汽车零部件加工切割技术的改进及应用_汽车零部件加工切割技术的改进及应用

1.平铣是什么意思

2.激光切割的原理及应用

3.机器人柔性激光切割替代五轴机床，绝对行！

4.汽车钣金是做什么的

汽车模具在汽车制造中占有举足轻重的地位，被誉为“汽车工业之母”。一直困扰着汽车模具开发的三大难题:提高模具加工质量、缩短加工周期、降低生产成本。如何开发和应用先进的加工技术是解决这三个问题的有效途径。

模具零件成组加工技术是在解决上述三个问题的背景下产生的，主要针对相似或镜像模具零件(活动凸模、压板、镶块)的加工问题:通过简化相似零件的制造工艺，优化数控编程，实现离线装夹和柔性数控加工，有效提高了模具的加工精度和效率，有效控制了设备和人工成本。

在模具零组加工制造技术项目中，一些关键技术得到了开发和应用，为后续的先进技术打下了良好的基础。

模型插入物

镜面模压板

01现状

活动凸模、压板和镶块是模具中的重要工作部件。原来的加工方式是单件数控加工，每次加工在一台设备上只安装一个镶件，每件需要对中一次。嵌件加工的周期和质量直接影响模具制造的周期和质量。

存在的问题

1.活动凸模、压板、镶块工序复杂；

2.由于镶件数量多，压板加工内容过多，导致与底板和滑块加工节奏不匹配；

3.不一致的加工标准会导致加工误差的累积，从而导致装配过程中经常出现问题。

4.设备的灵活性低，操作人员单件的时间长，导致成本消耗高。

02技术理念和目标

以模具镶块为例:

技术目标

1.加工效率从3件/天提高到10件/天；

2.通过提高制造精度，最大限度地逼近设计理论值，还原设计意图，满足装配要求；

3.实现了离线装夹，加工时间缩短20% ~ 30%；

03方案

1.成组加工方案的制定

2.基板的设计和配方

3.工艺安装板上元件的排版

4.开发编程模板并生成数控程序。

5.组件式数控程序快速机床仿真及后置处理技术

6.凹面r的分层清根技术开发。

7.引导离线夹紧。

8.数控程序在线评估与现场互通

技术困难

1.离线快速夹紧和在线精确对准技术的发展。

2.焊盘制造设计方案

3.成组零件的数控编程排版技术

4.数控程序快速机床仿真技术的发展

5.如何快速将NC程序发布成NC设备识别的代码文件？

6.解决影响轮廓加工精度和刀具寿命的光切技术问题。

7.如何让工艺、数控程序、数控加工更快更有效的形成一个互通系统？

04核心技术与创新

模具零件(镶件)的快速夹紧和精确对准技术

针对模具零件形状相似、件数多、单件加工导致加工程序复杂、耗时长、成本高的问题，通过模具成组技术的开发应用，一次装夹找正技术可以实现零部件的离线装夹，数控设备一次找正可以完成多个镶件的加工。

这种装配卡子是根据工艺指导书制作零件的螺孔，然后选取零件最远的两个螺孔，一个作为定位螺钉，一个作为安装螺钉，最后将卡子快速安装在T槽内；精密对准技术用安装板上的D10基准销，用统一基准的原理，减少单件加工带来的误差积累，提高加工精度。

现场装配夹图

模具部件(活动凸模、压板和滑块)快速夹紧和精确对准技术

作为模具部件的可动冲头和压板在工艺安装板上的定位依赖于定位用十字键，并且基准与可动冲头上的基准球和压板上的三个销孔对准。

由于滑块在模具零件中的形状、结构、尺寸差异较大，在工艺安装板上原有的定位方式会导致滑块因锁模力过大而变形；如果夹紧力不足，工件容易松动，加工与压板、螺丝会有干涉。针对这一问题，用了双磁路切换原理的新型夹具，通过电控装置切换磁路，实现系统内外磁力线的转换，达到松驰夹紧的目的。

