一种航空钛合金激光切割夹具及方法技术

本发明专利技术属于零件加工技术领域，具体涉及一种航空钛合金激光切割夹具及方法，包括底板基座、至少两个夹具定位件和至少两个零件定位件；所述底板基座上设置有与夹具定位件一一对应的夹具定位孔，底板基座的顶部设置有用于支撑钛合金零件的型面凸起，型面凸起上设置有与零件定位件一一对应的零件定位孔。本技术方案可基于切割夹具简单的组成结构，采用铸铝作为切割夹具的制造材料，使得切割夹具的重量较轻且强度与疲劳极限较好；型面凸起作为支撑钛合金板材的重要结构，经过打磨之后可具有光滑的表面结构，在满足支撑钛合金板材的条件下，型面凸起的表面不会发生变形，也有效避免了钛合金零件表面出现擦伤等表面质量问题。

【技术实现步骤摘要】
一种航空钛合金激光切割夹具及方法
本专利技术属于零件加工
，具体涉及一种航空钛合金激光切割夹具及方法。
技术介绍
目前钛合金的激光切割大多采用简易的拼装夹具对零件进行装夹。简易拼装夹具由于没有设置较为精准的定位模块，且没有三维数字模型，激光切割数控编程的定位坐标系主要采取提取钛合金数模的特征点进行定位，这样的定位方式存在以下缺陷：1、部分拼装切割夹具不具有与机床底面固定的功能，当零件因为特殊情况出现位置变动，将出现零件定位不精确的情况；2、简易拼装夹具与零件相接触的部位由于制造精度及表面粗糙度原因相互摩擦，导致零件表面质量较差，零件切割以后需要打磨影响零件的生产进度和交付周期；3、激光切割数控程序在切割过程之前没有进行仿真，在切割过程中容易出现超程问题，更有甚者会出现激光切割头碰撞零件、切割夹具等安全事故；4、由于大部分钛合金零件的成形方式都是在高温下采用热压模挤压成形，钛合金的成形精度与模具精度、贴模程度及零件冷却后的收缩量有关，零件的局部易识别的特征点与数模存在偏差，故采用传统定位方式的零件加工精度不高，需要多次修改程序或者更改坐标基准进行闭光试切；5、由于零件局部易识别的特征点与数模存在偏差，以零件的局部特征点作为数控编程的坐标系方向点存在着加工误差较大的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为了提高激光切割夹具在机床中的定位精度、稳定性与表面质量，提高钛合金零件的加工效率，提供一种航空钛合金激光切割夹具及方法。本专利技术具体通过以下技术方案实现：一种航空钛合金激光切割夹具（以下统称切割夹具），包括底板基座、至少两个夹具定位件和至少两个零件定位件；所述底板基座上设置有与夹具定位件一一对应的夹具定位孔，底板基座的顶部设置有用于支撑钛合金零件的型面凸起，型面凸起上设置有与零件定位件一一对应的零件定位孔。其中，型面凸起主要用于支撑钛合金零件，其形状只需不影响激光切割即可，其他没有特殊的要求。优选的，所述底板基座上设置有四个吊环，且该四个吊环平均分布于底板基座的两侧，整体呈矩形结构排列。优选的，所述型面凸起的中间区域设置有镂空结构。优选的，所述零件定位件包括定位销钉和垫片。优选的，所述夹具定位件包括定位插销和衬套。基于上述一种航空钛合金激光切割夹具，本技术方案提供一种航空钛合金激光切割方法，包括安装零件、切割仿真、零件切割、拆卸零件；所述安装零件具体包括以下步骤：S11，将切割夹具安放于数控机床的切割平台上，并确保切割夹具上的夹具定位孔与切割平台上的定位槽对准，然后利用夹具定位件穿过夹具定位孔后与定位槽配合，使切割夹具固定在数控机床的切割平台上；S12，在钛合金板材上开设出与零件定位孔一一对应的安装孔，然后将钛合金板材放置于切割夹具的型面凸起上，并确保安装孔与零件定位孔一一对准；S13，在每个安装孔中放入一个零件定位件，并使零件定位件插入相应的零件定位槽中，以将钛合金板材固定于切割夹具上，即完成了零件的安装；所述切割仿真包括软件仿真，具体包括以下步骤：S21，基于数控机床的数控系统建立切割夹具的数模和钛合金零件的数模；S22，基于数控机床的数控系统建立激光切割定位坐标系；S23，将切割夹具的数模和钛合金零件的数模组合在一起，并结合激光切割定位坐标系编辑数控程序，通过编辑数控程序设置激光切割路线；S24，对数控程序进行仿真分析，根据数控系统的人机交互界面查看仿真情况，判断数控机床的激光切割头是否根据需求的切割路线安全运行；S25，若在仿真过程中发现问题，则表明激光切割头没有根据需求的切割路线安全运行，立即停止仿真，然后及时修改数控程序以解决相关问题，并回到步骤S24；若在仿真过程中没有发现问题，则表明激光切割头是根据需求的切割路线安全运行，等待软件仿真结束即可；所述零件切割：基于数控机床的数控系统启动数控程序，使数控机床的激光切割头沿设定的切割路线进行激光切割，直至将钛合金零件从钛合金板材上切割下来，数控程序自动停止运行；所述拆卸零件：取下安装孔中的零件定位件，将钛合金零件从切割夹具上取下来，并利用铲子清理掉零件切割时掉落在切割夹具的底板基座上的熔渣。