一种3D激光切割机及其切边切孔高精度旋转专用工艺设备的制作方法

本发明涉及机械设计技术领域，特别涉及一种3d激光切割机的切边切孔高精度旋转专用工艺设备。本发明还涉及一种包括上述切边切孔高精度旋转专用工艺设备的3d激光切割机。

背景技术

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。

在汽车生产制造企业中，汽车配件是其中一项重要的生产环节。汽车配件(autoparts)是构成汽车整体的各个单元及服务于汽车的一种产品，汽车配件的种类繁多，按照类别可分为：发动系统，如发动机总成、滤清器、气缸及部件、连杆总成、曲轴凸轮轴、轴瓦及连杆瓦、气门及部件等；行走系统，如前桥、后桥、减震系统、悬挂系统、车架总成、汽车轮胎等；车身附件，如车壳、车门、汽车玻璃、安全气囊、汽车安全带、排气管等；转向系统，如横拉杆总成、拉杆、拉杆球头、中心拉杆、转向节、转向盘等；制动系统，如刹车片、离合器、摩擦片、空气压缩机、手刹、支架、轴头、真空加力器、刹车蹄、制动泵、制动器总成、刹车盘、abs等。

以汽车封头为例，汽车封头是一种常见的汽车配件，一般呈内凹的圆盘状或碗状，常常应用在汽车油箱或气瓶等压力容器上作为密封件使用。目前，汽车封头一般采用冲压或旋压制造而成，在成型之后还需采用修磨工艺对汽车封头进行切割边线、切割圆孔等操作。在现有技术中，对汽车封头的切边切孔操作一般由人工完成，工人将汽车封头放置于地面上，再通过高速锯片逐渐切割封头的边线或通过打孔机等对封头进行切孔等。然而，此种加工方式的效率较低，工人完成某处位置的切边或切孔后，还需手动转动或扳动封头进行位移转换，然后再进行其余位置的操作。在加工过程中，还会因为加工产生的机械振动而产生切边切孔操作误差，同时封头放置于地面上也不好操作，并且封头较重，工人若想移动或转动封头则比较费劲。

因此，如何使工人能够方便、高效地完成对工件的切边切孔加工操作，提高加工效率，减轻工人劳动负担，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种激光切割机的切边切孔高精度旋转专用工艺设备，能够使工人能够方便、高效地完成对工件的切边切孔加工操作，提高加工效率，减轻工人劳动负担，降低加工误差。本发明的另一目的是提供一种包括上述切边切孔高精度旋转专用工艺设备的激光切割机，能够代替工人自动完成对工件的切边切孔加工操作。

为解决上述技术问题，本发明提供一种3d激光切割机的切边切孔高精度旋转专用工艺设备，包括工作台、设置于所述工作台上并可垂向运动的夹紧机构，以及设置于所述工作台上并可周向旋转、用于周向定位安装工件的定位夹盘，所述夹紧机构位于所述定位夹盘的侧边，且在所述夹紧机构上设置有用于将所述定位夹盘上安装的工件从顶部压紧的压紧盘。

优选地，所述夹紧机构包括立设于所述工作台上的夹紧缸，所述压紧盘连接在所述夹紧缸的伸缩杆的末端上，且所述伸缩杆的伸缩方向垂直于所述工作台表面。

优选地，所述夹紧缸具体为气缸。

优选地，所述伸缩杆的末端上连接有朝所述定位夹盘方向横向延伸的托板，且所述压紧盘设置于所述托板上。

优选地，所述压紧盘包括环压板、可旋转地连接于所述托板底面上的连接轴、套设于所述连接轴上的衬套，以及连接于所述衬套的周向侧壁与所述环压板之间的若干根弹性辐条。

优选地，还包括立设于所述工作台上的安装座和设置于所述安装座上、沿垂向延伸的滑轨，所述夹紧缸设置于所述安装座底部，且所述托板可滑动地设置于所述滑轨上。

优选地，所述定位夹盘上沿其周向设置有若干个用于与工件的内壁抵接的顶柱，且各所述顶柱的顶部外侧表面为与工件的内壁表面弧度相同的弧形凸起；所述弧形凸起的表面上设置有摩擦涂层。

优选地，各所述顶柱均可沿所述定位夹盘的径向滑动。

优选地，还包括开设于所述工作台上的废料过孔、设置于所述工作台底部并用于接收从所述废料过孔中掉落的工件残渣的废料盒。

本发明还提供一种3d激光切割机，包括切边切孔高精度旋转专用工艺设备和设置于其侧边、用于对其上安装的工件按照预设程序进行激光加工的激光加工机器人，其中，所述切边切孔高精度旋转专用工艺设备具体为上述任一项所述的切边切孔高精度旋转专用工艺设备。

