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机械零件加工变形的原因及其改进探究

信息采集:博雅官网    发布时间:2018-09-07   点击数:载(zai)入(ru)中...

  机械加(jia)工性能(neng)不仅和(he)企业的(de)(de)(de)利益相(xiang)关,还和(he)安(an)全性相(xiang)关,在(zai)给企业带来经济(ji)效益的(de)(de)(de)同时,还可以(yi)有效降(jiang)低安(an)全事故发生的(de)(de)(de)概(gai)率。因(yin)此,在(zai)零(ling)件加(jia)工过(guo)(guo)程中(zhong)避免零(ling)件的(de)(de)(de)变形(xing)显得尤为重要(yao)。操作(zuo)人(ren)员(yuan)需要(yao)考虑各种(zhong)因(yin)素都,并(bing)在(zai)加(jia)工过(guo)(guo)程中(zhong)采取相(xiang)应的(de)(de)(de)措施(shi)预防变形(xing)的(de)(de)(de)发生,以(yi)便使成品的(de)(de)(de)零(ling)件能(neng)够(gou)正常使用。为了达到这个目标(biao),有必要(yao)分析零(ling)件加(jia)工中(zhong)出现(xian)(xian)变形(xing)现(xian)(xian)象的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin),对零(ling)件变形(xing)问(wen)题(ti)找出可靠(kao)措施(shi),以(yi)期为现(xian)(xian)代化企业战略目标(biao)的(de)(de)(de)实(shi)现(xian)(xian)打下(xia)坚实(shi)基础(chu)。

  1 分(fen)析机械零件加工中变形的(de)原因

  1.1 内力作用导(dao)致(zhi)零件加工精度(du)改变(bian)

  车床(chuang)加(jia)工时(shi)(shi),通常(chang)是利用向心(xin)力(li)的(de)(de)作用,用车床(chuang)的(de)(de)三爪(zhua)或者四(si)(si)爪(zhua)卡(ka)(ka)盘,把零件卡(ka)(ka)紧(jin),然后(hou)对机械零件进行加(jia)工。同时(shi)(shi),为了确(que)保零件在(zai)受力(li)时(shi)(shi)不松动、减小(xiao)内径向力(li)的(de)(de)作用,必须要使夹(jia)紧(jin)力(li)大(da)于机械的(de)(de)切削(xue)(xue)力(li)。夹(jia)紧(jin)力(li)随着切削(xue)(xue)力(li)的(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)而增(zeng)(zeng)大(da),随之减小(xiao)而减小(xiao)。这样的(de)(de)操作才能使机械零件在(zai)加(jia)工过程中受力(li)稳定。但是,在(zai)三爪(zhua)或者四(si)(si)爪(zhua)卡(ka)(ka)盘松开后(hou),加(jia)工出来的(de)(de)机械零件就会与原来的(de)(de)相差(cha)甚(shen)远,有(you)的(de)(de)呈(cheng)现多边(bian)形,有(you)的(de)(de)呈(cheng)现椭圆形,出现较大(da)偏差(cha)。

  1.2 热(re)处理(li)加(jia)工后(hou)容易产生变形问(wen)题

  对于(yu)薄片类的(de)(de)(de)(de)机械零(ling)(ling)(ling)件,由于(yu)其长(zhang)径非常大,在(zai)对其进(jin)行(xing)热处理后容易出现草(cao)帽弯曲的(de)(de)(de)(de)状况。一方(fang)面(mian)(mian)(mian)会出现中间鼓出的(de)(de)(de)(de)现象(xiang),平面(mian)(mian)(mian)偏(pian)差增(zeng)大,另一方(fang)面(mian)(mian)(mian)由于(yu)各种外界因素的(de)(de)(de)(de)影(ying)响,使零(ling)(ling)(ling)件产(chan)生弯曲现象(xiang)。这些变形问题的(de)(de)(de)(de)产(chan)生不仅是由于(yu)热处理后的(de)(de)(de)(de)零(ling)(ling)(ling)件内应(ying)力发生了(le)变化,还有操作(zuo)人(ren)员的(de)(de)(de)(de)专业知识(shi)不扎实,不太了(le)解零(ling)(ling)(ling)件的(de)(de)(de)(de)结构(gou)稳定性,从而增(zeng)大了(le)零(ling)(ling)(ling)件变形的(de)(de)(de)(de)概率。