优选的，所述步骤S22中，建立激光切割定位坐标系是选择切割夹具数模上的三个未在一条直线上的尖点作为自定义坐标系X轴、Y轴、Z轴的方向引导点，并利用软件自动生成激光定位坐标系。优选的，所述步骤S23中，还包括在编辑数控程序的过程中，对于钛合金板材的切割部位每300mm设置一个长度为1mm的微连接，并设置激光切割的各项参数及起始切割位置与切割方向。优选的，所述步骤S25中，仿真过程中是通过数控系统的人机交互界面显示的内容发现问题，即，通过人机交互界面显示的内容，判断激光切割头是否从微连接处切割、激光切割头是否沿顺时针方向进行切割、激光切割头与切割夹具和钛合金是否存在碰撞以及激光切割头的转动角度是否超过180°。优选的，所述切割仿真还包括在软件仿真的步骤S25完成后进行现实仿真，现实仿真具体包括以下步骤：S31，在不启动激光切割的条件下，对数控程序进行仿真，以控制数控机床的激光切割头根据数控程序设定的切割路线移动；S32，在数控程序运行控制激光切割头移动的过程中，观察激光切割头是否从微连接处切割、激光切割头是否沿顺时针方向进行切割、激光切割头与切割夹具和钛合金是否存在碰撞以及激光切割头的转动角度是否超过180°；S33，若观察到激光切割头没有从微连接处切割、激光切割头没有沿顺时针方向进行切割、激光切割头与切割夹具和钛合金存在碰撞和/或激光切割头的转动角度超过180°，则停止数控程序的运行，及时修改数控成都后回到步骤S-21；若观察到激光切割头是从微连接处切割、激光切割头是沿顺时针方向进行切割、激光切割头与切割夹具和钛合金不存在碰撞以及激光切割头的转动角度未超过180°，则等待数控程序运行结束，即完成显示仿真；S34，对数控程序进行仿真分析，若在仿真过程中出现问题，则立即停止仿真，然后及时修改数控程序以解决相关问题；S35，仿真结束后，根据数控系统的人机交互界面查看仿真结果，并根据仿真结果判断数控机床的激光切割头是否根据要求的切割路线安全运行，若是根据要求的切割路线安全运行，则完成软件仿真，若不是根据要求的切割路线安全运行，则修改数控程序后回到步骤S24，直至通过仿真结果判断出激光切割头是根据要求的切割路线安全运行，则完成软件仿真本技术方案带来的有益效果：1）本技术方案可基于切割夹具简单的组成结构，采用铸铝作为切割夹具的制造材料，使得切割夹具的重量较轻且强度与疲劳极限较好；型面凸起作为支撑钛合金板材的重要结构，可采用数控机床加工而成，经过打磨之后表面粗糙度可以达到Ra6.3以内，硬度可以达到51HR，在满足支撑钛合金板材的条件下，型面凸起的表面不会发生变形，也有效避免了钛合金零件表面出现擦伤等表面质量问题。2）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空钛合金激光切割夹具，其特征在于：包括底板基座（1）、至少两个夹具定位件（2）和至少两个零件定位件（3）；所述底板基座（1）上设置有与夹具定位件（2）一一对应的夹具定位孔（1.1），底板基座（1）的顶部设置有用于支撑钛合金零件的型面凸起（4），型面凸起（4）上设置有与零件定位件（3）一一对应的零件定位孔（4.2）。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空钛合金激光切割夹具，其特征在于：包括底板基座（1）、至少两个夹具定位件（2）和至少两个零件定位件（3）；所述底板基座（1）上设置有与夹具定位件（2）一一对应的夹具定位孔（1.1），底板基座（1）的顶部设置有用于支撑钛合金零件的型面凸起（4），型面凸起（4）上设置有与零件定位件（3）一一对应的零件定位孔（4.2）。


