1、德国“畸变工程生产过程的变形控制”研究项目简介v工件变形是机械制造业中普遍存在的问题。在德国，仅传动零件，在2019年因采用磨削去除工件变形的费用就高达8.5亿欧元。v为了解决工件的变形问题，德国2019年由国家科研基金组织在不莱梅大学成立了合作研究中心的畸变工程项目，编号SFB570，期限3年。v研究中心下设12个课题组，由20多位从事材料科学、加工技术、数学以及工艺控制工程方面的专家组成，进行系统化研究。v项目除国家科研基金支持外，还有企业资助。钢铁企业有德国的Kurpp Buderus公司；瑞典的Ovako公司。轴承企业有德国的FAG和SKF公司。有关研究项目的技术方案介绍如下有关研究项
2、目的技术方案介绍如下：1、基本概念1.1 变形v工件在生产过程中受到温度、应力和化学等因素作用而引起总的尺寸和形状的变化。1.2 潜势v工件尺寸和形状变化（即变形）的产生乃是由于在生产过程各道工序就已形成的变形潜在因素的释放而引起。（1）变形潜势v生产过程中对工件尺寸和形状变化起不利作用的所有可能性的总和。从工序上，存在于设计、材料冶炼、锻造、切削加工、热处理、磨削等过程；从因素上，有材料成分、显微组织及加工应力等。（2）补偿潜势v生产过程中对工件尺寸和形状变化起有利作用的所有可能性的总和。2、变形的系统化研究v 生产过程中，诸多因素，如材料的化学成分、显微组织、加工应力等都对工件变形产生影响
3、，本应停下来对各工序的影响进行分析评价和修正，但是现有的信息数据还无法确定，所以工艺继续进行，只有到了最后热处理阶段才发现问题，于是就把变形归咎给了热处理。实际上，每道工序的质量和结果都要受到另一道工序的影响，因此研究工件的变形，就必须进行系统化分析研究。2.1 生产过程的系统化v各种影响因素可以作为生产（即系统）的输入变量或控制因素来考虑，如图1。图1 生产过程的系统化生产过程干扰因素控制因素输出变量输入变量2.2 系统化的模拟（1）系统的影响因素v着重于重要的影响因素或输入变量。借助于系统特性而使各因素相互联系。强调内部各影响因素。（2）系统的结构v即系统与子系统中各组元的相互关系，如图2
4、所示。强调内部各因素之间的关系。（3）环境因素v即系统与环境（工作条件）之间的关系。强调内部因素与外部因素的相互关系。v系统化的目标就是要识别、描述生产流程内部的相互影响、依赖以及交叉关系，以实现生产过程的优化。图2 系统模型工作组与各子项目之间的关系A1/A2 A3 A4 A5 A6初始成形 锻造 加工 热处理 淬火冷却“系统模型”工作组（与B5合作）：结构模型、文件编制、产品供应、工艺信息以及变形的起因与补偿技术。2.3 系统模型的开发v系统模型的结构和内容见表1。表1 系统模型的开发（A）模型开发与模拟v温度、相成分、应力等因素与变形相互关系的模拟，对每一工序中变形产生的机理进行分析。（
5、B）检测技术v变形影响因素的定量检测方法。（C）系统模型v处理跨学科、跨项目的关系，对整个加工过程加以规范，实施系统化。2.4 影响变形因素的确定v图3是变形潜势的各种诱因，为了减少可能的影响因素数量，采用“失效形式与影响因素分析法”（FMEA），事实上亦即确定每种因素的权重系数。图3 变形原因及其影响 人工 机器材料方法潜在变形管理环境测量诱因 诱因诱因 诱因诱因 诱因诱因 2.5 典型工艺v工件生产的每工序都存在变形潜势和补偿潜势。它们对最终变形有累积作用，为了研究方便，选择了最具代表性的三类典型零件，其工艺流程代表了大多数的形状结构和热处理工艺的组合及其最后的变形倾向（表2）。表2 典型零件及工艺简化工艺（1）环状工件v变形主要表现为失圆、锥度和翘曲。（2）轴类工件v变形主要表现为弯曲，即实际轴线与理论轴线产生偏差。（3）齿轮工件v变形复杂。除失圆、锥度和翘曲外，还有径跳及齿形、齿向和螺旋角等的变化。2.6 工艺流程的跟踪v为了确保加工过程的信息完整，应制订产品跟踪文件，包括工件标识号码、加工工序、工艺参数、材料检验、传递库存等，这样可保证今后分析变形原因时有可追溯性。
