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金属零部件在机加工中产生的形变原因以及相应的解决方案!

信息来源:iiijjj.com  时间:2019-03-30  浏览次数:60

在工厂里面,我们经常会听到QC和技术员的下面对话:

“这个批次的工件尺寸跟图纸上的怎么有差别啊”

“差个几丝而已啦,跟客户说说通通情,不是很影响的,没关系的啦”

对于干机加工的人来说,在机械加工种是绝对不可以存在有差不多理念的,要知道一个跟图纸有误差的零件,在和其他零件配合使用的话,会把它的误差放大几倍,导致最终产品的品质达不到最终的使用要求。而在加工过程,工件难免会因为各种各样的原因产生变形,而对于这些变形,我们首先要分析变形的原因,在采取对应的措施去解决这个问题。

下面就让我们一一说明可能产生变形的原因和反制措施:

一、零件材质结构导致的变形

形变量的大小与工件的形状复杂程度、长宽比和壁厚大小成正比,还与材质刚性、稳定性成正比。我们首先要明确前面所述的关系,才能在设计产品时针对性的减少这些因素对工件变形的可能影响。特别是在针对一些大型零件的结构设计更应该做到结构合理。除此之外,在实际加工前也应该对毛坯的硬度、疏松等毛坯缺陷进行把控,保证毛坯质量,减少其可能带来的工件形变。

金属零部件在机加工中产生的形变原因以及相应的解决方案!

二、在装夹过程中产生的形变

在使用夹具夹持工件时我们需要选择好合适的夹紧位置,在根据选择的夹紧位置选择适当的夹紧力。在夹持工件时,应该让夹紧点和支撑点尽量保持一致,使得夹紧力可以安全的作用在支撑点上,同时选择夹紧点的时候应该尽可能的靠近加工面,同时还应该是一个受力后不容易夹紧变形的位置。

如果在夹持工件时存在不同方向数量较多的夹紧力作用时,则要考虑夹紧力的先后关系顺序。使工件与支撑接触的夹紧力应该首先作用,且力度适中不宜过大,而对于平衡切削力的主要夹紧力,则应该在后面作用。

金属零部件在机加工中产生的形变原因以及相应的解决方案!

对于零件与夹具的接触位置的轴向夹紧力应该增大。对于解决夹紧变形的最直接有效方法就是增加零件的刚性,但对于一些薄壁类零件,限制于它自身的形状、结构的特点,使得它天生刚性就不高。这种情况下,在装夹力的作用产生变形的可能性就越大。

最有效降低工件件装夹变形的方法就是增大工件与夹具的接触面积。例如在加工薄壁件时,可以通过使用弹性压板的方式来增加接触零件的受力面积;而在车削薄壁套的内径或者外圆时,可以采用的方法也有很多,最简单的就是开口过渡环,或者采用弹性芯轴、整弧卡爪等等方式,而这些辅助件的使用均是为了增大工件装夹时的接触面积。

在生产中被广泛采用的轴向夹紧力。在设计和制作产品专用夹具的时候可以让夹紧力作用在端面上,这样的话就可以解决由工件壁薄、刚性较差带来的工件形变了。

三、加工过程中产生的形变。

工件由于在切削加工过程中由于受到了相应的切削力作用,因而会有向着受力方向的弹性形变,用专业话语说就是让刀。因此,为了尽量避免让刀现象的发生,在进行精加工时对刀具要求锋利,一是可以显著减少刀具和工件切削加工时的摩擦阻力,二是可以提高散热能力,从而达到减少工件残余内应力的目的。

金属零部件在机加工中产生的形变原因以及相应的解决方案!

对于薄壁类零件的大平面,通常采用单刃铣削法。对于刀具的选用通常应该选取拥有较大主偏角和前角的刀具,而大前角和偏角的目的则是为了减少切削阻力。由于切削阻力的减少,薄壁类零件的变形也会相应的得到缓解,这些都在实际生产中得到了广泛应用。在车削薄壁零件中,刀具角度是否合理对车削时产生的切削力大小、热变形、工件表面的微观质量都有着不可忽视的作用。

金属零部件在机加工中产生的形变原因以及相应的解决方案!

选用高速切削加工来减少刀具和工件在加工过程产生的热量导致的工件形变。在高速切削加工中,由于主轴转速足够高,使得废屑都在短时间被切除带走,同时还能带走大部分的切削热量,对工件由于热量产生的变形有显著减少;此外,在高速加工中,由于切削层材料软化部分减少,相应的零件加工的变形也会减少。对于减少切削过程带来的温度,还可以通过在加工过程中使用切削液的方式。

采取合适的吃刀量来保证零件精度。对于精度要求较高的薄壁类零件,通常采用对称加工的方式,让两面产生的应力达到一个均衡、稳定的状态,使得加工完成后的工件平整光滑。如果在某一工序时采用了较大吃刀量的话,则是因为拉应力、压应力失去平衡的原因,使得工件发生形变。

四、加工后应力变形

对于工件来说,它在锻造成毛坯的过程会使得其自身存在一些内应力,而这些内应力它本来应该是处于一种相对平衡状态的,但在加工中,由于一些材料被去除掉了,因而其自身的内应力会产生变化,这时工件会通过改变外形的方式来达到内应力的重新平衡。

对于解决这类变形,我们也有解决方案,那就是可以通过热处理,把工件叠在一起进行,并且使用工装的方式压成平直状态,之后把工件和工装一起放入加热炉中加热。经过热校直后,工件的内部组织达到了一种稳定状态。而且工件也得到了较高的直线度,同时还消除了加工硬化现象,对于工件的进一步精加工好处多多。

至于大型工件则需要采用仿形加工的方式,即预测工件在装配后可能会发生的变形量,在加工时的相反的方向预留出相同的变形量,便可有效防止零件在装配后的变形。

综上所述,对于容易变形的工件,不仅要在加工工艺上制订对策,在毛坯阶段就要制订相应解决方式,同时还要根据现场的不同实际情况,采用不同的最合适的工艺路线。

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