2.如权利要求1所述一种航空钛合金激光切割夹具，其特征在于：所述底板基座（1）上设置有四个吊环（5），且该四个吊环（5）平均分布于底板基座（1）的两侧，整体呈矩形结构排列。


3.如权利要求1所述一种航空钛合金激光切割夹具，其特征在于：所述型面凸起（4）的中间区域设置有镂空结构（4.1）。


4.如权利要求1所述一种航空钛合金激光切割夹具，其特征在于：所述零件定位件（3）包括定位销钉（3.1）和垫片（3.2）。


5.如权利要求1所述一种航空钛合金激光切割夹具，其特征在于：所述夹具定位件（2）包括定位插销（2.1）和衬套（2.2）。


6.一种航空钛合金激光切割方法，其特征在于：包括安装零件、切割仿真、零件切割、拆卸零件；
所述安装零件具体包括以下步骤：
S11，将切割夹具安放于数控机床的切割平台上，并确保切割夹具上的夹具定位孔（1.1）与切割平台上的定位槽对准，然后利用夹具定位件（2）穿过夹具定位孔（1.1）后与定位槽配合，使切割夹具固定在数控机床的切割平台上；
S12，在钛合金板材上开设出与零件定位孔（4.2）一一对应的安装孔，然后将钛合金板材放置于切割夹具的型面凸起（4）上，并确保安装孔与零件定位孔（4.2）一一对准；
S13，在每个安装孔中放入一个零件定位件（3），并使零件定位件（3）插入相应的零件定位槽中，以将钛合金板材固定于切割夹具上，即完成了零件的安装；
所述切割仿真包括软件仿真，具体包括以下步骤：
S21，基于数控机床的数控系统建立切割夹具的数模和钛合金零件的数模；
S22，基于数控机床的数控系统建立激光切割定位坐标系；
S23，将切割夹具的数模和钛合金零件的数模组合在一起，并结合激光切割定位坐标系编辑数控程序，通过编辑数控程序设置激光切割路线；
S24，对数控程序进行仿真分析，根据数控系统的人机交互界面查看仿真情况，判断数控机床的激光切割头是否根据需求的切割路线安全运行；
S25，若在仿真过程中发现问题，则表明激光切割头没有根据需求的切割路线安全运行，立即停止仿真，然后及时修改数控程序以解决相关问题，并回到步骤S24；若在仿真过程中没有发现问题，则表明激光切割头是根据需求的切割路线安全运行，等待软件仿真结束即可；
所述零件切割：基于数控机床的数控系统启动数控程序，使数控机床的激光切割头沿设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李光俊，高鹏，唐云洪，马争，胡麒麟，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51