机械零件变形成因分析及应对措施

摘 要：零件变形是机械加工中经常遇到的问题。明确零件变形的成因，掌握防止零件变形的措施，对于提高零件的加工质量十分重要。

关键词：零件 变形 内应力 加工工艺

变形是机械零件在加工过程中普遍存在的现象，它会使零件的加工质量和性能发生改变，从而影响零件的精度和寿命，零件的加工中必须有效防止零件变形。笔者根据多年实践和体会，就机械加工中零件变形成因及应对措施阐述如下。

一、机械加工中零件变形的成因

就变形的成因来讲，零件的变形是各种力作用的结果。产生变形的作用力可分为两类。一类是加工过程中产生的外力。它来源于零件加工过程中的各种夹紧力、切削力、冲击力等，引起零件在刚性较差的方向产生弹性形变，出现让刀现象，加工结束后弹性恢复，使其达不到加工精度。另一类是零件内部产生的内应力，它来源于零件内部。因加工条件改变，引起零件材料内部组织变化，产生内应力，如铸造应力、锻造应力、焊接应力、淬火应力等。

在零件加工过程中，零件因所受作用力的性质不同，产生不同的变形效果，并且会在加工的不同阶段产生不同的变形。

外力引起的变形大多发生在零件机械加工的冷加工中。零件在装夹时，夹持方式不当、夹紧力各要素选择不当会引起夹紧变形，如薄壁零件、悬臂零件的装夹。在切削加工时，刀具角度不合理、切削要素不合理，会造成切削抗力增大，从而引起零件的弹性变形，如在细长轴车削时产生的腰鼓变形。

内应力引起的变形大多发生在零件的热加工及其后续的切削加工中。一是在热加工中，零件在加热、受力、冷却等条件改变时内部组织结构发生变化，产生内应力，发生变形。如在铸造加工中，零件壁厚不均、冷却速度过快等会产生铸造内应力，引起铸造变形；在锻造加工中，产生锻造内应力，引起锻造形变；在焊接加工中，产生焊接应力，引起焊接变形。二是零件经热加工后，其内应力得不到充分的释放和消除，仍然留在零件内部形成残余应力。零件处于一种不稳定状态，很容易在外部环境影响下失去原有的状态，内部残余应力再分配造成零件加工后出现新的变形。如经过气割下料的长条料在矫正调直、刨削加工后，仍会出现新的较大的变形；经过淬火热处理的薄片零件在磨削后，出现草帽形弯曲变形……这些变形都是零件内应力作用的结果。

外力和内应力共同作用引起的变形，多发生在零件具有冷热加工工序或加工时间较长、工艺复杂的零件时。这类变形有时是以内应力产生的变形为主，有时是以外力产生的变形为主，或是二者产生的变形的合成。分析时应根据零件的具体加工工艺和条件，仔细分析出各种力产生的变形大小和方向，综合分析各变形