  1.3 外力(li)作用下引起的(de)弹性变形

  在(zai)(zai)机(ji)械加(jia)工中(zhong)零(ling)件出(chu)现弹性(xing)形(xing)变的(de)原(yuan)因(yin)主要(yao)有几个方面。一(yi)是(shi)(shi)一(yi)些(xie)零(ling)件的(de)内部(bu)构造(zao)中(zhong)如果(guo)含有薄片,就会(hui)对操(cao)作(zuo)方法有更高要(yao)求,否则在(zai)(zai)操(cao)作(zuo)人员在(zai)(zai)对零(ling)件进(jin)行定(ding)(ding)位和装夹时(shi),不(bu)能(neng)和图纸的(de)设计之间进(jin)行对应,容(rong)易导(dao)致(zhi)弹性(xing)形(xing)变的(de)产(chan)生。二是(shi)(shi)车床和夹具的(de)不(bu)平整,使零(ling)件在(zai)(zai)进(jin)行固定(ding)(ding)时(shi)两侧的(de)受(shou)(shou)力(li)(li)不(bu)均匀,导(dao)致(zhi)切割时(shi)受(shou)(shou)力(li)(li)作(zuo)用小的(de)一(yi)边(bian)在(zai)(zai)力(li)(li)的(de)作(zuo)用下就会(hui)出(chu)现平移(yi)出(chu)现零(ling)件变形(xing)。三是(shi)(shi)在(zai)(zai)加(jia)工过程中(zhong)零(ling)件的(de)定(ding)(ding)位不(bu)合理,使零(ling)件的(de)刚性(xing)强度降(jiang)低。四是(shi)(shi)切削(xue)力(li)(li)的(de)存(cun)在(zai)(zai)也是(shi)(shi)引起零(ling)件弹性(xing)形(xing)变的(de)原(yuan)因(yin)之一(yi)。这些(xie)不(bu)同的(de)原(yuan)因(yin)导(dao)致(zhi)的(de)弹性(xing)形(xing)变,都(dou)说明外(wai)力(li)(li)作(zuo)用对机(ji)械零(ling)件加(jia)工质量(liang)的(de)影响(xiang)。

  2 机械零件(jian)加工变形的改进措施

  在实际的零(ling)件(jian)加工中,导致(zhi)零(ling)件(jian)变(bian)形的因素(su)很多。为了从根本(ben)上解决这(zhei)些变(bian)形问题,操作(zuo)(zuo)人员(yuan)需要(yao)在实际工作(zuo)(zuo)中认真探索这(zhei)些因素(su),并结合工作(zuo)(zuo)精要(yao),制定改进(jin)措施。

  2.1 使用专用夹具(ju),减少装夹变形(xing)

  在机械(xie)零件(jian)加工(gong)过(guo)程(cheng)中(zhong),对精细化的要(yao)(yao)求非常严(yan)格。针(zhen)对不同零件(jian),选用不同的专用工(gong)装(zhuang),可以使零件(jian)在加工(gong)过(guo)程(cheng)中(zhong)不易出现位移(yi)。另(ling)外,加工(gong)前,工(gong)作人(ren)员还需要(yao)(yao)进行相应的准备工(gong)作,全面检查(cha)固定零件(jian),对照图纸(zhi),检查(cha)机械(xie)零件(jian)的位置是否(fou)正确,以减少装(zhuang)夹变形。

