劉軍喆 孟憲國(guó)

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)零件變形的影響

零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要合理，厚薄不要太懸殊，形狀要對(duì)稱，在零件的厚薄交界處，盡可能采用平滑過渡等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)零件的形狀大多結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，因此淬火冷卻需要均勻，因此結(jié)構(gòu)上可以通過進(jìn)行組合來進(jìn)行保證。不合理的零件結(jié)構(gòu)就會(huì)使得熱處理后的零件在形變量上太大，如尖角、薄邊以及溝槽和突變臺(tái)階以及厚薄不均等。 工件在形狀上經(jīng)常具有復(fù)雜的幾何形狀，并且截面大多也都不會(huì)對(duì)稱，如：帶有鍵槽的軸、鍵槽拉刀等，淬火冷卻時(shí)，一個(gè)面散熱快，冷卻速度大：另一面散熱慢，冷卻速度小，也就是說截面形狀不對(duì)稱的工件淬火冷卻是一種不均勻的冷卻。

2 選材的常見問題

2.1 45不能代替40Cr（45易變形件）。

2.2 T8不能代替CrWMn（T8無法熱校直）。

2.3 盡量不要用熱處理溫度高的材料代替熱處理溫度低的材料。

2.4 選擇毛坯時(shí)，盡量選用消除了內(nèi)應(yīng)力的原材料。

3 原因

3.1 裝夾條件。零件在剛性上受到零件的厚薄影響，薄壁剛性上差一些，因此在加工過程中的薄壁零件會(huì)因?yàn)閵A緊力以及支承力的不恰當(dāng)產(chǎn)生的附加應(yīng)力而出現(xiàn)變形；受到彈性變形的影響，零件的表面在形狀以及精度上都會(huì)受到不良影響。因此，欲保證工件質(zhì)量，對(duì)于加工過程中的裝夾以及定位設(shè)計(jì)的精度保證是必要因素之一。

3.2 殘余應(yīng)力。此種應(yīng)力的產(chǎn)生是由于加工零件的過程中刀具對(duì)于工件的作用產(chǎn)生，由于刀具在工作中會(huì)因?yàn)閿D壓以及切割的作用，在零件的內(nèi)部以及零件的表面出現(xiàn)應(yīng)力，這種應(yīng)力就是由于加工殘余而產(chǎn)生。

3.3 切削力和切削熱、切削振動(dòng)。切削是零件的加工必不可少的供需，但是加工中由于切割動(dòng)作，加工設(shè)備必須要克服材料的彈性形變以及塑性形變，除此之外，設(shè)備同材料之間由于相互作用力產(chǎn)生的摩擦也需要克服，而摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能造成的切削熱也會(huì)影響到宮就愛你的變形與否，對(duì)工件質(zhì)量造成影響。

3.4 設(shè)備的剛度。切削設(shè)備的角度以及各項(xiàng)參數(shù)和冷卻同樣也會(huì)對(duì)工件質(zhì)量予以影響。

4 如何控制形變

4.1 整體利用

由于薄壁零件的變形量大，剛性地等特點(diǎn)，在切削加工的過程中，需要盡量的對(duì)零件沒有加工的部位進(jìn)行有效的利用，這樣可以通過未加工點(diǎn)作為支撐，使得零件可以處于最佳的剛性狀態(tài)。

4.2 采用輔助支撐

對(duì)于易變形零件加工，關(guān)鍵問題就是要解決由于裝夾力引起的變形。為此可通過采用焊接支承，減少熱處理變形，熱處理后去掉支承。用低熔點(diǎn)合金填充法等工藝方法，加強(qiáng)支撐，進(jìn)而達(dá)到減小變形、提高精度的目的。

