根据圆柱形薄壁零件焊接变形的特点，介绍了一种跟随定位确定圆柱面中心的方法。合理使用夹具，将变形的工件轮廓定位并设置为浮动基准，快速准确地对准工件中心，从而解决生产过程中因基准转换不合理而产生的质量问题。
1前言
在机械加工中，为了降低成本，提高效率，有些结构件是先粗焊再精加工。但焊接时零件局部受热剧烈，变形更明显。圆柱形工件变形后加工时，坐标难以确定，基准找正繁琐，导致后续精加工零件表面余量不足，造成尺寸超差，甚至产品报废。因此，在机械加工中，变形工件的基准对准是非常重要的。
2焊接件的变形分析
它是大变形的焊接构件，由铝合金制成，导热系数是碳钢和低合金钢的两倍以上，奥氏体不锈钢的十倍以上。采用熔焊。为了防止冷裂纹，焊接时进行预热，热量迅速传递到金属内部，不易形成熔池。因此采用集中大功率能源实现局部快速加热。材料受热不均匀很快，导致大变形。焊接后进行精密加工，保证关键尺寸，受变形影响，产品合格率低。初步原因分析，考虑精加工余量、精加工技术要求、精加工基准等因素，特别是基准目标体系、关联尺寸公差、形位公差、临界尺寸余量等。
2.1变形零件的技术分析
工件分三部分焊接，主要控制尺寸为φ42(+0.02/0)mm和φ 43 (+0.02/0) mm，考虑到孔中心距(30±0.05)mm和外圆φ 46.5 (+0.1/+0)，要求焊后壁厚≥1.3mm。由于焊后精加工余量小，焊接时受热不均匀产生变形，局部加工不到位，难以保证最小壁厚。
根据对有色金属焊接过程的分析，工件的焊接变形可以通过焊接温度来控制，但焊接变形是不可避免的。如果被焊件很小很薄，焊接温度会更难控制，变形会更明显，甚至会出现被焊件因薄而熔化的现象，这样焊后工件基准的确定就成为精加工的关键。
2.2生产过程中存在的问题
工件为铝合金焊接件，焊接后的加工余量由工艺规定。技术人员根据实际情况验证流程。如果精加工余量过大，材料去除引起的应力和变形会影响工件的精度。经过多次试加工，变形仍无改善。因此，小余量用于精密加工，但存在加工表面余量不均匀、部分加工不完全等缺陷，必须解决。
2.3加工计划
先加工底座的5个φ4mm孔和端面零件，然后通过孔定位和端面定位加工φ42(+0.02/+0)mm和φ43(+0.02/+0)mm阶梯孔。因此，加工五个φ4mm的孔和端面时，确定基准就显得尤为重要。其中，技术要求中的工艺尺寸是相互关联的。内孔壁厚余量为0.6mm，一侧受壁厚≥1.3mm限制且存在焊接位置误差，工件加工质量难以保证。受焊接变形和余量影响，间接确定中心坐标，无法控制内圆柱面。出现质量问题，后期无法补救。
3加工方案的改进
为了提高焊接件的加工合格率，在控制焊接质量后，对工件结构进行分析，由工件结构确定基准，其中尽可能遵循基准重合原则，优先保证重要表面，使加工余量均匀，误差最小。
3.1基准的选择
根据工艺要求，工件的加工余量较小，尺寸基准为φ42(+0.02/0)mm和φ43(+0.02/0)mm内孔轴线，所有尺寸均由此基准导出。结合工件结构，在加工过程中反复装夹，需要从基准转换、定位基准选择、夹具、加工设备、加工方法等方面进行分析，制定合理的解决方案。
在机械加工中，通常选择旋转体的内(外)表面作为定位基准。基本方法是利用百分表的指针(或光电传感器的触点等。)沿十字测量四个点的中心线。一般用平均法求不规则圆心，对齐方法如图4所示，即X1和X2方向，Y1和Y2方向分别取平均，或用杠杆表确定虚圆心。这种方法效率低，误差大。当焊点的局部变形过大时，影响会更大。