上面的描述是关于在工艺安装板上和从工艺安装板上形成装配夹以及模具部件(活动凸模、压板和滑块)的在线精确对准的技术。该技术为后续项目的顺利完成提供了良好的前提条件。

垫板设计方案的制定

1.进行特殊的T型槽工艺安装。

压板用十字键定位。

用四个磁性工作台并排夹紧滑块。

①工艺安装板的T型槽宽度和位置度公差为0.05毫米

② X和Y标记每个T槽，以区分T槽的位置。

工艺安装板示意图

2.制作一个特殊的定位螺丝来定位十字键。

(1)专用定位螺钉具有定位和紧固功能。

②定位十字键用于确定插件在工艺装置上的位置。

工艺安装板实物图

工具:十字键、固定螺钉

数控程序中零件的排列及刀具轨迹生成技术

根据零件加工的基础，用MP工艺对Linker3D实体和轮廓进行建模，用DL工艺线进行刃口和轮廓的切割。利用UG软件中的变换和重定位功能进行排版编程，保证排版的合理性。

组件排版

排列规则如下:

1.确保嵌件的定位螺钉位于工艺板的定位点上，

2.安装螺钉和定位螺钉在一条水平或垂直的线上，

3.插件的底部在工艺板上。

4.禁止将镶块夹在安装板最里面一排的键槽中，以防止干涉和碰撞。

数控程序刀具轨迹生成:在UG编程软件中调用我公司开发的镶块加工模板，在现场对准的基准销上设置加工坐标系，启动零轨迹检测程序，检查毛坯的正确性。由于粗加工和精加工的设备不同，并且考虑到后续的热处理工艺，粗加工和精加工程序是分别生成的。根据现场刀具库的设备和粗、精加工的精度要求，在生成程序中对机床的主轴转速、进给量和切削余量进行测试，最终固化参数。

插入处理模板

平面加工方法(圆切割或线切割)

陡峭轮廓(等高)的加工方法

轮廓加工

型材分层清根高效切割技术

高效分层清根技术的开发与应用

通过引入剩余毛坯来计算凹角区域的加工余量，开发成功。分层清根技术，切削余量均匀，切削力稳定，改变了以往单层清根方式的弊端，保证了加工过程的顺利进行。

问题:

1.常规清根耗时较长，约占型材加工的25%；

传统牙根清洁

分层根部清洁

2.加工余量不均，刀具易破损；

刀具损坏

3.余量不均，清根容易过切。

随着余量夹角的变化而变化。

数控程序的发布与后置处理技术

在NX4.0上生成数控程序刀具轨迹后，需要对程序进行后置处理，生成数控设备可识别的Funuc和Fidia代码文件，最终用于现场数控加工。

1.节目后列表

嵌件夹紧示意图(A4格式)，标明定位螺钉和安装螺钉的位置。

粗加工、半精加工、精加工出一个程序清单。

一种机床头部仿真技术

切削工具和机床的干涉检验.程序安全性

1.检查刀具和工件之间的干涉和碰撞。

2.检查机头和工件之间的干涉和碰撞。

处理干扰

机床头部干涉

数控程序在线评估技术

数控铣削操作工根据生产任务在网上下载数控程序单和后置处理文件，按照工艺指导进行生产操作。对于加工内容的应用程序，在完成操作后，对照3D实体检查被加工零件的形状、尺寸和精度，并对程序员制作的程序进行在线评价，更方便程序员和现场操作人员的技术交流。

创新点1

实现离线元件的快速夹紧和在线精确对准。

创新点2

工艺垫的设计思想和配方

创新点3

成组技术的开发和应用具有集成化、高效化和精确化的特点。

05值

利用活动凸模、压板、镶块的成组加工技术，实现一次加工多件的工艺(受机台限制，最多只能加工5件镶块，使用2个活动凸模和压板)。

预计可以实现以下好处(按单次插入计算):

