毕业设计正文-激光切割技术

天津轻工职业技术学院毕业设计 第 1 页 共 16 页 激光切割技术激光切割技术 摘要摘要 激光是 20 世纪 60 年代初出现的一种光源。 “激光” （Laser,即 LightAmplificationby stimulatedEmissionofRadiation 的缩写） ，意思是利用辐射受激得到的加强光。 激光加工 （LaserBeamMachining） 就是把激光的方向性好和输出功率高的特性应用 到材料的加工领域中去。短脉冲激光束断面功率输出大约为 10kw/cm 。用聚焦的方法，可 以把激光束会聚到（1/100）mm 大小的部位上，其功率密度可达 10kw/cm 。这就能提供 足够的热能来融化和气化任何一种已知的高强度工程材料，具有可以进行非接触加工，适合 各种材料的微细加工。 激光切割以其切割范围广、切割速度高、切缝窄、切割质量好，热影响区小，加工柔 性大等优点在现代工业中得到其广泛的应用，激光切割技术成为激光加工技术中最为成熟的 技术之一。 关键词：激光关键词：激光切割切割现代加工技术现代加工技术 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 2 页 共 16 页 第第 1 章章绪论绪论 1.1 激光切割技术概述激光切割技术概述 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于 0.1mm,使焦点处达到很高的功率密度可超 过 106W/cm 。这时光速输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分， 材料很快加热至气化温度，蒸发形成孔洞。随着光速与材料相对线性移动，使孔洞连续形成 宽度很窄（如 0.1mm 左右）的切缝。切边热影响很小，基本没有工件变形。切割过程中还添 加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧气作为辅助气体与溶融金属产生放热化学 反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等 易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的辅助气体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座 内污染镜片并导致镜片过热。 1.1.11.1.1 激光切割技术国内外现状激光切割技术国内外现状 从工业领域来看， 金属和非金属的激光切割是激光加工最主要的应用领域， 最具代表性 的是应用与汽车行业中，车身覆盖件三维轮廓的激光切割有大量的应用，据统计 60%的汽车 零件通过激光加工来提高零件质量。美国、欧洲、日本等工业领域中有超过 40%的激光器是 做切割用途。 自上世纪七十年代初，激光切割技术投入生产应用以来，发展速度非常快，技术日趋完 善。目前工业发达国家对这一技术的运用较为广泛。促使激光切割技术得到更多使用的主要 原因是:激光切割具有热变形小、切割精度高、易于实现无人自动控制。通过使用改进型的 大功率激光源，使其切割速度接近了等离子切割的水平，从切割表面质量来看，激光切割优 于等离子切割。目前，国外已研制出适用与坡口切割的激光处理器和相关控制软件。解决了 激光坡口切割所需大量数据处理的问题，使得在切割过程中的角度、光距以及运行速度得到 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 3 页 共 16 页 了有效地控制。这样使激光切割更具实用性。其中德国 ESAB 和 TRUMPF 公司已向市场推出多 功能三维激光切割机。 1.1.21.1.2 激光切割的激光切割的适用范围及优点适用范围及优点 (1)(1)适合大工件产品的加工适合大工件产品的加工：大件产品的模具制造费用高，激光加工不需任何模具制造， 而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边，可以大幅降低企业的生产成本提高产品的档 次。 （2 2）非常适合新产品的开发非常适合新产品的开发，缩短研发周期缩短研发周期：一旦产品图形形成后，马上可以进行激光 加工，可以在最短的时间内得到新产品的实物。 （3 3）节省材料节省材料：激光加工采用计算机程序设计，可以把不同形状的产品进行材料的套裁， 最大限度的提高材料的利用率。