减弱刀具散热情况差磨损加快。所以一般车削钢件材料的薄壁零件时用高速刀具前角取6°～30°用硬质合金刀具前角取5°～20°。刀具的后角大摩擦力小切削力也相应减小但后角过大也会使刀具强度减弱。在车削薄壁零件时用高速钢车刀刀具后角取6°～12°用硬质合金刀具后角取4°～12°精车时取较大的后角粗车时取较小的后角。车薄壁零件的内外圆时取大的主偏角。正确选择刀具是应对工件变形的必要条件。加工中刀具和工件摩擦产生的热量也会使工件变形因此在很多时候选择高速切削加工。在高速切削加工中由于切屑在较短时间内被切除绝大部分切削热被切屑带走减少了工件的热变形；其次在高速加工中由于切削层材料软化部分的减少也可减少零件加工的变形有利于保证零件的尺寸、形状精度。另外切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液对提高刀具的耐用度和加工表面质量、加工精度具有重要作用。因此在加工中为防止零件变形必须合理使用充分的切削液。加工中采用合理的切削用量是保证零件精度的关键因素。在加工精度要求较高的薄壁类零件时一般采取对称加工使相对的两面产生的应力均衡达到一个稳定状态加工后工件平整。但当某一工序采取较大的吃刀量时由于拉应力、压应力失去平衡工件便会产生变形。薄壁零件车削时变形是多方面的装夹工件时的夹紧力切削工件时切削力工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形使切削区温度升高而产生热变形。所以我们要在粗加工时背吃刀量和进给量可以取大些；精加工时刀量一般在0.2～0.5mm进给量一般在0.1～0.2mm/r甚至更小切削速度6～120m/min精车时用尽量高的切削速度但不易过为高。合理选择好切削用量从而到达减少零件变形的目的。4加工后应力变形加工后零件本身存在内应力这些内应力分布是一种相对平衡的状态零件外形相对稳定但是去除一些材料和热处理后内应力发生变化这时工件需要重新达到力的平衡所以外形就发生了变化。解决这类变形可以通过热处理的方法把需要校直的工件叠成一定高度采用一定工装压紧成平直状态然后把工装和工件一起放入加热炉中根据零件材料的不同选择不同的加热温度和加热时间。热校直后工件内部组织稳定。此时工件不仅得到了较高的直线度而且加工硬化现象得到消除更便于零件的进一步精加工。铸件要做到时效处理尽