4.3 設(shè)計(jì)工藝加強(qiáng)筋，提高剛性

對(duì)于易變形零件，增加工藝筋條，以加強(qiáng)剛性，是工藝設(shè)計(jì)常用的手段之一。

4.4 對(duì)稱分層加工，讓應(yīng)力均勻釋放

毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力對(duì)稱釋放，可以有效減小零件的加工變形。

4.5 合理選擇工件定位裝夾方法

為控制加工變形，除進(jìn)行工藝方法的優(yōu)化外，還要合理選擇工件裝夾方法，減小夾緊力對(duì)變形的影響。當(dāng)采用外圓定位、加工內(nèi)型面的工藝方案時(shí)，夾緊力不宜集中于工件某一部分，應(yīng)使其分布在較大面積上，使工件單位面積上所受夾緊力較小，從而減少變形。采用通用壓板裝夾板類零件的裝夾要點(diǎn)，多個(gè)壓板在機(jī)床工作臺(tái)面上圍繞毛坯的作用點(diǎn)分布，減小零件變形。磨削加工時(shí)，用磁力平臺(tái)的磁力，吸住易變形零件端面，進(jìn)行磨削，減小零件變形。易變形零件在加工過程中，因應(yīng)力釋放極易變形，工藝方法常采用粗、精加工分開進(jìn)行，并在粗加工后進(jìn)行去應(yīng)力處理，即采用粗加工—去應(yīng)力熱處理—精加工的流程。

5 熱處理變形的常見問題及控制方法

影響熱處理變形的因素，除機(jī)械加工工藝路線對(duì)熱處理變形的影響外，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、熱處理工藝編制及材料的選擇等方面也影響巨大。設(shè)計(jì)與工藝有時(shí)需要考慮熱處理變形，更改設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，盡量減少尖角薄邊和薄厚不均現(xiàn)象；增加工藝孔槽、預(yù)留余量或者制作夾具減少熱處理變形；進(jìn)行熱處理試驗(yàn)，改進(jìn)工藝。實(shí)踐表明，工件形狀愈不對(duì)稱，或冷卻不均勻性愈大，淬火后變形也愈明顯。對(duì)一些高碳合金工具鋼，CrWMn、GCr15鋼的球化等級(jí)對(duì)其熱處理變形開裂和淬火后變形的校正有很大影響。對(duì)零件進(jìn)行預(yù)先熱處理，消除機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。合理選擇加熱溫度，控制加熱速度，采納緩慢加熱速度、預(yù)熱和其它均衡加熱的方法來減少零件熱處理變形。在保證零件硬度前提下，盡量用預(yù)冷、分級(jí)冷卻淬火或等溫淬火工藝。條件許可情況下，采用真空加熱淬火和淬火后的深冷處理。采用預(yù)先熱處理、時(shí)效處理、調(diào)質(zhì)處理來控制零件的變形。零件變形的原因：在機(jī)械加工過程中的殘余應(yīng)力和淬火后的應(yīng)力疊加，增大了零件熱處理后的變形。預(yù)防措施：粗加工后、半精加工前應(yīng)進(jìn)行一次去應(yīng)力退火。降低淬火溫度，減少淬火后的殘余應(yīng)力。采用等溫淬火工藝可減少淬火殘余應(yīng)力。熱處理加熱工藝對(duì)零件變形的影響：加熱速度較快，容易產(chǎn)生較大的變形。加熱速度越快，零件表面與心部的溫度差別越大，應(yīng)力也越大，零件熱處理后產(chǎn)生的變形也越大。由于零件各處薄厚不均或存在尖銳圓角，因此淬火時(shí)引起零件各部分之間的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的不同，導(dǎo)致各部分體積膨脹的不同，零件淬火后產(chǎn)生變形。

零件變形原因是復(fù)雜的，易變形件變形控制則是機(jī)加工藝編制、熱處理工藝編制的難點(diǎn)。需從零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、材料的選擇、機(jī)加工藝編制及熱處理工藝編制等方面考慮。我們只要掌握其變形規(guī)律，合理選擇材料，采用最佳的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工藝措施，可有效控制易變形零件變形。通過分析產(chǎn)生變形原因，采用不同方法進(jìn)行預(yù)防易變形件變形，變形是能減少的，也是能控制在合理范圍內(nèi)的。

[1]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)［M］.北京：遼機(jī)械工業(yè)出.

[2]蔣以忍.金屬工藝學(xué)［M］.沈陽：遼寧省出版局出版.