3.2确定基准的方法
通过分析工件的结构和加工顺序，从确定基准入手，选择合理的定位方法，由原来的分体法改为自定位定心法，单件找正改为浮动定位，并制作了专用的固定锥销、锥形膨胀套和浮动锥销。
固定的锥形销用于确定工件的最终坐标位置。锥形膨胀套在浮动锥形销的压力下膨胀，自动贴在工件内壁上。同时产生一个向下的轴向力，使工件随锥形膨胀套移动，贴在底面后完成定位。锥形胀套对工件定位孔的精度要求不高，只能在锥形胀套[3]允许的膨胀范围内，这样可以减少焊接变形带来的基准误差，在保证工件定位精度的同时夹紧工件。
3.3夹具定位原理及计算
从图1可以看出，φ42(+0.02/0)mm为最终保证尺寸，其单边余量为0.6 mm，以锥形膨胀套为定位面，计算锥形膨胀套的定位误差和基本偏差。焊接前，工件内孔直径为41(-0/-0.10)mm，锥形膨胀套外径为40.7 (0/-0.03) mm，固定锥形销贴在锥形膨胀套上，使安装不受焊接工件变形的影响，变形大于0.3 mm，锥形膨胀套在浮动锥形销的作用下不断膨胀。根据锥形胀套的12锥度，浮动锥销的移动量L = x/tan 6，其中x为锥形胀套的半径变化量。即浮动锥销下移1mm，锥胀套直径增加0.21mm，根据设计，如果胀锥套与工件的间隙为0.3mm，浮动锥销可以移动1.5mm，满足夹紧要求。浮动锥销向下运动，同时带动工件向下运动。同时，固定锥销作用在锥形膨胀套上，使锥形膨胀套同时上下均匀受力，上下两端和内壁同时膨胀，使其紧贴工件内壁。在紧贴内壁的同时，浮动锥销锥体面向工件下方，使工件的下端面紧贴在固定锥销台阶上，使工件能精确控制在固定锥销位置，避免位置偏差，上下作用力夹紧工件。
4处理方案的改进效果
采用锥形涨套夹具夹紧工件，具有装卸快速、定位准确的优点。省略工件的杠杆台找正步骤，加工5个φ4mm孔。该夹具用于后续工序后，加工效率大大提高。选择φ4mm内孔和加工面作为第二定位基准，以加工面和内孔为基准反求，完成前道工序的粗基准，直接保证φ42(+0.02/0)mm和φ43(+0.02/0)mm的内孔尺寸。由于内孔在前道工序定位，精加工内孔时余量均匀，不会出现内壁余量不足的缺陷。采用上述方法加工后，工件壁厚均匀，无明显偏差，尺寸公差易于控制。最后加工出合格的产品。
采用锥形胀套夹紧的方法确定工件的加工方案，工件的尺寸都控制在技术要求之内。经过多批加工验证，工件一次加工合格率达到99.9%。实践证明，锥形胀套定位对于选择最终最小尺寸作为粗定位基准是有效的。
5结束语
在加工复杂零件的过程中，定位方法和基准的选择非常重要。通过定位变形圆柱形工件的轮廓并设置为浮动基准，解决了生产过程中由于基准转换不合理造成的质量问题。不仅工件的加工尺寸、表面粗糙度和形位公差满足了技术要求，而且对稳定产品质量和提高加工效率起到了积极的作用，特别是中心线找正法的推广应用，为此类产品的定位方法和基准选择提供了参考。
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自动分中找正功能，实现零件分中自动化
1.工件坐标设置：设置工件原点，修正工件坐标系，确定毛坯加工量
2.零件找正：工件找正，判定工件装夹定位
3.尺寸测量：台阶高、尺寸、直径测量
4.位置测量：孔间距、垂直度、位置、角度
5.曲面测量：叶片形状、模具曲面、复杂形状
6.序后检测：尺寸超差报警，修正刀补