由于激光切割具有以上优势，使其具有较广泛的应用，适用 行业有：电器制造、机械制造、家用电器、汽车制造、电梯制造等行业。目前开展激光加工 的方面主要是电梯、自动扶梯、纺织机械、食品机械、轻工机械、冷冻机械、印刷机械、复 印机械、交通机械、港口机械、运输机械、船舶机械、农用机械、筑路机械、搬运机械、环 保机械及矿山、冶金机械等等的钣金加工。其次是转子、定子、叶片的切割类型。量具、刃 具业中各类锯条、锯片等切割类型。汽车制造业包括零件、总转合成和流水线中部件的制造。 广告、装潢及工艺品制造业。 1.1.31.1.3 激光切割的特点激光切割的特点 (1)切割品质好。由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较 好的切割质量。激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可 达0.05mm。切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一 道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。 （2）切割速度快。例如采用 2KW 激光功率，8mm 厚的碳钢切割速度为 1.6m/min；2mm 厚 的不锈钢切割速度为 3.5m/min，热影响区小，变形极小。 （3）清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度和切口表面粗 糙度而言， CO2激光切割不可能超过电加工； 就切割厚度而言以达到火焰和等离子切割的水平。 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 4 页 共 16 页 （4）加工灵活性好，既能够切割平面共建，又能切割立体工件。可以从任意一点开始， 切口可向任何方向进行。 （5）使用范围广，能切割易碎的脆性材料；切割淬火钢时，可使其硬度不变。 （6） 激光切割的深度比高， 对于非金属可以达到 100:11 以上， 对于金属也可以达到 20:1 左右，还可以切割不穿透的盲槽 （7）切口平行度好，表面粗糙造度小，切口有棱角，对做冲模有利。 （8） 无工件磨损，易于数控操作或计算机控制，并可多任务位操作。 （9）由于激光加工是将高平行度、高能量密度的激光聚焦到工件表面上来进行热加工， 所以激光光点的直径在理论上可达 1m 以下，能进行非常微细的加工。 （10）由于激光加工的功率密度非常高，可达 10 7W/cm以上，并能做得更高，故对那些 用于以往的方法难以加工的材料都能用激光切割加工。 （11）由于能把工件离开加工机，以适当的距离进行非接触式加工，所以不会污染材料。 另外，加工变形及热变形也很小。 （12）能通过透明体进行加工。 （13）与电子束加工机相比，不需要真空，也不需要 X 射线进行防护。因此装置简单， 工作性能好。 1.2 激光切割发展趋势激光切割发展趋势 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术,由于具有诸多特点已广泛应用与汽车、 机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。近年来，激光切 割技术发展很快， 国际上每年都以 20%30%的速度增长。 我国自 1985 年以来， 更以每年 25% 以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光激光加工技术的应用上不普遍，激光加 工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和 不足会得到解决。激光切割技术必将成为 21 世纪的不可缺少的重要的钣金加工手段。激光 切割加工广阔的应用市场，加工现代科学技术的迅猛发展，使得国内外科技工作者对激光切 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 5 页 共 16 页 割加工技术进行不断探入的研究，推动着激光切割技术不断创新，激光切割技术的发展方向 如下： （1） 伴随着激光器向大功率发展以及采用高性能的 CNC 及伺服系统，使用高功率的激 光切割可获得高的加工速度，同时减小热影响区和热畸变；所能够切割的材料板 厚也格进一步地提高，高功率激光可以通过使用 Q 开关或加载脉冲波，从而使低 功率激光器产生出高功率激光。 （2） 根据激光切割工艺参数的影响情况，改进加工工艺，如：增加辅助气体对切割熔 渣的吹力；加入造渣剂提高熔体的流动性；增加辅助能源，并改善能量之间的耦 合；以及改用吸收率更高的激光切割。 （3） 激光切割将向高度自动化、 智慧化方向发展。 将 CAD/CAPP/CAM 以及人工智能运 用与激光切割，研制出高度自动化的多功能激光加工系统。 （4） 根据加工速度自适应地控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应 控制系统使得激光切割整机性能普遍提高。以数据库为系统核心，面向通用化 CAPP 开发工具，对激光切割工艺设计所涉及的各类数据进行分析，建立相适应的 数据库结构。 （5） 向多功能的激光加工中心发展，将激光切割、激光焊接以及热处理等各道工序后 的质量回馈集成在一起，充分发展激光加工的整体优势。 （6） 随着 Internet 和 WEB 技术的发展，建立基于 WEB 的网络数据库，采用模糊推理 机制和人工神经网络来自动确定激光切割工艺参数，并且能够远程异地地访问和 控制激光切割工程成了不可避免的趋势。 （7） 三维高精度大型数控激光切割机及其切割工艺技术，为了满足汽车和航空等工业 的立体工件切割的需要，三维激光切割机正向高效率、高精度、多功能和高适应 性方向发展，激光切割机器人的应用范围将会愈来愈大。激光切割正向着激光切 割单元 FMC、无人化和自动化方向发展。 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 6 页 共 16 页 第第 2 章章 激光切割的生产流程激光切割的生产流程 2.1 激光切割生产激光切割生产 2.1.1激光切割激光切割生产流程及相关规定生产流程及相关规定 1. 业务部开具生产通知单，注明零件名称（件号） 、加工数量、材质及规格、材料来源、后 序加工内容、交货日期等，由经理或助理签字后生效连同图纸一起交给生产部部长。 2. 客户专供材料由业务部填材料申购单，自备材料、生产和设备耗材以及工具等由生产部 长或领班填材料申购单，报请经理签字或批准后交财务，由采购人员领款购买。 3. 生产部长根据交货期等订单具体情况编排加工顺序，将生产通知单和图纸交给技术部， 按顺序放在编程室待加工文件夹内。生产部长在办公室白板填写待加工、外协、完工的 订单情况，实时更新。 4. 技术部根据生产顺序，绘图并编程，原则上一人绘图一人检验，切割程序要在准确的前 提下采用最佳切割方式。图纸和程序在电脑分类保存并定期备份。技术部部长要对特殊 或复杂工艺的订单进行全程指导，并监督和抽查日常生产过程的质量控制等。 5. 车间划分为：切割生产区、辅助工序区、切割打磨区、材料存放区、半成品区、成品区、 报废品区、废料区（一般为车间外存放） 。各种材料、工具、零件等一切物品必须在指定 区域整齐放置（客户存料和自有材料要标识清楚分开存放） 。 6. 生产人员开机前做好各项检查，穿好工服和工鞋，注意安全生产。不准迟到和早退，有 事提前向部长请假，不准在车间从事和生产无关的事情。交接班时提前 15 分钟到岗直接 交接并做好记录，做到无遗留问题（包括清理料槽和各种零件并打扫切割生产区） 。 7. 生产人员按加工顺序生产，如有变化需生产部长调整，在每单生产前，操机人员提前向 技术部领取程序和图纸等，辅助人员提前准备好板材，仔细检查好材料是否符合订单的 要求。 8. 生产人员在每单开始生产和结束时计录时间，有特殊情况注明原因可不计时，并在生产 通知单上签字。 9. 生产过程中，坚持首件检验，发现问题及时改正，在保证质量前提下提高切割速度并节 省辅助工时。切割完零件由辅助工打磨处理，然后清点数量并包装，有后序加工的放在 半成品区，无后序加工的贴上合格证整齐放置在成品区。 10.目前后序加工包括：普通的折弯（精度要求低和厚度 5mm 内） ，普通电焊，普通的打眼和 攻丝加工以及激光打标等，由生产领班指定人员完成。 需外协加工的由业务人员填写外协加工单并自行跟踪进度和质量。 11.生产过程中出现废品及时上报生产部长，废品放在报废零件区，生产部长及时记录，月 底前会同业务部和技术部填写废品报告，直接责任人赔偿直接损失的 50%，如发现瞒报情 况，加重处罚。 12.订单加工完毕，通知单和图纸保存在编程室的完工文件夹内，每天上班由生产部长统一 交给财务部。 13.