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充气开关设备制造中的激光切割工艺 |
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newmaker |
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随着城市化进程的加快，土地资源的日益稀缺，充气开关设备由于占地面积小，不受外界环境影响，免维护及可靠性高等优势越来越得到市场的认可，其发展势头也越来越猛，市场占有率正在迅速增长。虽然充气开关设备有如此多的优势，但由于对制造设备和工艺要求很高，其发展趋势曾一度停滞不前。
随着城市化进程的加快，土地资源的日益稀缺，充气开关设备由于占地面积小，不受外界环境影响，免维护及可靠性高等优势越来越得到市场的认可，其发展势头也越来越猛，市场占有率正在迅速增长。虽然充气开关设备有如此多的优势，但由于对制造设备和工艺要求很高，其发展趋势曾一度停滞不前。
近年来由于激光设备的应运而生，使得充气开关设备的制造迈上了一个新的台阶，迎来了新的发展契机。
1 充气开关设备制造工艺分析
充气开关设备由两大部分组成：气箱和框架。图1为生产的充气开关设备。其中，气箱是充气开关设备的核心技术，其制造工艺的先进与否直接影响着开关设备的质量和性能。按照传统的工艺很难达到图样要求，就算勉强能制造出来，势必要开很多模具，且周期较长，一旦图样更改，必须重新开模，这不但导致开发周期的延长，而且也造成了不必要的经济损失，也不利于市场的开拓。
2 激光切割工艺在气箱制造中的应用
2.1 加工大尺寸高精度零件
气箱部分由不锈钢材料制成，其板厚为3mm，图2为气箱的其中一个零件图。由图可见，该零件尺寸较大且孔的数量较多，精度要求高，冲裁此种厚度的材料需要很大的冲裁力，数控压力机由于不能承受如此大的冲裁力，故不能加工。而采用传统的冲模加工不能一次成形，须分几次成形，成形后孔的精度达不到图样要求，还需对孔进行后续加工。激光切割加工薄板，其精度可控制在5μm以内，可以一次加工就达到图样要求。
2.2 加工复杂形状零件
对于某些形状复杂的零件，如图3所示为其展开图形，传统加工工艺也需要开模具经数次加工成形，利用激光切割即可一次成形。
2.4 加工带敲落孔的零件
由于工程的需要，在某些零件加工时，要预留一些孔，以防用户扩容要增加元器件而因面板上无开孔导致无法安装。但在实际操作过程中，如果把面板上的孔都开好了，用户却突然不需要了，那么开好的孔不仅影响美观且存在很大的安全隐患，如果做报废处理，再重新制作的话浪费太大。通过用激光切割可以在预留孔的位置切割一个不割断的、带微连接的孔。
如图6所示，我们习惯上把“藕断丝连”的孔叫做敲落孔(图7为敲落孔放大图)，图中的微连接宽度即为尺寸1，此宽度可根据不同材料及厚度做相应的调整，可依照经验进行调整。
开敲落孔是一个很好的解决方案，在工程中应用非常广泛。敲落孔的好处在千，它既可在需要安装元器件时把带微连接的那部分余料如撤落变成安装元器件用的通孔φD(如图8所示)，又可在不需要安装元器件时保留原样，不会产生影响美观和存在安全隐患等问题。正是因为敲落孔的这一优点，给工程设计也带来了很多方便，工程设计人员可以不用做很多方案，只要做几个典型的方案即可，因为敲落孔可以做到要哪个敲哪个，不用的留着有备无患，增加了零件的通用性和互换性，也提高了设计人员的工作效率，降低了工作强度。 
2.5 加工离压扁线近的零件
图9所示零件中的孔离压扁线很近，按照常规工艺，孔加工完成后再压扁，会造成孔变形，且会使孔的边缘凸出平面，产生毛刺，达不到设计要求。如压扁后再加工孔，增加了加工难度。现利用激光切割的扩展功能“slit”，在位于压扁线的位置上割一条很细小的工艺缝(如图10所示)，解决了这一问题且不会影响零件的外观和强度。
图9
2.6 加工特殊零件
有些零件的折弯比较不规则，比如图11所示带有斜角的折弯，通常折弯时很难靠准，就算非常有经验的师傅也很难保证一次做正确。这时我们可以利用激光切割的另一个扩展功能"marking"，在事先算好的折弯线上割出一个浅浅的折弯基淮线，类似于在钻孔时的划线工艺，只要画图时尺寸算得正确，就不会产生差错，如果批量生产的话，加工出来的零件的一致性和互换性会更好。由于折弯基准线位于零件的内侧，且没有割穿，只不过在表面有个“记号”而已，所以不会影响零件的外观和强度。
图11
当加工厚度大于10mm的厚板时，由于机床本身的局限性，如果孔径大于板厚，其加工出来的质量往往大打折扣，通常会出现孔的表面粗糙度不达标、公差不达标等现象。采用人工划线又不能保证精度，采用线切割成本又过高，此时“marking”功能又大有用武之地了，如图12所示。我们所要做的就是在需要钻孔的位置割上一个十字记号，作为以后钻孔的基准。应用此工艺后可轻松保证孔的加工精度，大大降低了加工难度和强度，节约了制造成本，降低了设备空置率。
3 结束语
以上这些激光切割工艺的应用都是在多年的实践经验中总结出来的，既可以单独应用，也可以在一个零件上多个重复地使用。当然，这些激光切割工艺不能生搬硬套地使用，在实际生产制造过程中，应该具体问题具体分析，有选择的应用，相信在以后的工作中会发掘更多、更好的关于激光切割的工艺应用方法。(end)
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(5/9/2011) |
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