謝旺盛

摘要：針對(duì)三維激光切割加工的鈑金件，剛性差，定位裝夾效率低，傳統(tǒng)夾具制作耗時(shí)，適用性差，零件質(zhì)量不可控等問(wèn)題進(jìn)行分析，并通過(guò)設(shè)計(jì)快速裝夾夾具解決了問(wèn)題，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

Abstract： The problems of 3D laser cutting processing sheet metal parts are analyzed， such as， the rigidity is poor， the positioning and clamping efficiency is low， the traditional fixture is time-consuming， the applicability is poor， the quality of the parts is uncontrollable， and so on. The problems are solved by designing the quick clamping fixture to guarantee the product quality.

關(guān)鍵詞：激光切割;鈑金件;快速裝夾;夾具;工藝

Key words： laser cutting;sheet metal parts;quick clamping;fixture;process

中圖分類號(hào)：TG485? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）29-0183-03

0? 引言

為滿足產(chǎn)品的功能和外觀等要求，鈑金件都具有強(qiáng)度高、重量輕、成本低、可大規(guī)模量產(chǎn)性能好等特點(diǎn)，所以在電子電器、通信、汽車工業(yè)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著鈑金的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，鈑金件的設(shè)計(jì)制作變成了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中很重要的一環(huán)。一般情況下，新開(kāi)發(fā)的鈑金件在模具沖壓成型后，外形2D輪廓和孔沒(méi)有最終定型前，不會(huì)直接開(kāi)發(fā)沖孔切邊工序的模具，如何快速完成樣件輪廓和孔的加工呢？這時(shí)候就要應(yīng)用到激光切割加工技術(shù)了。激光切割可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。

1? 鈑金件加工工藝分析

①選擇汽車鈑金零件（以橫梁安裝支架為例，如圖1所示），由于該零件空間曲面較多，定位裝夾比較難，按照現(xiàn)有裝夾工藝，采用石膏粉與膠水按一定比例調(diào)勻，抹在零件不需加工的部位，再插入一根支撐桿，模型涼干后，把支撐桿固定在工作臺(tái)上就可以調(diào)試加工了。這種工藝方法可以有效對(duì)鈑金類零件進(jìn)行固定裝夾，但是在加工過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量令石膏模蒸發(fā)的水汽使得零件的接觸面生銹，如果時(shí)間使用模型還會(huì)收縮變形導(dǎo)致零件定位不準(zhǔn)確，而且大多數(shù)是一套石膏模型夾具只對(duì)應(yīng)一種零件，應(yīng)用范圍較小，裝夾固定校正效率低，夾具制作耗材耗時(shí)，很難做到一套夾具只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單快速修改就能適用于不同零件的固定定位裝夾，且又能大大降低夾具制作成本，同時(shí)有效保障激光切割的零件質(zhì)量可控性。

②通過(guò)對(duì)該零件進(jìn)行加工技術(shù)分析，加工技術(shù)難點(diǎn)主要有：

1）零件空間曲面復(fù)雜，而要求加工的3D曲面輪廓與孔的相互位置精度要求很高（0.1mm以內(nèi)）;

2）壁厚較薄，加工過(guò)程中，在切削熱和夾緊力的作用下，容易引起變形，嚴(yán)重影響工件的精度;

3）如果采用傳統(tǒng)的石膏模型定位方式，在切削熱的作用下，工件會(huì)生銹，嚴(yán)重影響表面質(zhì)量;

4）如何解決工件快速準(zhǔn)確定位和減少工件變形，有效保障加工零件的質(zhì)量，設(shè)計(jì)出合理有效的夾具是關(guān)鍵。

2? 零件加工夾具設(shè)計(jì)

①鑒于該零件存在的上述難點(diǎn)和不足，經(jīng)過(guò)技術(shù)研發(fā)了一種新的快速裝夾夾具，有效提高激光三維切割鈑金類零件裝夾固定的校正效率、提高夾具適用性，降低夾具制造成本，保障零件切割質(zhì)量。