本发明所提供的3d激光切割机的切边切孔高精度旋转专用工艺设备，主要包括工作台、夹紧机构、定位夹盘和压紧盘。其中，工作台为工件(汽车封头)的主要安装位置和切边切孔工艺的操作空间，定位夹盘设置在工作台上，一般可设置在中间位置，主要用于装夹工件，并对其从周向上进行定位安装，防止其在切边切孔加工过程中产生水平位移。同时，定位夹盘自身可在工作台上周向旋转，当工件装夹完成后，可带动工件进行同步周向旋转。夹紧机构也设置在工作台上，一般可位于定位夹紧盘的一侧位置，该夹紧机构可在工作台上进行垂向运动(一般也垂直于工作台的表面)，而压紧盘就设置在夹紧机构上，可在夹紧机构的带动下进行同步垂向运动，主要用于在定位夹盘将工件装夹定位好后，垂向运动至定位夹盘上方，并从顶部压紧定位夹盘上的工件，防止其在切边切孔加工过程中产生垂向跳动。如此，本发明所提供的3d激光切割机的切边切孔高精度旋转专用工艺设备，由于工作台上定位夹盘与夹紧机构对工件的周向装夹和垂向压紧的定位作用，再加上定位夹盘在工作台可周向旋转，工人即可方便地在工作台上对工件进行切边切孔操作，并且无需手动扳动或移动工件，劳动强度降低，在定位夹盘的高速旋转下可快速完成工件上所有加工位置的加工操作，并且工件被定位夹盘和压紧盘所固定，避免机械振动对加工操作造成误差影响。本发明所提供的3d激光切割机，能够代替工人自动完成对工件的切边切孔加工操作，其有益效果如上所述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为图1中所示的夹紧机构具体结构示意图。

图3为图1中所示的定位夹盘的具体结构示意图。

其中，图1—图3中：

工作台—1，夹紧机构—2，定位夹盘—3，压紧盘—4，环压板—401，连接轴—402，衬套—403，弹性辐条—404，夹紧缸—5，伸缩杆—6，托板—7，安装座—8，滑轨—9，顶柱—10，弧形凸起—11，摩擦涂层—111，废料过孔—12，废料盒—13，伺服电机—14，控制箱—15，限位柱—16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，3d激光切割机的切边切孔高精度旋转专用工艺设备主要包括工作台1、夹紧机构2、定位夹盘3和压紧盘4。

其中，工作台1为工件(汽车封头)的主要安装位置和切边切孔工艺的操作空间，定位夹盘3设置在工作台1上，一般可设置在中间位置，主要用于装夹工件，并对其从周向上进行定位安装，防止其在切边切孔加工过程中产生水平位移。为保证定位夹盘3的周向旋转，本实施例在工作台1的底部设置了伺服电机14，能够按照上位机的控制指令控制定位夹盘3的旋转状态。

同时，定位夹盘3自身可在工作台1上周向旋转，当工件装夹完成后，可带动工件进行同步周向旋转。夹紧机构2也设置在工作台1上，一般可位于定位夹紧盘的一侧位置，该夹紧机构2可在工作台1上进行垂向运动(一般也垂直于工作台1的表面)，而压紧盘4就设置在夹紧机构2上，可在夹紧机构2的带动下进行同步垂向运动，主要用于在定位夹盘3将工件装夹定位好后，垂向运动至定位夹盘3上方，并从顶部压紧定位夹盘3上的工件，防止其在切边切孔加工过程中产生垂向跳动。

如此，本实施例所提供的3d激光切割机的切边切孔高精度旋转专用工艺设备，由于工作台1上定位夹盘3与夹紧机构2对工件的周向装夹和垂向压紧的定位作用，再加上定位夹盘3在工作台1可周向旋转，工人即可方便地在工作台1上对工件进行切边切孔操作，并且无需手动扳动或移动工件，劳动强度降低，在定位夹盘3的高速旋转下可快速完成工件上所有加工位置的加工操作，并且工件被定位夹盘3和压紧盘4所固定，避免机械振动对加工操作造成误差影响。

如图2所示，图2为图1中所示的夹紧机构具体结构示意图。

在关于夹紧机构2的一种优选实施方式中，该夹紧机构2主要包括夹紧缸5和伸缩杆6。其中，该夹紧缸5具体可为气缸或液压缸等，伸缩杆6设置在夹紧缸5上，可在其带动下进行伸缩运动。为方便压紧盘4从顶部压紧定位夹盘3上的工件，压紧盘4可连接在伸缩杆6的末端上，同时该伸缩杆6在夹紧缸5上的伸缩方向可垂直于工作台1的表面，一般可为垂向。

考虑到工件的径向尺寸比较明显并且一般为半椭圆状，为方便压紧盘4能够压紧工件的中间部分，本实施例在伸缩杆6的末端上设置了托板7。具体的，该托板7具体可为弯折板结构，其一端连接在伸缩杆6的末端，另一端可朝向定位夹盘3的圆心方向延伸，同时压紧盘4可设置在托板7的另一端上，对应着工件的所在中心位置。

