激光切割用工装制作探讨

随着国内制造业产能的逐步过剩，在市场趋于饱和的前提下，提高自身产品的市场占有率变得越来越重要，这就要求企业极大提高自身对市场需求的敏感度。平面激光和三维激光，由于其柔性加工能力强，生产转变快，前期工装投入小的特点，越来越受到市场的青睐。而上述优势的体现就离不开其所用到的工装的制作，好的工装往往能更好的发挥设备的柔性加工能力，对最终产品的质量也能起到好的保障。不同类型的工装制作探讨不同的设备用到的工装不同，大致可分为两大类：二维工装和三维工装。以下分别对其进行说明。二维工装二维工装主要用在平面激光上，用于平面钢板的激光切割，其主要作用为支撑钢板，同时保证设备能够顺利在钢板上进行相应的切割作业。由于二维切割作业是在一个平面内完成，因此其需求的工装相对比较简单，只需要保证二维平面上的加工能够顺利进行即可，在设计制作过程中，首先要确定设备的加工范围，也就是最大加工平面尺寸，确定最大尺寸后，依据设备加工盲区、边界尺寸等数据进行切割工装的设计。一般选用钢板作为基础材料，在设计过程中要选取合理的支撑间隙，以保证原材料在切割过程中不会产生由于自重造成的变形。为了保证切割质量，延长工装的使用时间，需要对制作工装用的钢板进行二次加工，使原材料与钢板的支撑是一个个的点，整个工装是利用钢板上的点将原材料支撑起来，同时为了避免尖锐点对原材料造成划伤，最好将接触点设计为圆弧面，如图1所示，接触点部位结构如图2所示。

图1支撑用钢板结构图2接触点部位结构支撑用的钢板是固定在基桥上面，基桥制作可以依据具体需求，选用角钢进行焊接，强度满足使用需求即可。需要注意的是在将钢板固定在基桥上面时，最好选择螺接的方式，激光切割工装属于易损件，在经过长期使用后，支撑用钢板不可避免会出现被激光损害的现象，需要定期对其进行更换，采取螺接的方式可以减少更换费用，提高更换速度。并且在总成装配过程中，要确保支撑用钢板的间隙最好不要超过100mm，以免发生切割后产品和原材料坠落。三维工装三维工装，顾名思义，用来保证产品在立体空间内的加工，可以细分为网格工装、以型面定位的工装和电磁工装三种。⑴网格工装。在制作工装前，先对零件进行观察分析，确认零件是否容易变形，在最终零件与数模相差不大的情况下可以考虑使用网格工装；针对比较有弹性且易形变的薄板三维工件也可以采用网格工装进行校正。首先对数模进行分析，在三维软件中制作零件的数模剖面线，如图3所示。制作完成剖面线后，按照剖面线投影制作带切割豁口的平面图，如图4所示。平面图制作完成后，依据零件的实际需要，使用2～5mm的钢板按图5所示进行切割加工。图3零件建模后制作数模剖面线图4带切割豁口的平面图图5依据平面图切割加工在制作过程中应注意相应豁口和装配脚要提前预留好，以便于最后的组装。组件制作完成后按照数模设计进行组装、尺寸修正、焊接固定，如图6所示。在最终固定焊接完成后，再次对相应的尺寸进行测量确认，有差异的地方可以使用砂轮机等手持打磨设备进行修正。图6组装、尺寸修改、焊接固定⑵以型面定位的工装。对于具有复杂型面的零件，可以选用此类工装，先在完整的零件型面上选取分割R角较大的部位作为工装支撑面；接着采用激光或等离子切割分割产品片体，在此期间要确保切割后的片体不产生过热变形；接下来再用一片完好的产品工件倒置放于地面或工作平台上，并将分割好的产品片体按型面完全贴合在工件内表面上，如图7所示。图7型面定位工装定位工件最后将制作好的框架支撑倒立在产品片体面上进行点焊焊接，在最后的焊接过程中，要使用圆钢对支撑片体进行焊接加固，如图8所示。图8圆钢对支撑片体进行焊接加固此类工装在制作过程中要注意以下几点：分割后片体最大尺寸最好不要超过150mm；在最后的焊接过程中，要注意避免分割后的片体面与工件发生焊接粘连。⑶电磁工装。电磁工装是近些年随着自动化设备在钣金、焊接领域应用推广的不断加深而开始大范围推广使用的工装，其优点有以下几个方面：工件可以更好的进入准确位置；减少人工摆件的时间；便于人工操作和一定程度上降低劳动强度。电磁工装是在上述两种工装的基础上通过对其基础结构进行进一步优化，加装电磁铁来实现工件的快速定位，同时保证工件在加工过程中的位置稳定。在上述两种工装制作完成的基础上，在其支架上确定安装电磁固定支架位置及支架长度尺寸，接下来按照需要的电磁安装孔大小在方钢上加工安装孔位，然后焊接电磁安装固定支架最后安装牵引电磁铁并装配电源及控制线，如图9所示。图9电磁工装结构在制作过程中要注意以下几点：安装孔直径大于紧固用螺钉的直径，以便于后期调整；先将电磁铁焊接在固定支架上，再将固定支架焊接在工装上；电磁安装支架要避免激光切割轨迹；电磁铁所用电缆要耐高温，走线避免激光轨迹；最重要的是电磁铁工作点应该在成品零件的面上。由于电磁工装在制作和使用过程中要用到电，因此制作期间必须有本单位电气工程师参与，并按照本单位电气管理制度进行相应管理和检查，如图10所示。图10电磁工装电源结构工装的检查调试工装制作完成后，在零件批量生产前需对其进行检查和调试，主要为以下几个方面。⑴工装距离零件表面的间隙不宜过大，一般控制在1mm以内；⑵在生产前要确定好工装在台面上的位置，以保证加工过程无死角；⑶确认无死角后，采用三角固定法将工装固定在台面上，注意，同电磁铁安装孔一样，孔径要大于紧固螺钉的直径和台面上的固定孔直径，以便于使用压板进行固定；⑷如果在模拟后发现切割轨迹无法避让工装与工件的支撑点，需要在支撑点上开避让槽。最后，在制作工装前应充分考虑所加工产品类型及特点，结合本单位的实际使用需求，选取合适的材料和工装类型，以避免产生不必要的