产品出厂时，财务部开具的送货单白联交给生产领班后，车间才能准许提货，此联由领 班统一保存并在月底交给生产部长留档备查。 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 7 页 共 16 页 14.车间每周进行废料分类，设备的定期保养和不定期养护和维修等由领班负责。 2.1.2激光切割报价激光切割报价 激光切割价格表激光切割价格表 厚度厚度 （mm） 切割单价切割单价 （元（元/米米） 打孔单价打孔单价 （元（元/个）个） 厚度厚度 （mm） 切割单价切割单价 （元（元/米米） 打孔单价打孔单价 （元（元/个个） 碳碳 钢钢 板板 和和 酸酸 洗洗 板板 130.2 不不 锈锈 钢钢 和和 镀镀 锌锌 板板 150.4 1.540.31.56.50.5 250.4280.6 360.63100.8 480.84121 51015161.2 6121.26201.5 8141.58282 10161.810403 12202需带膜切割需带膜切割， 先割膜的加收先割膜的加收20% 14242.5 16303 18364 20456 其它加工材料报价单其它加工材料报价单 材料材料厚度厚度 mm价格（元价格（元/米）米）打孔（元打孔（元/个）个） 黄铜黄铜 1.0151.0 1.5201.0 2.0301.5 铝合金铝合金 1.0201.0 1.5251.0 2.0301.5 有机材料有机材料 1-5100.5 6-10150.5 12-18200.5 20-30250.5 木材木材 1-5100.5 6-10150.5 12-18200.5 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 8 页 共 16 页 20-30250.5 1 如无电子图纸，适当收取程序设计费。如无电子图纸，适当收取程序设计费。 2 如批量较大，价格可给予折扣优惠。如批量较大，价格可给予折扣优惠。 3超小工件价格另议。超小工件价格另议。 公司名称：光谷茂和（天津）激光加工科技有限公司公司名称：光谷茂和（天津）激光加工科技有限公司 序 号 项 目 名 称 / 零 件 号 数 量 ( 件 ) 材料规格含材料切割费 单价金额 品 种 厚 度 (m m) 长 (m m) 宽 (m m) 单 件 重 量 (KG ) 单件 材料 费 总材料 费 延 米 单价孔 单 价 单 价 1 锯 片 18 30 4 4310310 3.65 8 91. 45 1,646. 08 1.6 4 12. 00 4.0 0 1.0 0 115. 13 2,072. 32 2 3 4 5 6 7 8 合 计 18合计材料费 1,646. 08 2,072. 32 2.12.13 3 技术部画图排版技术部画图排版 客户订单样图：客户订单样图： 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 9 页 共 16 页 不锈钢锯片排版图不锈钢锯片排版图 2.12.14 4 激光切割的激光切割的材料申购单材料申购单 请请购购单单 货物代码项目名称用途单位数量单价总价到货日期备注 304900*2000林美用料张1 13001300 2010-11-9 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 10 页 共 16 页 合计金额（大写）： 请购人：张 X X部门负责人: 沈 XX审批： 杨 XX财务部： 刘 XX。 日期： 2010.11.8 日期: 2010.11.8日期： 2010.11.8日期： 2010.11.8 。 2 21 15 5 激光切割的加工生产激光切割的加工生产 经生产部长批准后进行生产。 生产单生产单 生产施工单生产施工单 序 号 项目名 称 数 量 ( 套 ) 材料规 格 其他 程序号 切 割 穿孔数 用板 规格 数 量 切 割 后 续 加 工品 种 厚 度 ( m m ) 材 料 来 源 外协 项目 完成时 间 延 米 用 时 1 锯片 1 8 3 0 4 4 带 料609380 1.6 4 4 900* 2000 1 3 1 67 2 3 4 5 6 合 计 0 下单员：业务：生产：批准： 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 11 页 共 16 页 2 21 16 6 激光切割件的检验送货激光切割件的检验送货 经检验合格后送货。 