  2.2 修整加工

  零(ling)件(jian)(jian)在(zai)(zai)经(jing)过(guo)热处理(li)后(hou)(hou)很容易出(chu)现(xian)变形(xing)(xing)问题,这(zhei)就(jiu)需(xu)要(yao)采取措(cuo)施(shi)来保证零(ling)件(jian)(jian)的(de)安全性能(neng)。在(zai)(zai)机(ji)械零(ling)件(jian)(jian)加(jia)(jia)工(gong)完成(cheng)并自然变形(xing)(xing)后(hou)(hou),要(yao)运用专业的(de)工(gong)具进行(xing)修(xiu)整。在(zai)(zai)对加(jia)(jia)工(gong)后(hou)(hou)的(de)零(ling)件(jian)(jian)进行(xing)修(xiu)整加(jia)(jia)工(gong)时,需(xu)要(yao)按照行(xing)业的(de)标准要(yao)求进行(xing),以(yi)确保零(ling)件(jian)(jian)质(zhi)量,延(yan)长其使用寿命。这(zhei)种方法在(zai)(zai)零(ling)件(jian)(jian)变形(xing)(xing)后(hou)(hou)进行(xing)最(zui)为(wei)(wei)有效(xiao)。如果(guo)零(ling)件(jian)(jian)经(jing)过(guo)热处理(li)后(hou)(hou)变形(xing)(xing),则可以(yi)在(zai)(zai)淬火之后(hou)(hou)进行(xing)回火。因(yin)为(wei)(wei)淬火之后(hou)(hou)在(zai)(zai)零(ling)件(jian)(jian)中会(hui)存在(zai)(zai)残余(yu)奥氏体(ti),这(zhei)些(xie)物(wu)质(zhi)在(zai)(zai)室温下进而(er)转化为(wei)(wei)马氏体(ti),然后(hou)(hou)物(wu)体(ti)就(jiu)会(hui)膨胀(zhang)。在(zai)(zai)加(jia)(jia)工(gong)零(ling)件(jian)(jian)时要(yao)认真对待每一(yi)个细(xi)节(jie),这(zhei)样就(jiu)可以(yi)降低零(ling)件(jian)(jian)变形(xing)(xing)的(de)概率,把握好图纸上的(de)设(she)计理(li)念,根据(ju)生(sheng)产要(yao)求,使生(sheng)产出(chu)来的(de)产品符合标准,提高经(jing)济(ji)效(xiao)益和(he)工(gong)作效(xiao)率,从而(er)确保机(ji)械零(ling)件(jian)(jian)加(jia)(jia)工(gong)的(de)质(zhi)量。

  2.3 提升毛坯质量

  在(zai)各种设备(bei)的(de)(de)(de)具体操(cao)作(zuo)过程中,提升毛(mao)胚的(de)(de)(de)质(zhi)量是防止零(ling)件(jian)变(bian)形的(de)(de)(de)保证,以便加工好的(de)(de)(de)零(ling)件(jian)符(fu)合(he)零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)具体标(biao)准要求(qiu),为后(hou)(hou)期零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)使用(yong)提供保证。因此(ci),操(cao)作(zuo)人员需(xu)要检查不(bu)同的(de)(de)(de)毛(mao)坯质(zhi)量,对存在(zai)问(wen)(wen)题的(de)(de)(de)毛(mao)胚,要及时更(geng)换,避免(mian)出现不(bu)必(bi)要的(de)(de)(de)问(wen)(wen)题。同时,操(cao)作(zuo)人员需(xu)要结合(he)设备(bei)的(de)(de)(de)具体要求(qiu)选择可(ke)靠的(de)(de)(de)毛(mao)坯,以保证经过加工后(hou)(hou)的(de)(de)(de)零(ling)件(jian)质(zhi)量和(he)安全性达到标(biao)准要求(qiu),进而(er)延长零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)使用(yong)寿(shou)命。

  2.4 增(zeng)加(jia)零(ling)件刚度,防止过大变(bian)形

  在(zai)机械(xie)零(ling)件加工中,零(ling)件的(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)(xing)能(neng)受到很多客观因(yin)素的(de)(de)影响。尤其(qi)是(shi)在(zai)零(ling)件进行(xing)热(re)(re)处理后(hou),由于(yu)应力(li)收缩现象,会导致(zhi)零(ling)件变形。因(yin)此(ci),为了防止(zhi)变形现象的(de)(de)产生,技术人(ren)员需要选择合适(shi)的(de)(de)限(xian)热(re)(re)型处理方式(shi),进而(er)以(yi)改(gai)变零(ling)件刚度。这(zhei)需要结合零(ling)件的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),运用合适(shi)的(de)(de)限(xian)热(re)(re)型处理措(cuo)施,从而(er)保(bao)证(zheng)安(an)全(quan)的(de)(de)可靠性(xing)(xing)。即使(shi)在(zai)热(re)(re)处理之(zhi)后(hou),也不会出现明(ming)显变形。

