随着科学技术的迅速发展,重量轻、散热好、性能优异的超薄零件在石英晶体振荡器、太空望远镜、极紫外光刻机、大功率激光器等器件中应用越来越广泛。由于超薄零件的径厚比大、刚度低,加工过程中存在的内应力、热应力、固持应力、加工应力等会使零件产生较大的变形,严重制约了超薄零件加工效率和面形精度的提高。随着精密仪器对于超薄零件需求量和面形精度要求的进一步提高,超薄零件的传统加工工艺面临着巨大的挑战。超薄零件的单面加工工艺流程通常包含选坯、切割、固持上盘、研磨(磨削)、抛光、检测等步骤。因为超薄零件刚度低,抵抗变形的能力差,固持上盘时的多种应力会使超薄零件表面产生附加变形,经过研磨抛光加工后,零件的盘上面形精度已经达到指标要求,但下盘后固持应力释放引起的弹性回弹会使零件在盘上的面形精度损失殆尽。被加工零件需要依靠人工经验进行反复上盘多次迭代加工才能达到精度要求,不仅生产效率低而且稳定性差。因此,开展超薄零件加工过程中固持变形的研究,揭示其变形规律和机理,对提高超薄零件的加工效率、精度和稳定性很有必要。本文在调研了超薄零件精密加工固持技术国内外研究现状的基础上,研究了零件常用的环氧胶粘结上盘和沥青球粘结上盘的变形机理和规律,对影响上盘变形大小的各种因素进行了试验和有限元模拟分析,提出了改进后的零件固持技术,有效地减小了超薄零件的上盘变形和下盘后的面形恶化。具体研究工作如下:(1)通过不同粘结方式和固化顺序的环氧胶粘结上盘对比试验,结合有限元模拟结果,分析了影响零件上盘变形大小的试验因素,并揭示了超薄零件胶结上盘变形机理,提出了一种有效的胶结上盘方式,将零件上盘变形由现在的3μm-5μm减小到0.51μm。(2)基于沥青材料的粘弹性特征,分析了蠕变和应力松弛对超薄零件沥青球粘结上盘变形的影响。研究了不同粘结面积、加热温度、降温速率、材料属性、沥青球尺寸均一性、沥青球排布方式等对零件上盘变形大小的影响程度和规律。将超薄零件的上盘变形进一步减小到0.36μm。(3)通过去应力、上盘固持、研磨、抛光、检测等一系列工艺流程,完成了Φ50 mm×1mm超薄熔石英零件的精密加工。抛光后零件盘上面形精度PV值(Peak-to-valley Value)为0.15μm,下盘后由于弹性回弹效应零件面形精度PV值为0.46μm,有效地抑制了超薄零件下盘后的面形恶化。