零件變形
關注創建者：上海安世亞太 創建時間：2021-03-04
零件變形的實例教程
機械加工套類零件最常見的問題莫過于變形了。由于套類零件結構的特殊性，零件壁厚普遍較薄，在加工薄壁類零件的過程中，通常會因為夾緊力、切削力或者加工熱變形等因素而引起零件變形。
零件變形不僅造成原材料的浪費，提高了制造成本，也對生產效率造成了一定的影響。那么，機械加工中怎樣防止套類零件變形呢？我們可以從工序、裝夾、切削力和熱處理等方面著手。
一、減少工序對零件變形的影響
1、細分加工工序。例如將粗、精加工分開進行，必要時可以分為粗加工、半精加工、精加工三個工序進行加工，減少因一次加工而引起的應力變形。
2、合理安排熱處理工序。熱處理能改善零件的力學性能、物理性能和化學性能，但及容易引起零件變形。所以，熱處理不能作為工件加工的最后一段工序。
二、減少夾緊力對零件變形的影響
在工藝上采取以下措施可減少夾緊力的影響：
1、采用徑向夾緊時，夾緊力不應集中在工件的某一徑向截面上，而應使其分布在較大的面積上，以減小工件單位面積上所承受的夾緊力。如可將工件安裝在一個適當厚度的開口圓環中，在連同此環一起夾緊。也可采用增大接觸面積的特殊卡爪。以孔定位時，宜采用張開式心軸裝夾。
2、夾緊力的位置宜選在零件剛性較強的部位，以改善在夾緊力作用下薄壁零件的變形。
3、改變夾緊力的方向，將徑向夾緊改為軸向夾緊。
4、在工件上制出加強剛性的工藝凸臺或工藝螺紋以減少夾緊變形，加工時用特殊結構的卡爪夾緊，加工終了時將凸邊切去。
三、減小切削力對零件變形的影響
1、增大刀具主偏角和主前角，使加工時刀刃鋒利，減少徑向切削力。
2、將粗、精加工分開，使粗加工產生的變形能在精加工中得到糾正，并采取較小的切削用量。
3、內外圓表面同時加工，使切削力抵銷。
展開 ③零件夾緊位置、方向及受力點不恰當引起的變形。
④零件的加工余量及加工過程中的切削力引起的變形。
⑤加工過程中的切削熱引起的變形。
⑥零件結構不合理引起的變形。
零件變形控制方法有：
1、通過熱處理消除應力控制變形。劃分為粗加工、半精加工和精加工工序，中間增加熱處理消除應力、穩定化處理等，使零件釋放加工應力和材料應力，提高精加工后零件尺寸精度的穩定性。
2、精加工定位面控制變形。通過磨削、研磨等方法精加工基準面，提高定位面精度，以防止回彈變形。
3、改進壓緊裝夾控制變形。通過改變夾緊位置、方向及受力點控制變形，如將徑向壓緊改為軸向壓緊。
4、減小切削力控制變形。在精加工時，可采用磨削、拋光等切削力較小的加工方法加工，還可以采用改變切削參數、減少切削用量的方法。
5、減少切削熱控制變形。為防止切削熱引起的熱變形，在加工中可使用切削液，以及減少切削用量。
6、改進零件結構或工藝方法控制變形。通過改進零件結構減少或控制零件變形，比如增加支撐筋、形狀對稱設計等；改進工藝方法，使應力完全釋放。
零件在粗加工后都經過了時效處理，應力得到釋放。加工中都使用了切削液冷卻，防止了切削熱引起的變形。精加工余量為1mm，切削力、加工應力還可能影響零件變形。夾緊方式為徑向夾緊，夾緊力很大，會引起很大的變形。分析認為，零件夾緊位置、方向及受力點不恰當是引起變形的主要原因。為此，工藝中采取了以下措施。
四、針對短空心軸零件采取的工藝措施
1、研磨定位基準面。
2、按照圖3制作專用工裝，加工時按照圖4采取軸向夾緊方式，一次裝夾完成精加工。
展開 通俗的說，夾具就是六個點（3+2+1：三點定面、兩點定線、一點固定），而機加工需要解決變形。常見的鋁零件加工變形的原因很多，與材質、零件形狀、生產條件等都有關系。
主要有幾個方面：毛坯內應力引起的變形，切削力、切削熱引起的變形，夾緊力引起的變形。
一、減少鋁加工變形的工藝措施
1、降低毛坯內應力
采用自然或人工時效以及振動處理，均可部分消除毛坯的內應力。預先加工也是行之有效的工藝方法。對較大的毛坯，由于余量大，故加工后變形也大。若預先加工掉毛坯的多余部分，縮小各部分的余量，不僅可以減少以后工序的加工變形，而且預先加工后放置一段時間，還可以釋放一部分內應力。
