导致工件变形的原因是什么以及如何避免? 2

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。

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。导致工件变形的原因是什么以及如何避免? 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。

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。

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 摘要

我总结了以下解决方案供您参考!

1、为减少工件的应力和变形,应对工件的材料进行适当、科学的时效处理;

2、为减少切削量过大或温度过高引起的变形,应适当设定加工余量,慢加工采用量少、次数多的原则;

3、对于曲面加工,需要制作合适的夹具来平衡工件的夹持力,以减少工件的变形。

综上所述,对于易变形的工件,在毛坯及加工工艺上应采取相应的对策。需要根据不同的情况进行分析,找到合适的工艺路线。当然,上述方法只是为了进一步减少工件的变形,如果想要得到精度更高的工件,还需要不断的学习、探索和研究。

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