②工藝思路，以零件安裝孔底面為工藝基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)定位。

③夾具設(shè)計(jì)步驟（表1）。

④夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明。

1）快速裝夾夾具分為支撐立柱（如圖7所示）和定位卡板（如圖8所示）兩部分。支撐立柱包括支撐柱底板（如圖4所示）、支撐柱立板和固定卡板（如圖3所示）、支撐柱頂板（如圖5所示），定位卡板包括定位底板、3D型面定位卡板，固定螺釘?shù)取Ｋ鲋沃装骞潭ú?、卡板槽、固定螺紋孔。所述支撐柱底板設(shè)計(jì)有能將支撐立柱整體定位在三維激光切割機(jī)的工作臺(tái)上的多個(gè)固定槽，所述支撐柱立板設(shè)有卡板槽，所述支撐柱頂板加工有卡板槽和固定螺紋孔，所述固定卡板設(shè)有卡板槽，所述3D型面定位卡板設(shè)有卡板槽及與鈑金件3D型面對(duì)應(yīng)的輪廓（輪廓通過(guò)設(shè)計(jì)軟件UG使用投影功能，把平行線條投影至定位的3D曲面上，然后拉伸成型），所述定位底板設(shè)有固定槽。

2）裝配流程：支撐柱立板通過(guò)卡板槽相互穿插定位，四周壓入支撐柱固定板卡扣而固定，然后與支撐柱底板、支撐柱頂板通過(guò)焊接連接裝配成所述支撐立柱（如圖7所示）;3D型面定位卡板通過(guò)卡板槽相互穿插定位，然后與定位底板通過(guò)焊接連接裝配成所述的定位卡板（如圖8所示）;支撐立柱與定位卡板通過(guò)卡板槽、固定螺紋孔與固定卡板固定裝配成所述的快速裝夾夾具（如圖9所示），快速裝夾夾具通過(guò)固定槽與機(jī)床工作臺(tái)上的螺紋孔連接固定;定位卡板的異形輪廓通過(guò)與零件3D型面貼合實(shí)現(xiàn)定位裝夾。

3）設(shè)計(jì)的快速裝夾夾具的主要功能和優(yōu)點(diǎn)：

a）夾具取材方便，主要材料為碳鋼板，制作材料也可以使用零件切割下來(lái)的的廢棄物來(lái)制作。制作簡(jiǎn)單（利用激光切割機(jī)切割形狀），支撐柱使用數(shù)量根據(jù)零件大小來(lái)決定，夾具每塊鈑金重量大約在1-2公斤，每個(gè)立柱重量10-12公斤，1個(gè)成年人即可抬起，極方便裝拆。組裝簡(jiǎn)單方便快捷（大部分采用卡槽定位的形式，穿插即可），具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，能夠隨時(shí)應(yīng)對(duì)零件的相關(guān)設(shè)變，適用面廣，完全可以滿足大批量生產(chǎn)要求，大大降低了夾具制作成本。

b）夾具裝夾零件效率高，由于定位卡板的輪廓是通過(guò)鈑金件的3D型面設(shè)計(jì)切割成形的，可以實(shí)現(xiàn)快速裝夾定位，有效保障了激光切割零件質(zhì)量的可控性。

c）夾具的適用性高，定位卡板為零件的主定位，支撐柱、固定卡板為輔助定位，夾具能夠適用于大多數(shù)激光三維切割零件，并且該夾具能夠根據(jù)零件大小的不同合理選擇支撐柱的使用數(shù)量，并根據(jù)零件型面的不同，只需簡(jiǎn)單修改定位卡板與零件型面貼合部分（即異形輪廓）就可以使得夾具能同時(shí)固定定位數(shù)個(gè)相同或不同的零件，大大提高零件固定裝夾與切割效率，降低了工裝夾具成本。

3? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利用該快速裝夾夾具加工的不同零件，經(jīng)過(guò)測(cè)量，所有尺寸都符合零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，質(zhì)量可控性均得到有效保障，夾具的整體結(jié)構(gòu)使用壽命不受影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋耀詳，浦林詳.現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009，10（2018.1重印）.

[2]鄭啟光，邵丹.激光加工工藝與設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016，08.

[3]李敏，馬志國(guó).激光加工技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2016（10）：23-25.