在機械加工時,變形量的大小與形狀復雜程度、長寬比和壁厚大小成正比,與材質的剛性和穩定性成正比,如果選擇了性質不合適的材料或材料質量存在問題,在加工過程中很容易出現變形問題,零件加工的工藝如熱處理、退火和焊接等也會對變形產生影響,果工藝不當或者工藝流程有誤,都可能導致加工出現問題。
機械加工零件時產生變形的原因有多種,主要包括以下幾個方面:
內力作用:在機械加工過程中,零件會受到各種力的作用,如切削力、夾緊力等。這些力會導致零件內部產生應力,當應力材料的屈服強度時,零件會發生變形。特別是在車床加工時,利用向心力的作用,通過三爪或四爪卡盤夾緊零件進行加工,夾緊力隨著切削力的增大而增大,隨后隨著切削力的減小而減小。這種操作雖然能使零件在加工過程中受力穩定,但在夾緊力松開后,零件可能會因為內部應力的釋放而發生變形。
處理變形:熱處理是機械加工中常見的工藝之一,通過加熱和冷卻來改變材料的性能。然而,在熱處理過程中,由于材料內部組織的變化和應力的產生,零件容易發生變形。特別是對于長徑比較大的零件,熱處理后更容易出現草帽彎曲等變形現象。
彈性變形:零件在受到外力作用時,會產生彈性變形。當外力去除后,如果零件能夠恢復原來的形狀和尺寸,這種變形被稱為彈性變形。然而,如果外力過大或作用時間過長,零件可能會發生塑性變形,即變形后無法恢復原來的形狀和尺寸。工件裝夾引起的變形:在機械加工中,工件的裝夾方式對其變形也有很大影響。如果夾持點選擇不當或夾持力過大,都可能導致零件在加工過程中發生變形。此外,如果夾具的精度不高或夾具與工件之間的接觸面積不足,也可能導致零件變形。
材料因素:材料的性質對零件加工變形有著重要的影響。例如,材料的彈性模量、膨脹系數、熱導率等性質都會影響零件在加工過程中的變形行為。如果選擇了性質不合適的材料或材料質量存在問題,在加工過程中很容易出現變形問題。為了減少機械加工零件時的變形,可以采取以下措施:
優化機械加工工藝和流程,減少切削力和切削熱對零件的影響。選擇合適的夾具和定位方法,確保零件在加工過程中的穩定性和準確性。嚴格控制加工參數,如切削速度、進給量等,以減少加工過程中的應力和變形。根據零件的使用環境和要求選擇適合的材料,并確保材料質量符合標準。在加工過程中進行跟蹤監測,及時發現和解決問題,避免變形進一步擴大。