1.t(周期):嵌件制造周期减少0.44 0.4 = 0.84小时/块，压板和活动凸模制造周期减少4.5小时/块；

2.c(成本):镶块降低制造成本(人工成本数控成本)=(0.44±0.0.4)×150 = 126元/件，压板和活动凸模降低制造成本4.5 * 500 = 2250元/件；

3.q(质量):通过将多个工件与基准对准，减少了对准带来的误差，提高了嵌件、压板等类似工件的加工质量；

4.q(能力):数控机床在线运行时间减少=0.5 0.14 0.4=1.04小时/块，数控机床加工能力提高。按照每年450套标准模具，每套标准模具镶件数为25件；平均一个标准套筒加两个压板和活动凸模可以减少制造周期(0.84×450×25)(450×2×4.5)= 9450 4050 = 13500小时，三年减少制造成本= 3× (126× 25× 450) 3× (2250)。

1.模具零件的加工从单件加工发展到多件加工，对模具制造能力的提升具有里程碑式的意义；

2.通过对成组加工技术的有效掌握，大大提高了操作人员的工作能力，减轻了他们的疲劳；

3.规范零部件加工流程，提升现场加工管理能力；

4.该技术开发中的关键技术将为未来的项目铺平道路，并具有可持续性。

06结论

模具零件成组加工制造技术解决了模具相似零件和镜面零件的加工制造问题。成组加工中的批量加工大大简化了工艺流程，提高了模具的数控加工效率，提高了模具表面的加工质量，缩短了模具制造周期，降低了操作人员的劳动强度。严格做到模具组装合格率，为后续模具调试争取足够的时间；自动化模具加工已经成为模具制造的主流趋势。接下来要使用成熟的成组加工技术，更好的服务于自动化模具加工。

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平铣是什么意思

激光切割机的十大应用行业

随着光纤激光器的成熟，激光切割早已取代传统工艺，成为钣金加工主流。激光切割的优势在于：切割精度高、切割速度快、切面光滑平整（无需二次加工）、工作区域小、切口窄、热变形小、工艺灵活、噪声小、生产过程清洁无污染等。激光切割真正使金属切割过程达到快速、精准、环保、节能，金属加工从此进入自动化、柔性化、智能化、高效化时代。

那么，哪些行业需要用到激光切割呢？轨道机车、航空航天、汽车行业的零部件制造、车体加工、转向架制造，以及精密医疗美容器械加工，钢木家具、机械制造、家电厨具、健身器材制造中，激光切割都扮演着重要角色。总之，凡是需要切割金属材料的地方，都是激光切割机的舞台。

轨道交通

航空航天

汽车制造

医疗美容

钢木家具

机械制造

家电厨具

广告行业

健身器械

装饰行业

激光切割的原理及应用

根据你提供的信息，我将尝试为不熟悉平铣的读者提供关于平铣的定义和用途。

在机械加工行业中，平铣是一种常见的加工方式。它使用切削工具将金属或其他材料表面上的不规则物体切除或削平，使得该表面呈现出平滑的状态。这通常是通过沿着材料表面来回运动的刀具实现的。

在平铣的过程中，工件被固定在一个被称为工作台的平面上，刀具则通过在不同方向上的移动来切割材料，从而形成所需的形状。通过对刀具和工件的不同角度和高度的精确控制，平铣可以生产出各种精密零部件和工件。

平铣通常被用于制造需要平坦表面和有规律的平面结构的零部件。这包括制造汽车引擎和机械零件，以及制造电子和计算机配件等行业应用。平铣还可用于制造塑料和金属的模具和模型以及切割木材、钢材和玻璃等材料。

由于平铣加工可以精确控制材料的形状、大小和表面平整度，平铣机还被广泛应用于金属加工、模具制造、汽车零部件加工、航空航天和矿等重要领域。

自20世纪初期以来，平铣技术已经得到了大幅度的改进和发展。现在，随着电子计算机和自动化控制技术的不断进步，自动化平铣的应用越来越广泛。这类机器通过使用计算机编程，可以自动确定刀具数字、发射和索赔的速度、材料的深度和方向、以及其他加工参数。这提供了重复性和精度的佳绩，并大大提高了生产效率，尤其是对于大批量生产的制造商来说。