  2.5 减(jian)小(xiao)夹紧力的措(cuo)施

  在加(jia)(jia)工刚(gang)(gang)(gang)性(xing)(xing)(xing)差的(de)(de)(de)(de)零(ling)(ling)件时,需要采(cai)取一(yi)些(xie)措施增(zeng)加(jia)(jia)零(ling)(ling)件的(de)(de)(de)(de)刚(gang)(gang)(gang)性(xing)(xing)(xing)程度,如(ru)可(ke)以增(zeng)加(jia)(jia)辅助支撑。也(ye)要注(zhu)意(yi)加(jia)(jia)紧点和零(ling)(ling)件之间的(de)(de)(de)(de)接触面积,根据零(ling)(ling)件的(de)(de)(de)(de)不同,选择(ze)不同的(de)(de)(de)(de)夹(jia)(jia)(jia)持方式,如(ru)加(jia)(jia)工薄(bo)壁套类(lei)零(ling)(ling)件时,可(ke)以选用有弹性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)轴(zhou)装置(zhi)进行夹(jia)(jia)(jia)紧,注(zhu)意(yi)加(jia)(jia)紧的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)应该选择(ze)刚(gang)(gang)(gang)性(xing)(xing)(xing)较强(qiang)的(de)(de)(de)(de)部位。而对(dui)(dui)长(zhang)轴(zhou)类(lei)的(de)(de)(de)(de)机械零(ling)(ling)件,可(ke)以运用两端定位方式。对(dui)(dui)于(yu)长(zhang)径非常(chang)大的(de)(de)(de)(de)零(ling)(ling)件,需要采(cai)用两端一(yi)起(qi)夹(jia)(jia)(jia)紧的(de)(de)(de)(de)方式,不能使(shi)用“一(yi)端夹(jia)(jia)(jia)紧、一(yi)端悬(xuan)(xuan)空”的(de)(de)(de)(de)方式。此(ci)外,在加(jia)(jia)工铸铁类(lei)零(ling)(ling)件时,夹(jia)(jia)(jia)具的(de)(de)(de)(de)设(she)计需要以增(zeng)加(jia)(jia)悬(xuan)(xuan)臂部分的(de)(de)(de)(de)刚(gang)(gang)(gang)性(xing)(xing)(xing)为(wei)原则。也(ye)可(ke)以使(shi)用一(yi)种新(xin)型的(de)(de)(de)(de)液压夹(jia)(jia)(jia)紧工具,以有效防止零(ling)(ling)件在加(jia)(jia)工过(guo)程中由于(yu)夹(jia)(jia)(jia)紧变(bian)形而引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)质(zhi)量问题。

  2.6 减(jian)小(xiao)切削力(li)

  在(zai)切(qie)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)中要密切(qie)结合(he)(he)(he)加(jia)(jia)(jia)工(gong)要求注(zhu)意切(qie)削(xue)的(de)角(jiao)度(du),以便减少切(qie)削(xue)力(li)。可以尽量(liang)增(zeng)大刀(dao)(dao)具的(de)前角(jiao)和(he)主偏角(jiao),使刀(dao)(dao)锋(feng)锋(feng)利,且(qie)合(he)(he)(he)理的(de)刀(dao)(dao)具在(zai)车削(xue)中对车削(xue)力(li)的(de)大小(xiao)也(ye)至关重要。比如(ru),在(zai)对薄壁零件的(de)车削(xue)中,如(ru)果前角(jiao)过大,会使刀(dao)(dao)具的(de)楔角(jiao)变大,加(jia)(jia)(jia)快磨损(sun)速(su)度(du),变形(xing)和(he)摩擦(ca)力(li)也(ye)会减小(xiao),可以根据(ju)不同(tong)的(de)刀(dao)(dao)具选择前角(jiao)的(de)大小(xiao)。若选用高速(su)刀(dao)(dao)具,前角(jiao)为6°~30°最佳;若用硬(ying)质合(he)(he)(he)金(jin)刀(dao)(dao)具,则(ze)前角(jiao)为5°~20°最好。

  3 结语

  导致机械(xie)(xie)零件变形的(de)(de)因素有很多(duo),对于不同(tong)的(de)(de)原(yuan)因要(yao)采取不同(tong)的(de)(de)措施解决。实际操(cao)作中,要(yao)注重(zhong)机械(xie)(xie)加(jia)工(gong)的(de)(de)每一(yi)个(ge)(ge)细节,不断完善生产过程,争取把经济损失降到最(zui)低,以(yi)保证机械(xie)(xie)设备稳定工(gong)作,实现机械(xie)(xie)加(jia)工(gong)的(de)(de)高(gao)质量、高(gao)效率目标,从(cong)而促使机械(xie)(xie)加(jia)工(gong)行业具有一(yi)个(ge)(ge)更(geng)好(hao)的(de)(de)发(fa)展前景和更(geng)广(guang)阔的(de)(de)市场(chang)。

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