机械加工变形分析

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机械加工变形，是指在机械的加工过程中出现不受本来既定目标和操作的控制，因为各种因素的影响而发生的变化，造成了零件最终变形的结果。

1变形的类型

引起变形的因素多种多样，也促使机械变形的种类多种多样，解决好这些影响的因素，是防止机械变形的主要措施，本文主要分析常见几种机械变形的影响因素。

1.1空间外力引起的变形

这一类变形是有弹性的，其主要原因是由外力引起的。这种现象主要因为切削力度的外部作用引起的，当这一切削力度消失，零件失去了外部压力，会出现弹性恢复的状态。而零件受到压力变形时，刀具就没有办法按照原有的设置切除不需要的部分，当恢复时，零件没有被“加工”，因此而造成零件的废弃。

1.2外圆加工时的变形

在对大长径零件的加工时，为了坚持悬臂梁模型的原则，现代工艺主要使用机械加工中的三爪夹紧刀具一侧的方法。但是因为零件受到的压力时同等的，根据力的恒定原则。另一端未被夹紧的夹具没有受到同等的外部压力，则会造成同一刀具的两端受压不平衡，刀削掉的材料不同而出现变形，形成倒梯形的分布。在加工完成后，刀具的行动沿虚线转动，在被夹紧的一侧受到压力小，直径增大，另一侧相反，出现倒锥形的变形。

1.3端面加工时的变形

在对小长径的零件加工时，特别是较薄的片状零件加工，主要采取的加工方式是利用电磁力的作用，用吸盘将薄片从底端吸住以保证零件不移动，再使用机械在上端的表面进行加工打磨。在加工过程中，机器打磨不到本来应该消除的材料，当吸力的消失，零件恢复初始状态，平面度依然不合格。

1.4零件自身特质的变形

当零件自身是悬臂或者薄片时，零件因为自身刚性的不足，再加上外力作用（错误的定位、不正确的夹紧）时，出现弹性变形，产品质量达不到预先图纸的要求，出现零件的报废。

2影响变形的因素

2.1内应力失去平衡引起的变形

在零件的加工中，受到热处理的影响，打破了零件自身内部的内应力平衡状态。在加工受热后，经过一段时间的冷却，要重新组织出平衡的形态，因此而出现的变形。在不同的零件加工中，会出现不同形式的变形。

2.2外部力作用引起的变形

在零件的加工过程中，装卡的方式不同引起零件的加工变形，从而影响零件的精准度难以达到图纸的要求。这种情况主要是在车床的加工中，零件由四爪的卡盘来夹紧，主要力的作用来自径向力。

3减少机械加工变形的方法

零件加工过程中受到了各种因素的影响，发生变形的状态。这种变形主要由外力的作用而引起的弹性变形。虽然造成的情况不同，但是总的来说是因为零件自身的刚性不足，容易受外力作用的影响。因此，要减少零件加工变形的主要方法就是增加零件的刚性。例如，在大长径零件的加工中，因为悬臂梁方式容易造成变形。因此，在加工时夹紧方式改用两端夹紧，利用前面的驱动来做主要定位。将受力模型从悬臂梁模型改变到简支梁模型，增加零件的刚性和力承受能力，减少变形。在加工小长径和较薄的零件时，打磨刀削表面过程中，增加中间层（布或者厚纸层）以减少零件和工作台之间的吸力，从而降低变形的机率。在加工铸铁类的零件时，同样为了增加零件的刚性，在悬臂的部分，改变夹具的设计，增加浮动支承同时采用在零件变沿部分夹紧的方式，减少加工过程中，因为零件受到外力的夹紧影响而造成的变形。在热处理后出现的变形，则需要及时处理加工后的零件，提高零件自身的质量，在受热变形前，使内应力达到平衡状态。在受热处理变形后，进行再加工，以减少零件的质量不合格机率。同时增加零件的刚性，采用有限度的热处理方式，将变形控制在一定的限度之内等等方式。减少机械加工中的变形还可以改变零件的装卡方式，在每一步骤中设计专用的胎具，减少零件在热处理中受到的径向力。在精车时，用径向力夹紧胎具，再垂直夹紧零件，零件则通过胎具改变了径向力的受力状态，减少零件的变形。

4结束语

零件在加工中的变形直接影响零件的质量合格率，因此利用改变加工的模式或者加工装卡的方式来减少零件的变形，其主要原则还是增加零件的刚性，以抵制外力作用带来的变形。

作者：马绍怀 刘家鸣 王振勐 单位：沈阳理工大学