送货单送货单 收货单位：林美日期：2010 年 11 月 11 日 编号：1011234生产单号: 111009 序号项目名称/零件号数量单价合计金额备注 1锯片18￥115.13￥2072.32九折价 2 3 4 5 6 7 8 总计0￥2072.32￥1865.00 发货单位：光谷茂和(天津)激光加工科技有限公司 发货人：制表：收货人：林美 第第 3 章章 激光切割的业务流程激光切割的业务流程 3.1 激光切割业务流程激光切割业务流程 3.1.1激光切割激光切割业务流程表业务流程表 1、业务部接图纸后下发车间制图。 2、车间制图后上报业务部传真客户复合签字。 3、业务部开具生产通知单。 4、完工后上报业务部。 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 12 页 共 16 页 5、送货开具送货单。 6、月结的送货单收款单上交会计留档，月底结帐。 3.1.2激光切割激光切割业务流程规定业务流程规定 1、客户下订单并来图纸后，由业务部开具单联报价单，然后由业务部长或财务部开具单联 生产通知单（生产通知单还要注明料的来源和是否外协） ，两单在业务部长签字后由总经 理或经理助理签字批准。 2、报价单由财务部保存在待加工订单文件夹内，生产通知单 和图纸一起交给生产部长安排生产，如需采购板材由生产 部长开申购单上报综合部，由总经理或经理助理签字后， 财务可借款或报销。如需外协，价格由业务部确认后由生 产部长开单联外协单，总经理或经理助理签字后由生产部 长安排外协事宜。 3、生产部长根据生产通知单和图纸绘图后开单联切割施工 单，图纸交给编程人员编程，通知单、施工单、图纸一并 放在生产部的待加工文件夹内保存。生产人员必须确认两 单齐全并有相关主管人员签字齐全后才能开始加工。 4、每批任务完成后，生产人员要在切割施工单签字并将两单 和图纸整理好放在生产部已完工文件夹内保存，每天早晨 上班，由生产部长确认并在生产通知单签字后将昨日所有 完工任务的通知单、施工单和图纸、外协单逐页进行核对 无误后装订，交给财务部存档、备查。如财务部接收该批 任务的各单据，视为此批任务已全部完工，如任务未完成 只要财务部接收单据，一律视为已全部完工，不在开具未 完工的生产通知单。开送货单前，生产需协助客户核对零 件，核对清楚，到财务开单，客户签字后，提货。 5、外协结款时，外协单由生产部长和业务部签字后交财务， 财务按手续经总经理或经理助理签字批准后付款。（原则上 客 户 复 合签字 客户下发订单 业务部接受 订单（图纸） 车间制图 业务不开具 生产通知单 车 间 加 工 （编程、加 工） 业务部开具 送货单 客户确认产 品完成 客户汇款 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 13 页 共 16 页 外协完工既可付款） 6、财务部将交回的通知单、施工单和外协单、图纸连同原来的报价单转入完工未送货文件 夹内保存，当客户要求提货或业务部要求送货时开具 5 联送货单，送货时相关业务人员查 收成品与生产通知道核对无误后，向财务部索取送货单，客户签字确认后，交客户的 2 联 回单，凭送货单车间才能允许出库。 7、5 联送货单中业务部留 1 联，交客户 2 联，会计存 2 联（其中含结账联） ，结账联在未结 款时连同原来所有单据和图纸由财务部转入送货未结款文件夹内保存。 8、向客户结款时由业务人员向财务部索取结款联，款结回后原先所有单据和图纸由财务部 由送货未结款文件夹内转出，统一留档备查。此时业务流程完结。 天津轻工职业技术学院毕业设计 第 14 页 共 16 页 总结总结 从 2008 年入学以来，通过两年的在校生活及半年的校外实习，我已经掌握了机械行业 的相关知识。在即将迈出校园时，我们所做的毕业论文/设计更是我们对大学学习和工作生涯 的一个全方面的总结。 本次的毕业论文是通过三年大学的学习得以应用在工作中的综合检验。虽说激光加工 在学习中没有接触。但它是一次将现实理论应用与自己所学 CAD 专业知识的结合,在完成毕 业论文的过程中可以培养我树立正确的理念流程和在工作中正确处理问题的态度及三思而 后行的道理。 在本次做毕业论文中，更加了解到我们所需要学习的知识还有很多，虽说在学校学习中 接触的只是基础知识，这些也将帮助我们能更快得在工作中入手。真正的深入学习知识只能 靠我们在工作一点一滴的积累。现在我们只是一个刚开始拾贝壳的孩子，还有更丰富、更