在关于该压紧盘4的一种优选实施方式中，该压紧盘4具体包括环压板、连接轴、衬套和弹性辐条。其中，连接轴可旋转地连接在托板7的底面上，衬套套设在该连接轴的底端上，各根弹性辐条的一端连接在衬套的周向侧壁上，同时各根弹性辐条的另一端与环压板的周向连接。环压板主要用于与工件的表面紧密接触，并紧压在工件表面上。各根弹性辐条连接在衬套与缓压板之间，当环压板压紧工件表面时，各根弹性辐条相应地产生一定程度的弹性形变，从而增加环压板与工件表面间的压紧力和压紧程度。同时，该环压板也可具有弹性，比如硬质橡胶环板等，再加上各根弹性辐条的弹性形变，压紧盘4可适应于不同尺寸、不同形状的工件压紧作业。

进一步的，为方便夹紧机构2对压紧盘4的垂向驱动，本实施例在工作台1上增设了安装座8，并同时在安装座8上设置了滑轨9。具体的，该安装座8可立设在工作台1的一侧位置，而滑轨9可沿着工作台1的高度方向设置，一般的，该滑轨9的长度方向或延伸方向垂直于工作台1的表面(一般可为垂向)。同时，夹紧缸5可设置在安装座8的底部，其伸缩杆6可沿着滑轨9的表面滑动，而伸缩杆6的末端上连接的托板7可设置在滑轨9上，当伸缩杆6带动托板7进行伸缩时，由于滑轨9的导向作用，托板7可沿着滑轨9进行垂向运动，避免振动等造成径向偏移。

如图3所示，图3为图1中所示的定位夹盘的具体结构示意图。

在关于定位夹盘3的一种优选实施方式中，为提高装夹工件的稳定性，本实施例在定位夹盘3的周向上设置了若干个顶柱10，并且各个顶柱10的顶部外侧表面为弧形凸起11。具体的，各个顶柱10可沿着定位夹盘3的周向方向均匀分布，比如3～6个等。同时，各个顶柱10顶部设置的弧形凸起11，其表面弧度为预设弧度，具体与当前加工的工件的表面弧度相同。如此，工件在安装到定位夹盘3上后，工件可倒扣在定位夹盘3上，同时通过各个顶柱10的作用将工件顶起，并且利用各个顶柱10顶部的弧形凸起11与工件内侧壁表面紧贴，提高压紧力和紧密程度。

进一步的，本实施例在各个顶柱10的弧形凸起11上还增设了摩擦涂111，比如聚氨酯层或若干道凹凸相间的凸起等，如此，通过该摩擦涂层111的作用，当工件倒扣在定位夹盘3上时，各个顶柱10顶部的弧形凸起11的表面即可通过摩擦涂层111的作用增加两者间的摩擦力，从而进一步提高压紧力和紧固紧密程度。

另外，考虑到当工件的尺寸或规格不同时，定位夹盘3需要进行适应性变化。具体的，本实施例在定位夹盘3的外围部分沿周向设置了三个顶柱10，同时在定位夹盘3的中间部分沿周向设置了另外三个顶柱10，两处位置的各个顶柱10的具体结构可均相同，不同的是两者在定位夹盘3上的设置位置。由于两处位置的各个顶柱10所在径向距离不同，因此可以装夹两种不同半径的工件，能够适应常规的生产作业。

基于同样的考虑，为进一步扩展切边切孔工作台1对工件尺寸、规格的适应范围，本实施例中，仅在定位夹盘3的外围部分沿周向设置3～6个顶柱10，但同时，定位夹盘3在各个顶柱10所在半径方向均设置了滑槽，而各个顶柱10的底部就设置在滑槽内，并且可在滑槽内沿其长度方向(半径方向)滑动，同时搭配上紧固件等可将各个顶柱10固定在滑槽内的任意位置。如此设置，当需要装夹不同尺寸、规格的工件时，只需同时调整定位夹盘3上的各个顶柱10在径向上的位置即可。

另外，考虑到在对工件进行切边切孔操作时，会从工件上掉落很多残渣，为避免残渣的存在影响加工的正常进行，本实施例在工作台1上开设了废料过孔12，同时在工作台1的底部增设了废料盒13。如此，工件上掉落的残渣可从该废料过孔12中掉落，并由底部的废料盒13进行收集、处理。而为防止残渣从废料过孔12中掉落时四处飞溅，本实施例在废料过孔12的底部两侧设置了限位柱16，能够挡住从两侧飞溅的残渣，将其弹回至底部的废料盒13中。

此外，为方便工人控制工作台1的工况，本实施例还在工作台1的一侧设置了控制箱15，该控制箱15上设置有控制面板，可供工人随时控制各个组件的工作状态。

本发明还提供一种3d激光切割机，主要包括切边切孔高精度旋转专用工艺设备和设置在该设备侧边上的激光加工机器人。其中，该激光加工机器人内置有预设程序，能够按照预设工序对切边切孔高精度旋转专用工艺设备上的工件进行激光加工，从而代替工人自动完成对工件的切边切孔加工操作。而该切边切孔高精度旋转专用工艺设备的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。