一种碗状薄壁环形零件仿自由状态装夹方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属机械加工技术领域，具体为一种碗状薄壁环形零件仿自由状态装夹方法。
【背景技术】
[0002]薄璧环形零件的装夹变形，一直是困扰机械加工行业的难题，特别是高精度尺寸(公差0.01-0.05_)零件，其尺寸在自由状态下很难保证。零件的定位、压紧、加工等过程均会使零件产生变形，尤其是零件定位和压紧，这两个方式密不可分并直接决定加工后的结果。因为零件加工过程中必须压紧，压紧力对薄壁件将会产生重大影响，所以高精度公差要求，以及要求自由状态下检测尺寸的零件加工，成为难以攻克的难题。特别对于碗状零件，由于零件形状特殊、壁薄、易变形，装夹安装位置少，更加大了难度。
[0003]碗状零件，它的形状象碗形，参考图1，有一个长而薄的碗壁，内圆以及相邻端面，外圆以及相邻端面，都有很高的尺寸精度要求，同时，内形外形之间又有很高的位置度关系要求，并且要求自由状态下检测。由于零件尺寸精度高，以及薄壁件二次装夹重复性差的特点，决定了零件内外形必须一次装夹、同时加工，并且要求装夹、加工过程中零件不变形。但是零件加工过程中需要压紧，而有压紧力就会有变形，尤其是对于承受力相对较弱的薄壁件。当零件直径大(后面例子直径尺寸?488mm)，材料硬度低，薄壁，碗臂很长，装夹平面少时，装夹力更会导致零件变形。
[0004]传统加工方法为了消除零件压紧变形，就不断提高基准面的平面精度，存在的问题是，基准面的平面精度提高是有限的，而且对于一些结构特殊的零件，根本就没有可靠的定位平面可用，因此，传统加工方法有力不能及的情况，解决不了高精度、特殊形状的零件加工难题。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种碗状薄壁环形零件仿自由状态装夹方法，解决零件的定位、装夹变形问题，本发明的目的就是实现零件的尺寸稳定，即达到零件在定位、装夹、加工中、加工结束后保持尺寸不发生变化。
[0006]本发明将零件的定位面与夹具定位面之间、零件被压紧表面与压紧件表面之间存在的单一的面与面的关系，转换成多个独立的点与点的关系，因为点与点之间的接触对零件受力只是零件材料内部的受力点的压应力，对零件整体的结构变形是没有任何影响的，零件的材料强度及硬度远远大于压紧机构的材料强度与硬度，因此点接触的压紧力也不会使零件产生材料变形。
[0007]本发明的技术方案为:
[0008]所述一种碗状薄壁环形零件仿自由状态装夹方法，其特征在于:包括以下步骤:
[0009]步骤1:将夹具底座安装在机床上，并找正夹具基座定位端面；
[0010]步骤2:将碗状薄壁环形零件安装在夹具底座上，其中碗状薄壁环形零件的主定位面与夹具底座支撑面接触，并采用工艺压板压紧碗状薄壁环形零件；
[0011]步骤3:在碗状薄壁环形零件辅助定位面一侧的碗状薄壁环形零件端面上，安装百分表，百分表检测碗状薄壁环形零件端面跳动量；
[0012]步骤4:在夹具底座上安装若干个支撑螺柱，若干个支撑螺柱沿碗状薄壁环形零件周向均匀分布，且螺柱顶端为球面；调整螺柱高度，使螺柱顶端球面顶紧碗状薄壁环形零件辅助定位面；调整过程中，采用百分表测量碗状薄壁环形零件辅助定位面一侧的碗状薄壁环形零件端面跳动量，要求跳动量在0.005mm-0.0lmm范围内；
[0013]步骤5:在碗状薄壁环形零件上安装压板，压板与螺柱一一对应；其中压板采用穿过碗状薄壁环形零件碗壁通孔的螺栓固定；压板上的，压紧辅助定位面的压紧面为弧面；压板固定过程中，采用百分表测量碗状薄壁环形零件辅助定位面一侧的碗状薄壁环形零件端面跳动量，要求跳动量不大于0.005mm。
[0014]进一步的优选方案，所述一种碗状薄壁环形零件仿自由状态装夹方法，其特征在于:压板个数为不小于8的偶数；步骤5中，压板固定顺序为:任选一个压板为第一压板，固定第一压板，然后固定与第一压板180°对称的第二压板，再固定与第二压板相邻的第三压板，接着固定与第三压板180°对称的第四压板，以此类推，将所有压板固定。
[0015]通过上述方案，能够实现零件的模拟自由状态下加工，消除了零件安装加紧变形，提高了零件的加工精度。
【附图说明】
[0016]图1:碗状薄壁环形零件示意图；
[0017]图2:零件定位面与夹具表定位面的缺陷放大图；
[0018]图3:仿自由状态下加工的夹具结构简图；
[0019]图4:实施例中碗状薄壁环形零件的仿照自由状态压紧示意图；
[0020]其中:1、主定位面；2、夹具底座；3、百分表检测面；4、零件；5、螺柱；6、辅助定位面。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例描述本发明:
[0022]如图1所示，碗状零件有一个长而薄的碗壁，内圆以及相邻端面，外圆以及相邻端面，都有很高的尺寸精度要求，同时，内形外形之间又有很高的位置度关系要求，并且要求自由状态下检测。由于零件尺寸精度高，以及薄壁件二次装夹重复性差的特点，决定了零件内外形必须一次装夹、同时加工，并且要求装夹、加工过程中零件不变形。但是零件加工过程中需要压紧，而有压紧力就会有变形，尤其是对于承受力相对较弱的薄壁件。当零件直径大(后面例子直径尺寸?488mm)，材料硬度低，薄壁，碗臂很长，装夹平面少时，装夹力更会导致零件变形。
[0023]零件的装夹变形，大多数是由零件的定位面缺陷带来的，将零件定位面与夹具定位面的缺陷放大，见图2，假定夹具定位表面是标准平面，零件定位表面有凹凸不平，这凹凸不平的面会因为压紧力而暂时变平，压紧力去掉后又恢复原状，因此，出现了压紧前后的零件变化，使得定位面的凹凸不平“复制”到刚加工过的表面，导致零件变形。同理，压板压紧部分的形状误差也会“复制”到零件加工表面，导致零件变形，见图2，方头压板的压紧变形大于球头压板的压紧变形。因此，防止变形的设计核心是消除误差“复制”。
[0024]本实施例采用的加工方式是将零件的定位面与夹具定位面之间、零件被压紧表面与压紧件表面之间存在的单一的面与面的关系，转换成多个独立的点与点的关系，因为点与点之间的接触对零件受力只是零件材料内部的受力点的压应力，对零件整体的结构变形是没有任何影响的，零件的材料强度及硬度远远大于压紧机构的材料强度与硬度，因此点接触的压紧力也不会使零件产生材料变形。
[0025]如图3所示，针对碗状薄壁环形零件，本实施例采