圖1
例如圖1所示為大梁零件，毛坯形狀如圖雙點劃線所示重60kg，而零件僅重3kg。若按圖中虛線所示一次性加工成形，平面度誤差可高達14mm，若按圖中實線進行預加工，自然時效一段時間后再加工成形為所需要的零件，則平面度誤差可以減小到3mm。
圖2
圖2為某型號穿蓋器零件，局部最小厚度僅為3mm，加工前的毛坯厚度為20mm。可以上加工中心用壓板換壓的方法將零件直接加工到尺寸，但是從工作臺上取下來時，零件底部兩端會向上翹起，造成尺寸嚴重超差甚至報廢。
圖3
所以在加工之前，先在毛坯上開一個應力釋放槽，如圖3實線位置所示，再從工作臺上取下，自然時效1～2h，讓變形盡量在此時全部發生。之后，增加一個鉗工校平工序將零件校平，則零件在后續加工中變形量會大幅度地降低。
2、改善刀具的切削能力
刀具的材料、幾何參數對切削力、切削熱有重要的影響，正確選擇刀具，對減少零件加工變形至關重要。
1）合理選擇刀具幾何參數。
①前角：在保持刀刃強度的條件下，前角適當選擇大一些，一方面可以磨出鋒利的刃口，另外可以減少切削變形，使排屑順利，進而降低切削力和切削溫度。
展開 作者：楊揚，海俠女，王元棟
單位：陜西法士特汽車傳動工程研究院
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
摘要：對齒輪熱處理變形的各種影響因素做了一定的分析，指出齒輪類零件的熱處理變形主要受零件結構、材料、鍛造、機加工、熱處理工藝與設備等多方面因素的影響。
一、滲碳熱處理簡介
汽車中常用的軸和齒輪需經過鍛造、正火、機加工后，進行滲碳淬火和回火等工藝熱處理，得到淺表層為硬度較高的滲碳層、心部為具有良好綜合力學性能的組織，這些組織以及淬火后產生的殘余應力對軸和齒輪的力學性能有著決定性的作用。目前，滲碳熱處理在我公司應用普遍，也是較為成熟的一種熱處理工藝。滲碳的目的是為了得到高碳表面層，以及低碳的心部，以保證心部高塑性高韌性，表層高硬度，提高工件的硬度、耐磨性和疲勞強度。
二、熱處理變形淺析
1.影響熱處理變形的因素
在零件進行熱處理的同時，必然伴隨著形狀與尺寸的改變，這是組織應力、熱應力及重力的共同作用結果。組織應力與熱應力均為熱處理應力，組織應力是指熱處理過程各部位冷卻的不同時性引起的各部位組織轉變不同時所產生的應力，熱應力是由于工件各部分的溫度差異，導致熱脹冷縮不均勻而引起的應力。淬火時，零件主要發生兩種變形：幾何形狀的變形，主要為尺寸及形狀的變形，由淬火應力引起；體積的變形，主要為工件體積按比例脹大或縮小，是由相變時的比體積變化引起。
影響零件熱處理變形的因素很多，淬火過程只是釋放了零件的變形潛在應力，而這些變形潛在應力是整個零件加工過程中不斷累積的，可概括為材料的化學成分，鍛造過程中的鍛造溫度、鍛后冷卻速度，機械加工過程中的進給速率、進刀量、切削速度、裝夾方式，熱處理過程中的加熱速度、冷卻速度、加熱溫度等各個方面的因素。
展開 商用空調風管機上蓋板鈑金零件變形改善研究.pdf
參賽
零件變形的相關專題、標簽、搜索
零件變形的最新內容
在模具制造領域，零件小曲率設變、材料回彈、塑膠翹曲等問題，一直是行業同仁們的常見困擾。往往只是需要將曲面微調1-2毫米，讓相接面實現光順過渡，這樣一個看似簡單的操作，卻常常要耗費數小時的時間。
更棘手的是，部分修改甚至難以做到完美實現，要么只能做出曲率不順的曲面，要么不得不重新創建所有曲面。這不僅直接拉低修模改模的整體效率，更會讓模具制作的周期大幅延長，企業的生產成本也隨之居高不下
引言
在連接器設計與制造過程中，塑料零件的翹曲變形是一個嚴重影響產品質量的關鍵問題。這種變形會導致產品的焊接性能下降及其他功能性不良，進而引發客戶投訴并可能造成重大經濟損失。本文將從產品結構設計角度系統分析翹曲產生的機理，并深入探討各種有效的控制方法。
1.
