工件变形的原因总结及预防措施

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1、工件的材料和结构会影响工件的变形

变形与形状复杂性、纵横比和壁厚以及材料的刚度和稳定性成正比。因此，在零件设计中，应尽量减少这些因素对工件变形的影响。

尤其是大型零件的结构，结构要合理。加工前应严格控制毛坯的硬度、气孔等缺陷，以保证毛坯质量，减少工件变形。

2、工件装夹引起的变形

夹持工件时，应先选择正确的夹持点，再根据夹持点的位置选择合适的夹持力。因此，夹持点和支撑点应尽量保持一致，使夹持力作用在支撑上。装夹点应尽量靠近加工面，应选择受力不易引起装夹变形的位置。

当工件上作用有多个夹紧力方向时，应考虑夹紧力的顺序。工件与支架接触时，夹紧力应先作用，不易过大。对于平衡切削力的主夹紧力，应最后作用。

其次，应增加工件与夹具的接触面积或使用轴向夹紧力。提高零件的刚度是解决装夹变形的有效途径，但由于薄壁零件的形状和结构特点，其刚度较低。这样，在夹紧力的作用下就会发生变形。

增加工件与夹具的接触面积，可有效减少工件装夹时的变形。例如，铣削薄壁零件时，大量使用弹性压板，以增加接触零件的受力面积；在车削薄壁套筒的内径和外圆时，无论是使用简单的开口过渡环，还是使用弹性芯轴、整体弧形爪等，都是为了增加接触面积。装夹过程中的工件。这种方法有利于承受夹紧力，从而避免零件变形。轴向夹紧力在生产中也被广泛使用。专用夹具的设计制造，可使夹持力作用于端面，可解决因工件壁薄、刚性差而造成的工件弯曲变形。导致工

3、工件加工引起的变形

在切削过程中，由于切削力的作用，工件在力的方向上产生弹性变形，也就是常说的走刀现象。针对这种变形，应对刀具采取相应的措施。精加工时，要求刀具锋利。一方面可以减小刀具与工件摩擦形成的阻力，另一方面可以提高刀具切削工件时的散热能力，从而减少内部残留工件上的应力。

例如，铣削薄壁零件的大平面时，采用单刃铣法，刀具参数选择较大的主偏角和较大的前角，以降低切削阻力。由于切削速度轻，该刀具减少了薄壁零件的变形，在生产中得到广泛应用。

在薄壁零件车削中，合理的刀具角度对切削力、热变形和工件表面的微观质量都非常重要。刀具前角的切削变形和锋利度由刀具前角的大小决定。前角过大会减少切削变形和摩擦，但前角过大会减小刀具的楔角，削弱刀具的强度，导致刀具散热。刀具会变差，磨损会加速。因此，车削薄壁钢件时，应使用前角为6°至30°的高速刀具和前角为5°至20°的硬质合金刀具。

刀具后角大时，摩擦力小，切削力相应减小，但后角过大，刀具强度会减弱。车削薄壁零件时，使用高速钢车刀，刀具后角为6°至12°和硬质合金刀具，精车后角为4°至12°，粗车时后角较小.薄壁零件的内外圆车削时，取大的主偏角。正确选择刀具是处理工件变形的必要条件。

在加工中，刀具与工件摩擦产生的热量也会使工件变形，因此常选择高速加工。在高速加工中，由于排屑时间短，切削热大部分被切屑带走，减少了工件的热变形；其次，在高速加工中，切削层材料软化部分的减少也可以减少零件的变形，有利于保证零件的尺寸和形状精度。此外，切削液主要用于降低切削过程中的摩擦和切削温度。合理使用切削液对提高刀具寿命、加工表面质量和加工精度具有重要作用。因此，为防止零件变形，需要合理使用足量的切削液。

合理的切削参数是保证零件精度的关键因素。在加工精度要求较高的薄壁零件时，一般采用对称加工，使相对两侧产生的应力平衡，达到稳定状态。加工后工件光滑。但是，当某道工序需要较大的切削量时，由于拉应力和压应力的不平衡，工件就会发生变形。

薄壁零件在车削中的变形是多方面的。夹紧工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具时的弹性变形和塑性变形，切削区域温度升高，导致热变形。因此，我们需要粗加工，后进给量和进给量可以取大些；精加工时，刀量一般为0.2～0.5mm，进给速度一般为0.1～0.2mm/r，甚至更小，切削速度为6～120m/min。精加工时，切削速度应尽可能高，但不易过高。合理选择切削参数可以减少零件的变形。

5、加工后的应力和变形

加工后，零件本身存在内应力，这些内应力的分布是一个相对平衡的状态。零件的形状相对稳定，但在去除一些材料和热处理后，内应力会发生变化。这时，工件需要再次达到应力平衡，所以形状发生变化。为了解决这种变形，我们可以将需要矫直的工件通过热处理堆放到一定高度，用一定的工装将其压成平整状态，然后将工装和工件一起放入加热炉中。根据零件材料的不同，我们可以选择不同的加热温度和加热时间。热矫直后，工件内部结构稳定。此时工件不仅获得了更高的直线度，而且加工硬化现象也被消除，更便于零件的进一步精加工。铸件应进行时效处理，尽可能消除内部残余应力，变形后再进行加工，即粗加工时效加工。

对于大型零件采用仿形加工，即对装配后工件的变形进行预测，加工时将变形预留在相反的方向，可以有效防止零件装配后的变形。