机器人柔性激光切割替代五轴机床，绝对行！

激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，光斑照射在材料上时，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，并配合气体（有二氧化碳气体，氧气，氮气等）吹走熔化的废渣，使孔洞连续形成宽度很窄的（如0．1mm左右）切缝，完成对材料的切割。

（1）激光切割的原理

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割的原理见下图。

（2）激光切割的分类

1）汽化切割

利用高能量密度的激光束加热工件。在短的时间内汽化，形成蒸气。在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要大的功率和功率密度。

激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。

2）熔化切割

激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。所需能量只有汽化切割的1/10。

激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。

3）氧气切割

它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。

激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

4）划片与控制断裂

激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。

控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。

激光切割的应用范围

大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。

在汽车制造领域，小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。在航空航天领域，用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。如氮化硅、陶瓷、石英等；柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等。

汽车钣金是做什么的

机器人柔性激光切割替代五轴机床，绝对行！

　机器人柔性激光切割在汽车行业的应用正变得日益普遍，这与激光技术的发展和机器人精密轨迹控制技术的完善有着密不可分的联系。

　机器人柔性激光切割的方式多种多样，既可以做成单机器人切割平台，又可以组合成柔性加工生产线。涉及的工件主要是两种不同类型的零部件：一种是金属件通过挤压或者拉延形成的3D车体结构件和覆盖件，包括热成型件等;另外一种是管状金属结构件，包括排气管、交叉梁等。覆盖件传统的生产方式是通过开模具冲压，然后再进行冲孔模和切边模等工序;热成型件和管件通过昂贵的五轴激光切割机床来完成。正因为高昂的设备成本，所以只有某些合资品牌的汽车厂商才有能力购进口五轴机床。

　新形势下，汽车使用者的需求正变得多样化和个性化，越来越多新车型涌现。大部分车出现逐步批量缩小的态势，因为部分汽车厂商无法预测和保证将来某一车型的销量和稳定的产量，所以开始尝试低成本的机器人激光柔性切割设备或生产线。这种趋势从汽车备件市场开始，不断地向工程机械、客车、农用车、电动车等领域拓展和普及。

　适用于汽车行业的激光切割机器人

　汽车行业使用了很多工业机器人，但在激光切割领域的应用却很少，问题存在于三个层面。一是汽车行业机器人应用主要集中在精度要求低的点焊、弧焊、喷涂、搬运等，但激光切割往往要求很高的位置精度，且对小圆等小轨迹精度有很高的要求;另一方面取决于机器人的`效率，一般机器人各个轴关节运动控制速度比较慢，同时机器人手臂重量过大不适合高速运动;第三方面是机器人的刚性，刚性差的机器人抖动厉害，机器人循迹性差，而且机器人变形厉害，无法准确达到工件数模中需要切割的精确位置。因此，传统汽车行业流行的机器人在激光切割方面被客户质疑也是可以理解的。

　有着百年精密机械和高速运动控制经验的史陶比尔公司，设计领域最宽的就是汽车行业，针对汽车行业需求，史陶比尔在激光方面推行RX160L倒装方式龙门结构机器人柔性切割系统解决方案，该系统从以下几个方面有了突破：

　大尺寸机器人宽幅面。用RX160L机器人，2.05?m的球型工作区域，切割台面宽度可以达到3?m，超过昂贵的五轴机床的工作台宽度，一般汽车零部件尺寸都在RX160L倒装机器人工作区域内，有些大工件也可以通过移动平台来实现。

　手臂重量轻，刚性好。史陶比尔用整体铸造管状结构保持刚性;材料选用变形较小但重量轻的航空铸铝。RX160L机器人手臂重量只有250?kg，而欧系相同手臂的机器人要超过400?kg，非常不适合机器人柔性激光切割的需求。

