[发明专利]有数学模型的激光切割组合工装的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有数学模型的激光切割组合工装的加工方法，用于采用五坐标激光切割机加工立体钣金零件时，组合工装的设计。

背景技术

目前，形状复杂、品种多、批量小的钛合金零件越来越多，这些数字化制造及加工的立体钣金类零件的高精度加工方法通常采用五坐标激光切割机，定位时利用专用工装，由于激光切割时，零件受外力很小，它不同于普通的零件工装，它不仅要固定零件，起到定位的作用，还要躲避激光所切割的光束。因此，在实际生产中要单独设计切割工装，该工装需要各车间协调配合完成，还需要大量的材料损耗，并且制造周期长，制约了生产进度。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有数学模型的激光切割组合工装的加工方法，该方法可以在一个部门内完成设计及制造任务，而且设计的组合工装一采用激光切割加工，速度快、精度高，工装所使用的材料少，费用低。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：有数学模型的激光切割组合工装的加工方法，包括以下步骤：

1）在数学模型中，设计一个和机床工作台可拆装的固定底板，底板的尺寸为大于零件的实际尺寸，且四周长度大于100mm以上，在底板上边距100mm内用十字孔以X方向和Y方向阵列，阵列间距为N；

2）在数学模型中，将待加工零件的底面放置在工作台长度方向上，高度为Z方向，且零件的长度方向在X轴方向上，在待加工零件在XY平面上的投影的外形上标出需要定位的三个基准点，三个基准点成品字形分布；

3）在数学模型中，用XZ平面与零件内形相交，得到此方向的最少二个特征面Ⅰ，相邻的特征面Ⅰ的间距为N；用YZ平面与零件内形相交，得到此方向最少的二个特征面Ⅱ，相邻的特征面Ⅱ的间距为N；特征面Ⅰ与特征面Ⅱ互相垂直交叉；

4）在数学模型中，以待加工零件的内形与固定底板之间的特征面Ⅰ和特征面Ⅱ为基准形成组合工装的实体，以特征面Ⅰ为中心的实体为横向支板，以特征面Ⅱ为中心的实体为纵向支板；

5）在每块横向支板和纵向支板上设有卡槽，横向支板的卡槽向上，纵向支板的卡槽向下，横向支板与纵向支板通过卡槽连接，卡槽间的交线即为数学模型中特征面Ⅰ和特征面Ⅱ的交线；

6）在每块横向支板和纵向支板的下底面设有连接耳片，连接耳片的位置与工作底板的十字孔位置对应，宽度与长度与十字槽的单方向槽尺寸对应； 

7）得到每块横向支板和纵向支板的具体尺寸后，在数字模型中形成DXF格式文件，并处理多余的线条，形成面域；

8）利用激光切割机程序编辑数学模型中形成的DXF文件，然后切割出每块横向支板和纵向支板；

9）将横向支板和纵向支板插接，并同时与工作底板插接，得到组合工装，将待加工零件放置在其上进行激光切割即可。

该数学模型的激光切割组合工装的加工方法采用上述步骤，可以在生产流程上减少了多部门配合才能完成的设计及制造任务，也因此降低了生产周期，提高了生产效率。采用带有十字槽的工作底板，切割后的程序下次可以直接使用，不用再次测量基准点等准备工装。该插接结构的工装大大降低了工装的材料，降低了工装的成本。

附图说明

图1为工作底板与特征面Ⅰ和特征面Ⅱ的位置关系。

图2为实际加工后纵向支板的结构示意图。

图3为实际加工后横向支板的结构示意图。

其中1、工作底板；2、十字槽；3、特征面Ⅰ；4、特征面Ⅱ；5、横向支板；6、纵向支板；7、耳片。

具体实施方式

如图1、 2和3所示，为横向尺寸为1078mm，纵向尺寸为772mm，高度为130mm。其数学模型的激光切割组合工装的加工方法，包括以下步骤：

1）在数学模型中，设计一个和机床工作台可拆装的固定底板，底板的尺寸为2000×1000 mm的标准钢板，在底板上边距100mm内用20mm×2 mm和2mm×20mm中心交叉的十字孔以X方向和Y方向阵列，阵列间距为50mm；

2）在数学模型中，将待加工零件的底面放置在平行于XY平面的水平面上，高度为Z方向，且零件的长度方向在X轴方向上，在待加工零件在XY平面上的投影的外形上标出需要定位的三个基准点，三个基准点以零件为中心成品字形分布构成三角形，当零件有轻微变形的时候，可采用该三个基准点进行压制；