單純地改變主拋物線的曲率半徑，并不會引起零件中心的曲率變形。因此，正確地向OAP添加曲率半徑誤差的方法是使用以離軸部分為中心的Zernike相位面。
關于Zernike Fringe Phase的完整列表，可以在OpticStudio的幫助文件中找到。
圖 8：Zernike 條紋相位多項式的前五項。
不同擺放角度（左-平放，右-立放）
如下圖所示，打印結束變形量：平放最大值0.28mm，立放最大值0.18mm，從打印結束評估，立放打印變形較小；支撐去除后變形量：平放最大值0.65mm，立放最大值0.33mm，因為仿真時線割或支撐移除可能導致零件偏轉，從而導致顯示的變形偏大，而不是實際零件的變形，針對這種問題，Simufact Additive獨特的表面偏差對比功能，可以分析仿真結果與標稱幾何進行最佳匹配對比
contenteditable="false" width="100%">
2）剪切應力計算：剪切力作用下的應力與安全評估；
</div><div contenteditable="false" width="100%">
3）沖擊載荷計算：動態沖擊影響與強度校核；
</div><div contenteditable="false" width="100%">
4）軸扭轉強度計算：軸類零件扭轉強度與變形分析
大廠凍小廠燒，路邊鋪子咣咣敲10個月前
眾所周知，彈性變形的零件會有恢復原狀的趨勢。這種“想恢復原狀”的力，使內外件之間產生強大的壓緊力。結合配合面的摩擦系數，就產生了巨大的摩擦力，實現牢固連接。
那么很顯然，過盈配合一般都不希望材料發生塑性變形，即無法復原的永久變形。
設計中如何防止塑性變形呢？有限元分析已成為常用且可靠的方式。如果分析發現最大應力超過了材料的屈服強度，趕緊減小過盈量吧，包屈服。
3、驅動反變形，智能補償
輸入偏差數據，VISI自動計算補償量，直接驅動模具零件進行反變形調整，生成高精度修正模型。
4、驗證效果，精度達標
修正后的模具投入生產，實際產品（紫色）與理論模型高度吻合。大大提升修模效率與準確率。
相關名詞解釋
組件組（Component Group）
是什么：你要簡化的零件（比如橡膠減震器）+ 它的連接點（比如和車架/車輪接觸的位置）
怎么做：選中零件→標記連接點→打包成組
元模型
作用：連接點處的“力-位移”關系速查表
生成過程：讓零件變形100種姿勢 → 記錄每種姿勢的反作用力 → 訓練AI總結規律
虛擬體（Dummy Body）
在粉床熔融增材制造工藝過程中，通常會遇到以下幾個問題：1、零件變形難以控制；2、極易造成開裂、刮刀碰撞、收縮線等風險問題；3、增材制造工藝改進和優化主要依靠經驗和工藝試驗，對人員技術要求高，試驗成本高；4、增材過程的殘余應力難以測量和評估。面對以上問題，海克斯康推出了Simufact Additive粉床熔融增材制造工藝仿真方案并新增了缺陷分析模塊PDA，有效應對增材制造中的關鍵挑戰。
</p><p>零件在XY平面的橫截面積越大且越厚，層內以及層間的應力越集中，零件發生變形、翹曲、開裂的風險也隨之加大，因此定向也需考慮零件的變形情況，盡管可以通過后序的強化支撐、變形補償等工藝預防（可借助于Simufact Additive鋪粉增材工藝仿真軟件虛擬驗證支撐方案以及變形補償自動優化解決變形問題），但是前期的合理定向也是很重要的防變形措施。