　机器人的机械精度差异。机器人机械精度除了刚性差异外，最重要的差异在于机械传动的误差，而机械传动的误差主要体现在减速器上。史陶比尔用的独特专利减速系统JCS，公司将一百多年在精密机械上的经验技术成功应用于机器人上。这就是为什么史陶比尔可以在小孔切割上得到客户认可的原因。

　将五轴机床技术成功移植到机器人

　离线编程技术和自动生成工装夹具是机床行业得到推广的关键技术之一，这些技术在机器人领域的开发和成功应用，使得机器人柔性激光切割解决方案和汽车行业应用无缝链接。

　传统的机器人编程方式是在线示教编程，费时费力，特别是汽车覆盖件或者管件，需要切割的都是复杂空间曲线，示教无法达到设计要求。

　史陶比尔用ROBOTMASTER软件进行ST?UBLI RX160L机器人离线编程。ROBOTMASTER机器人离线软件可以虚拟真实的切割环境，包括机器人、激光切割工具头、工件及夹具。软件可以快速设置和优化最佳机器人切割姿态，如果系统出现干涉或者超出范围，软件会智能提示。

　通过离线软件还可以自动生动精密的工装夹具。英国PEPS离线软件是专门为全世界最精密的机器人ST?UBLI定制开发的机器人激光切割离线编程软件。它能够提供自动生成工装夹具程序，用户可以根据工件三维数模来选择工装夹具并可进行微调。

　很多集成商选用不适合激光切割的普通机器人，效率低下且效果差，影响了汽车行业用户对这个领域的认知，否定了机器人方案。史陶比尔则认为，优秀的集成商会选用高精度的机器人并将其整合到精密的系统结构中，根据不同的用户产品由基本型演化成不同的机器人柔性切割方案，可以用单机、双机或多机和平台数量之间进行组合。

　切割效率由方案及经验决定

　集成商集成能力高低决定最终切割效果和效率。德国JENOPTIK是史陶比尔的激光应用集成商，用史陶比尔定制开发的TX90激光切割专用机器人、定制轻型切割头和独有的BIM(Beam-In-Motion)技术。该设备的小孔定位精度能达到?50?m，直线速度>12?m/min。 如果产品产量比较高，JENOPTIK公司可以提供双机器设备或者多机器人解决方案。

　本地一些技术实力较强的激光切割系统集成商也在不断提高对机器人激光切割认识并不断提高集成能力。深圳大族激光在汽车行业应用的机器人激光切割解决方案中就选用了史陶比尔的机器人产品，这个系统包含两个移动工作平台，机器人在两个平台上的工件间切换，非工作的移动平台推出来进行上料。这套系统的客户是一个客车制造厂，车厂设备负责人对此非常满意，不仅切割效果好，而且效率高，双工位平台不会浪费上料的时间，目前这个客户已经购买近十台史陶比尔机器人设备。而且他们重新设计一条冲压线，用机器人柔性生产线来取代一条模具冲压线，包括过程中的物料转移也是通过机器人来完成，这条线的机器人用量可能会高达几十台。使用机器人不仅节省了成本，而且提高自动化水平，整个过程不需要人工干预。

　国内的各种车厂要初步接受机器人柔性激光切割方式还需要一定的时间，集成商需要进一步提高机器人集成能力，提高系统精度和速度，特别是系统的安全、稳定性，让汽车行业用户逐步开始批量用机器人柔性激光切割解决方案。

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汽车钣金是汽车零部件或全车整形维修的一种技术，主要应用于汽车车身，车内饰、电气、内饰以及改装和漆面补修等方面。钣金技术主要包括拆装、搭接、切割、铆接、轧制、装配等工序，其最终目的是使整车外观、结构以及抗外力能力与设计要求相符合，实现安全、稳定、高性能的功能。

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