激光切割用工裝制作探討

隨著國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)能的逐步過剩，在市場(chǎng)趨于飽和的前提下，提高自身產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率變得越來越重要，這就要求企業(yè)極大提高自身對(duì)市場(chǎng)需求的敏感度。平面激光和三維激光，由于其柔性加工能力強(qiáng)，生產(chǎn)轉(zhuǎn)變快，前期工裝投入小的特點(diǎn)，越來越受到市場(chǎng)的青睞。而上述優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)就離不開其所用到的工裝的制作，好的工裝往往能更好的發(fā)揮設(shè)備的柔性加工能力，對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量也能起到好的保障。不同類型的工裝制作探討不同的設(shè)備用到的工裝不同，大致可分為兩大類：二維工裝和三維工裝。以下分別對(duì)其進(jìn)行說明。二維工裝二維工裝主要用在平面激光上，用于平面鋼板的激光切割，其主要作用為支撐鋼板，同時(shí)保證設(shè)備能夠順利在鋼板上進(jìn)行相應(yīng)的切割作業(yè)。由于二維切割作業(yè)是在一個(gè)平面內(nèi)完成，因此其需求的工裝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需要保證二維平面上的加工能夠順利進(jìn)行即可，在設(shè)計(jì)制作過程中，首先要確定設(shè)備的加工范圍，也就是最大加工平面尺寸，確定最大尺寸后，依據(jù)設(shè)備加工盲區(qū)、邊界尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行切割工裝的設(shè)計(jì)。一般選用鋼板作為基礎(chǔ)材料，在設(shè)計(jì)過程中要選取合理的支撐間隙，以保證原材料在切割過程中不會(huì)產(chǎn)生由于自重造成的變形。為了保證切割質(zhì)量，延長(zhǎng)工裝的使用時(shí)間，需要對(duì)制作工裝用的鋼板進(jìn)行二次加工，使原材料與鋼板的支撐是一個(gè)個(gè)的點(diǎn)，整個(gè)工裝是利用鋼板上的點(diǎn)將原材料支撐起來，同時(shí)為了避免尖銳點(diǎn)對(duì)原材料造成劃傷，最好將接觸點(diǎn)設(shè)計(jì)為圓弧面，如圖1所示，接觸點(diǎn)部位結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1支撐用鋼板結(jié)構(gòu)圖2接觸點(diǎn)部位結(jié)構(gòu)支撐用的鋼板是固定在基橋上面，基橋制作可以依據(jù)具體需求，選用角鋼進(jìn)行焊接，強(qiáng)度滿足使用需求即可。需要注意的是在將鋼板固定在基橋上面時(shí)，最好選擇螺接的方式，激光切割工裝屬于易損件，在經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，支撐用鋼板不可避免會(huì)出現(xiàn)被激光損害的現(xiàn)象，需要定期對(duì)其進(jìn)行更換，采取螺接的方式可以減少更換費(fèi)用，提高更換速度。并且在總成裝配過程中，要確保支撐用鋼板的間隙最好不要超過100mm，以免發(fā)生切割后產(chǎn)品和原材料墜落。三維工裝三維工裝，顧名思義，用來保證產(chǎn)品在立體空間內(nèi)的加工，可以細(xì)分為網(wǎng)格工裝、以型面定位的工裝和電磁工裝三種。⑴網(wǎng)格工裝。在制作工裝前，先對(duì)零件進(jìn)行觀察分析，確認(rèn)零件是否容易變形，在最終零件與數(shù)模相差不大的情況下可以考慮使用網(wǎng)格工裝；針對(duì)比較有彈性且易形變的薄板三維工件也可以采用網(wǎng)格工裝進(jìn)行校正。首先對(duì)數(shù)模進(jìn)行分析，在三維軟件中制作零件的數(shù)模剖面線，如圖3所示。