[發明專利]一種航空鈦合金激光切割夾具及方法

有效

• 申請號: 202110617511.8
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113059289B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王軍;李光俊;高鵬;唐云洪;馬爭;胡麒麟
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K37/04;B23K26/38;B23K103/14
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

1.一種基于切割夾具的航空鈦合金激光切割方法，其特征在于：切割夾具包括底板基座（1）、至少兩個夾具定位件（2）和至少兩個零件定位件（3）；所述底板基座（1）上設置有與夾具定位件（2）一一對應的夾具定位孔（1.1），底板基座（1）的頂部設置有用于支撐鈦合金零件的型面凸起（4），型面凸起（4）上設置有與零件定位件（3）一一對應的零件定位孔（4.2）；所述底板基座（1）上設置有四個吊環（5），且該四個吊環（5）平均分布于底板基座（1）的兩側，整體呈矩形結構排列；所述型面凸起（4）的中間區域設置有鏤空結構（4.1）；激光切割方法包括安裝零件、切割仿真、零件切割和拆卸零件；

所述安裝零件具體包括以下步驟：

S11，將切割夾具安放于數控機床的切割平臺上，并確保切割夾具上的夾具定位孔（1.1）與切割平臺上的定位槽對準，然后利用夾具定位件（2）穿過夾具定位孔（1.1）后與定位槽配合，使切割夾具固定在數控機床的切割平臺上；

S12，在鈦合金板材上開設出與零件定位孔（4.2）一一對應的安裝孔，然后將鈦合金板材放置于切割夾具的型面凸起（4）上，并確保安裝孔與零件定位孔（4.2）一一對準；

S13，在每個安裝孔中放入一個零件定位件（3），并使零件定位件（3）插入相應的零件定位槽中，以將鈦合金板材固定于切割夾具上，即完成了零件的安裝；

所述切割仿真包括軟件仿真，具體包括以下步驟：

S21，基于數控機床的數控系統建立切割夾具的數模和鈦合金零件的數模；

S22，基于數控機床的數控系統建立激光切割定位坐標系；

S23，將切割夾具的數模和鈦合金零件的數模組合在一起，并結合激光切割定位坐標系編輯數控程序，通過編輯數控程序設置激光切割路線；

S24，對數控程序進行仿真分析，根據數控系統的人機交互界面查看仿真情況，判斷數控機床的激光切割頭是否根據需求的切割路線安全運行；

S25,若在仿真過程中發現問題，則表明激光切割頭沒有根據需求的切割路線安全運行，立即停止仿真，然后及時修改數控程序以解決相關問題，并回到步驟S24；若在仿真過程中沒有發現問題，則表明激光切割頭是根據需求的切割路線安全運行，等待軟件仿真結束即可；

所述零件切割：基于數控機床的數控系統啟動數控程序，使數控機床的激光切割頭沿設定的切割路線進行激光切割，直至將鈦合金零件從鈦合金板材上切割下來，數控程序自動停止運行；

所述拆卸零件：取下安裝孔中的零件定位件（3），將鈦合金零件從切割夾具上取下來，并利用鏟子清理掉零件切割時掉落在切割夾具的底板基座（1）上的熔渣。

2.如權利要求1所述一種基于切割夾具的航空鈦合金激光切割方法，其特征在于：所述零件定位件（3）包括定位銷釘（3.1）和墊片（3.2）。

3.如權利要求1所述一種基于切割夾具的航空鈦合金激光切割方法，其特征在于：所述夾具定位件（2）包括定位插銷（2.1）和襯套（2.2）。

4.如權利要求1所述一種基于切割夾具的航空鈦合金激光切割方法，其特征在于：所述步驟S22中，建立激光切割定位坐標系是選擇切割夾具數模上的三個未在一條直線上的尖點作為自定義坐標系X軸、Y軸、Z軸的方向引導點，并利用軟件自動生成激光定位坐標系。

5.如權利要求1所述一種基于切割夾具的航空鈦合金激光切割方法，其特征在于：所述步驟S23中，還包括在編輯數控程序的過程中，對于鈦合金板材的切割部位每300mm設置一個長度為1mm的微連接，并設置激光切割的各項參數及起始切割位置與切割方向。

6.如權利要求5所述一種基于切割夾具的航空鈦合金激光切割方法，其特征在于：所述步驟S25中，仿真過程中是通過數控系統的人機交互界面顯示的內容發現問題，即，通過人機交互界面顯示的內容，判斷激光切割頭是否從微連接處切割、激光切割頭是否沿順時針方向進行切割、激光切割頭與切割夾具和鈦合金是否存在碰撞以及激光切割頭的轉動角度是否超過180°。

7.如權利要求5所述一種基于切割夾具的航空鈦合金激光切割方法，其特征在于：所述切割仿真還包括軟件仿真后的現實仿真，具體包括以下步驟：

S-21，在不啟動激光切割的條件下，對數控程序進行仿真，以控制數控機床的激光切割頭根據數控程序設定的切割路線移動；

S-22，在數控程序運行控制激光切割頭移動的過程中，觀察激光切割頭是否從微連接處切割、激光切割頭是否沿順時針方向進行切割、激光切割頭與切割夾具和鈦合金是否存在碰撞以及激光切割頭的轉動角度是否超過180°；

S-23，若觀察到激光切割頭沒有從微連接處切割、激光切割頭沒有沿順時針方向進行切割、激光切割頭與切割夾具和鈦合金存在碰撞和/或激光切割頭的轉動角度超過180°，則停止數控程序的運行，及時修改數控成都后回到步驟S-21；若觀察到激光切割頭是從微連接處切割、激光切割頭是沿順時針方向進行切割、激光切割頭與切割夾具和鈦合金不存在碰撞以及激光切割頭的轉動角度未超過180°，則等待數控程序運行結束，即完成顯示仿真；

S-24，對數控程序進行仿真分析，若在仿真過程中出現問題，則立即停止仿真，然后及時修改數控程序以解決相關問題；

S-25，仿真結束后，根據數控系統的人機交互界面查看仿真結果，并根據仿真結果判斷數控機床的激光切割頭是否根據要求的切割路線安全運行，若是根據要求的切割路線安全運行，則完成軟件仿真，若不是根據要求的切割路線安全運行，則修改數控程序后回到步驟S24，直至通過仿真結果判斷出激光切割頭是根據要求的切割路線安全運行，則完成軟件仿真。