浅析加工后工件变形的原因及预防措施*
徐金华
【摘 要】摘 要:重点介绍了内应力、残余应力和裂纹的来源以及其对加工后工件的影响，并提出了相应的控制措施。通过对变形零件实例的分析，得出了工件变形的原因以及控制措施，完善了加工过程和技术。 【期刊名称】机械研究与应用 【年(卷),期】2011(000)005 【总页数】2
【关键词】关键词:工件变形;内应力;误差;精度
1 加工后工件变形原因理论分析
机械零件在加工过程中，很多因素都可能导致变形，这些因素都是不可避免的。因此，我们应根据不同的工件，分析其产生变形的原因。全部或局部应力分布不均是导致零件变形的一部分原因。这种非均匀经加工后，内部的压力将随着时间的推移慢慢被释放，可导致工件的变形，原有精度降低，影响日后使用。这将在理论分析的基础上，用不同的例子说明。
加工后工件是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。在机械加工中，误差是不可避免的，但误差必须在允许范围内。通过误差分析，掌握变化的基本规律，从而采取相应的措施减少加工误差，提高加工精度。 1.1 内应力
物体因外力产生形变时，其内各部分之间就会相互作用产生内力来抵抗这种外因的作用，使物体恢复之前的状态。内应力消除的几种方法:①对零件进行高温
热处理;②自然时效;③振动时效。 1.2 残余应力
残余应力是指，当外力消失后，残留在工件上的内应力［1］。一般是一个非常不稳定的平衡，在外部环境的影响下，很容易失去原有的稳定状态，内部的残余应力的再分配造成零加工后的变形，因此，原零件的精度已被改变。根据残余应力产生的原因，可以归结为以下几种预防措施，以减少或消除残余应力:①合理设计机械零件的内部结构;②热处理部件;③合理安排工艺过程。 1.3 工件上磨削裂纹的影响
由于线切割加工多为工件的最后一道工序，因此工件外形大多具有规则的外形，为了保证线切割加工所形成的异形表面对工件端面的垂直度，可选一个适当的面作为工件的工艺基准面，对工艺基准面应当仔细清除其表面毛刺及污物等，以免影响定位精度，所以我们一般在线割加工进行之前都应安排平磨工序［2］。但平磨时如果措施不当，工件表面极易出现微小甚至不易发现的裂纹。而在线切割加工过程中，由于工件应力的重新分布，会使这些细小的裂纹延伸扩展，造成更大的裂纹或开裂。
2 提高加工后工件精度的措施
2.1 加工时减少变形
提高零件加工所使用工件的工艺，由于其结构的限制，导致了部分尺寸的变形。对于这些部分，我们不能消除失真，但可能获得稳定可靠的工艺，尽可能减少零件的变形量。为了对零件产生的变形做出分析，在按经验安排零件加工的同时，多个子加工，逐步减少从任何类型的变量给予零件加工的影响，逐步减少加工处理时间，使加工过程不出现影响工件的尺寸精度和变形的因素，从而保
证精度。
2.2 使用合理的技术手段消除材料内部的残余应力
在处理过程中，工件会出现或多或少的变形，因为通过内部导致加工工件应力平衡状态被打破，达到新的平衡，对工件的内应力会有一定的工件变形。从理论上讲，工件变形的应力分布有不稳定的情况。为了最大限度地减少工件在处理后变形的影响，我们将通过测量方法、量具精度技术方法，尽量消除工件加工前的内部残余应力。 2.3 优化结构
处理在变形过程中的各部分结构尺寸。例如，对于型腔类零件，内腔势必会带来一些小的内部收缩。对于这样的部位，对其结构进行必要的修改，可以大大提高抗变形的能力，如设计成封闭的结构。增加肋骨，使工件增加它的结构强度。设计成稳定状态的组件，这样可以大大提高结构，也可以改善工件的质量。
3 实例分析
3.1 薄壁工件变形的原因分析
(1)切削力的影响 薄壁工件切削工艺上的最大影响，是在径向切削力和工件的振动作用下的变形，影响工件的尺寸精度，形状和表面粗糙度、容易出现热变形，不容易控制工件的尺寸精度。在切削过程中，切削力是始终存在的，有许多因素影响，大小主要由工件材料、刀具、切割、冷却润滑剂等决定。降低切削力的方法:①毛坯退火;②提高金属材料的性能;③选择合理的刀具几何形状;④合理选择切削;⑤合理选择冷却。
(2)夹紧力的影响 工件夹紧时容易造成对尺寸精度和形状精度的影响。对于一些孔状的零件，有时锁紧力太大，会造成表面痕迹等。可采取3种方法减少薄壁
浅析加工后工件变形的原因及预防措施