制作完成剖面線后，按照剖面線投影制作帶切割豁口的平面圖，如圖4所示。平面圖制作完成后，依據(jù)零件的實(shí)際需要，使用2～5mm的鋼板按圖5所示進(jìn)行切割加工。圖3零件建模后制作數(shù)模剖面線圖4帶切割豁口的平面圖圖5依據(jù)平面圖切割加工在制作過程中應(yīng)注意相應(yīng)豁口和裝配腳要提前預(yù)留好，以便于最后的組裝。組件制作完成后按照數(shù)模設(shè)計(jì)進(jìn)行組裝、尺寸修正、焊接固定，如圖6所示。在最終固定焊接完成后，再次對(duì)相應(yīng)的尺寸進(jìn)行測(cè)量確認(rèn)，有差異的地方可以使用砂輪機(jī)等手持打磨設(shè)備進(jìn)行修正。圖6組裝、尺寸修改、焊接固定⑵以型面定位的工裝。對(duì)于具有復(fù)雜型面的零件，可以選用此類工裝，先在完整的零件型面上選取分割R角較大的部位作為工裝支撐面；接著采用激光或等離子切割分割產(chǎn)品片體，在此期間要確保切割后的片體不產(chǎn)生過熱變形；接下來再用一片完好的產(chǎn)品工件倒置放于地面或工作平臺(tái)上，并將分割好的產(chǎn)品片體按型面完全貼合在工件內(nèi)表面上，如圖7所示。圖7型面定位工裝定位工件最后將制作好的框架支撐倒立在產(chǎn)品片體面上進(jìn)行點(diǎn)焊焊接，在最后的焊接過程中，要使用圓鋼對(duì)支撐片體進(jìn)行焊接加固，如圖8所示。圖8圓鋼對(duì)支撐片體進(jìn)行焊接加固此類工裝在制作過程中要注意以下幾點(diǎn)：分割后片體最大尺寸最好不要超過150mm；在最后的焊接過程中，要注意避免分割后的片體面與工件發(fā)生焊接粘連。⑶電磁工裝。電磁工裝是近些年隨著自動(dòng)化設(shè)備在鈑金、焊接領(lǐng)域應(yīng)用推廣的不斷加深而開始大范圍推廣使用的工裝，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：工件可以更好的進(jìn)入準(zhǔn)確位置；減少人工擺件的時(shí)間；便于人工操作和一定程度上降低勞動(dòng)強(qiáng)度。電磁工裝是在上述兩種工裝的基礎(chǔ)上通過對(duì)其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，加裝電磁鐵來實(shí)現(xiàn)工件的快速定位，同時(shí)保證工件在加工過程中的位置穩(wěn)定。在上述兩種工裝制作完成的基礎(chǔ)上，在其支架上確定安裝電磁固定支架位置及支架長(zhǎng)度尺寸，接下來按照需要的電磁安裝孔大小在方鋼上加工安裝孔位，然后焊接電磁安裝固定支架最后安裝牽引電磁鐵并裝配電源及控制線，如圖9所示。圖9電磁工裝結(jié)構(gòu)在制作過程中要注意以下幾點(diǎn)：安裝孔直徑大于緊固用螺釘?shù)闹睆?，以便于后期調(diào)整；先將電磁鐵焊接在固定支架上，再將固定支架焊接在工裝上；電磁安裝支架要避免激光切割軌跡；電磁鐵所用電纜要耐高溫，走線避免激光軌跡；最重要的是電磁鐵工作點(diǎn)應(yīng)該在成品零件的面上。由于電磁工裝在制作和使用過程中要用到電，因此制作期間必須有本單位電氣工程師參與，并按照本單位電氣管理制度進(jìn)行相應(yīng)管理和檢查，如圖10所示。圖10電磁工裝電源結(jié)構(gòu)工裝的檢查調(diào)試工裝制作完成后，在零件批量生產(chǎn)前需對(duì)其進(jìn)行檢查和調(diào)試，主要為以下幾個(gè)方面。⑴工裝距離零件表面的間隙不宜過大，一般控制在1mm以內(nèi)；⑵在生產(chǎn)前要確定好工裝在臺(tái)面上的位置，以保證加工過程無死角；⑶確認(rèn)無死角后，采用三角固定法將工裝固定在臺(tái)面上，注意，同電磁鐵安裝孔一樣，孔徑要大于緊固螺釘?shù)闹睆胶团_(tái)面上的固定孔直徑，以便于使用壓板進(jìn)行固定；⑷如果在模擬后發(fā)現(xiàn)切割軌跡無法避讓工裝與工件的支撐點(diǎn)，需要在支撐點(diǎn)上開避讓槽。最后，在制作工裝前應(yīng)充分考慮所加工產(chǎn)品類型及特點(diǎn)，結(jié)合本單位的實(shí)際使用需求，選取合適的材料和工裝類型，以避免產(chǎn)生不必要的