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机械零件加工中的变形及应对措施【荣成华金属】
返回列表 来源: 发布日期: 2021.01.26

机械零件加工中的变形及应对措施【荣成华金属】


机械零件加工中的变形及应对措施 变形是指机械零件在加工过程中形状的不受控变化,具体则是指机械零件在加工过程中其尺寸、形状及位置要素发生不可控变化。机械零件加工过程中会产生各种变形,这些变形的机理千差万别,也决定了其解决和预防的办法多种多样。机械零件加工中对这些变形的应对措施得当与否,直接决定了这个零件加工质量的高低,这也极大反映了一个机械工艺水平的高低。

一、变形的种类和机理

由外力引起的零件弹性变形

由外力引起的零件弹性变形大致可以分为3类。其中一类是零件在切削过程中由于受到切削力的作用,零件产生向着受力方向的弹性形变,这就是俗称的让刀现象。 这类变形的机理是零件本身或某些部分刚性不足,在切削过程中由于受到切削力的作用,零件向着受力方向产生较大的弹性变形,从而使刀具无法按照设定参数从原零件表面切除部分材料,待切削完成后,由于零件做弹性恢复,被切削零件则不能达到预先的形位要求,甚至出现废品。这些零件之中最典型的零件类型有细长轴类、薄片类、组合类。


⑴长径比较大的零件外圆加工

工艺上采用一端由三爪夹紧的方式,这种方式符合悬臂梁模型,所以在假定切削力恒定,那么零件受指向刀具另一侧方向的力则恒定不变,非夹紧一侧则变形最大,所以去除材料最少。去除材料多少则从夹紧一侧至自由一侧成倒梯形分布。

⑵长径比特别小的薄片类零件端面加工

工艺上采用电磁吸盘从底面吸紧的夹紧方式,然后磨上面。由于零件在加工前平面度很差,因此吸紧时零件发生变形而使其平面度较好,这样夹紧引起的变形(夹紧变形)使得刀具无法切去在零件自由状态下应该去除的中间鼓起的材料,所以不管怎样翻面,在未去除夹紧力之前测量其平面度都是合格的,而在自由状态下零件的弹性会恢复到以前的状态,所以平面度很难达到要求。

加工后(包括热处理后)的变形

热处理或加工完毕放置一段时间后,会发生弯曲,即检测后会发现其直线度相对以前变大,

长径比特别小的薄片类零件热处理或加工完毕放置一段时间后,会发生草帽型弯曲,即一端中间相对四周会鼓出,其形状像一顶草帽,检测后会发现其平面相对以前变大;如图4所示的铸铁件类零件加工完毕放置一段时间后,会发现平面相对以前变大; 如图5所示的拨叉类零件热处理或加工完毕放置一段时间后,叉脚会发生翘曲,即检测后会发现其垂直度相对以前变大等。


这些情况的出现主要是由于零件内部本身存在内应力,这些内应力的分布本身应该是一种相对平衡的状态,所以零件的外形相对稳定。但是当加工完毕去除一些材料或热处理完毕后,其内应力发生变化,需要重新分布于一种新的平衡状态,所以致使零件外形发生变化。

二、应对措施

零件的形式和变形情况多种多样,但是应对外力引起的零件弹性变形的实质则只有一条,那就是尽可能增加零件的刚性,且绝对不能够发生预先的夹紧变形。


长径比较大的零件在加工时尽量不要采用一端夹紧、一端悬空的悬臂梁方式,而是采用两端用顶尖顶紧、前端驱动的定位夹紧方式,这样其受力模型就变成了简支梁模型,刚性极大提高,切削力引起的变形会大大减少。


长径比特别小的薄片类零件,为减小其电磁吸盘吸紧时引起夹紧变形,采用在磨削第一面时在零件和工作台之间垫几层布或厚纸的方式可有效减小变形。


铸铁件类零件则必须在夹具设计上下功夫。夹具设计的原则就是有效增加悬臂部分的刚性,一般采用在悬臂部分底部增加浮动支承和边沿夹紧的方式,特别是近年来液压夹具的发展很好地解决了这种零件加工中由于夹紧变形带来的加工质量问题。


机械零件加工中的变形及应对措施 加工后(包括热处理后)变形的根本应对措施则是,提高毛坯质量,对铸件必须做好时效处理,尽量消除其内部的残余应力;其次是采用变形后再加工的方式,即零件加工完毕后尽量使其自然变形,然后再用以上的方法进行再加工。还有防止零件变形大而采用的限型热处理方式,其目的也是增加零件刚性,使其变形受限。


一、变形的种类和机理



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