CN113510387A - 一种激光切割工装的开发方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光切割技术领域，公开了一种激光切割工装的开发方法和装置，所述方法包括：获取待切割零件的3D模型；获取待切割零件的待切割面和工装支持面；在工装支持面生成包括第一线段的第一框线，将第一框线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；将第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到第二平面，第二平面与工装支持面的交线记为第一交线；获取第二平面中第一交线和第一线段所形成第三平面，将多个所述第三平面所组成的几何体作为第一工装。有益效果：第一工装由第二框线向工装支持面拉伸生成的第三平面组成，第一工装所包括的第三平面可以贴合零件工装支持面的形状，实现对零件的定位和固定。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种激光切割工装的开发方法和装置。
背景技术
在对零件激光切割的过程中，需要将待切割零件进行固定，现有技术中往往使用夹具对待切割零件进行固定，但是采用夹具固定时每次切割完成一个零件都需要打开夹具并重新固定下一个待切割零件，这个过程繁琐复杂且需要根据零件的特征设计相应的夹具，不仅开发时间长，而且在流水线切割中，使用夹具进行固定也需要更长时间的定位才能开始进行切割，这降低了激光切割流水线切割零件的效率。
因此为了解决夹具固定激光切割零件过程中，夹具开发慢，流水线切割时需要较长时间进行定位的问题，本发明提出了一种用于制作在激光切割过程中对待切割零件进行固定和定位的工装的开发方法和装置。
发明内容
本发明的目的是：提供一种制作在激光切割过程中对待切割零件进行固定和定位的工装的开发方法和装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种激光切割工装的开发方法，包括：
获取待切割零件的3D模型。
获取3D模型中待切割零件的待切割面，并根据待切割面获取与待切割面相对应的工装支持面。
在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，所述第一框线的范围不超出零件的3D模型在工装支持面的轮廓。
将第一框线沿垂直于工装支持面的第一轴线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；所述第一操作平面的平移方向为待切割面指向工装支持面的方向。
将第二框线中的每一个第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到若干个平行第一轴线的第二平面，所述每个第二平面与3D模型在工装支持面的交线记为第一交线；每个第二线段对应一个第二平面和一个第一交线。
根据每个第二线段与其对应的第一交线所形成的平面，获取每个第二平面中的第三平面；将多个所述第三平面所组成的几何体作为所述待切割零件的第一工装。
进一步的，所述开发方法还包括，对第一工装进行工装模型优化，所述工装模型优化包括：对第一工装进行卡槽偏移量、宽度、高度、倒角角度、半径、配合间隙的参数配置，经过工装模型优化后得到第二工装。
进一步的，所述开发方法还包括，将第二工装所包括的多个经过工装模型优化的第三平面进行排版加工组装得到所需的第三工装。
进一步的，所述在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，具体为：
调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图。
根据零件的3D模型在工装支持面正视图的轮廓确定第一线段的第一范围。
根据第一范围内的凹槽结构设定第一线段交点的位置。
根据第一范围和第一交点的位置生产第一框线。
进一步的，所述工装支持面和第一操作平面之间的距离为第一距离，所述第一距离大于零件厚度的二分之一。
进一步的，所述获取待切割零件的3D模型，具体为：
将建立好的3D模型导入到绘图软件中，或在绘图软件中直接绘制待切割零件的3D模型。
进一步的，所述绘图软件包括CATIA软件。
本发明还公开了一种用于激光切割工装的开发装置，包括第一获取模块、第二获取模块、第一生成模块、第二生成模块、第三生成模块、第四生成模块。
所述第一获取模块，用于获取待切割零件的3D模型。
所述第二获取模块，用于获取3D模型中待切割零件的待切割面并根据待切割面获取与待切割面相对应的工装支持面。
所述第一生成模块，用于在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，所述第一框线的范围不超出零件的3D模型在工装支持面的轮廓。
所述第二生成模块，用于将第一框线沿垂直于工装支持面的第一轴线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；所述第一操作平面的平移方向为待切割面指向工装支持面的方向。
所述第三生成模块，用于将第二框线中的每一个第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到若干个平行第一轴线的第二平面，所述每个第二平面与3D模型在工装支持面的交线记为第一交线；每个第二线段对应一个第二平面和一个第一交线。
所述第四生成模块，用于根据每个第二线段与其对应的第一交线所形成的平面，获取每个第二平面中的第三平面；将多个所述第三平面所组成的几何体作为所述待切割零件的第一工装。
进一步的，所述开发装置还包括模型优化模块；
所述模型优化模块，用于对第一工装进行工装模型优化，所述工装模型优化包括：对第一工装进行卡槽偏移量、宽度、高度、倒角角度、半径、配合间隙的参数配置，经过工装模型优化后得到第二工装。
进一步的，在开发装置中，所述在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，具体为：
调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图。
根据零件的3D模型在工装支持面正视图的轮廓确定第一线段的第一范围。
根据第一范围内的凹槽结构设定第一线段交点的位置。
根据第一范围和第一交点的位置生产第一框线。
本发明实施例中公开的一种激光切割工装的开发方法和装置与现有技术相比，其有益效果在于：根据工装支持面生成第一工装，可以实现在激光切割过程中对零件的定位和固定；第一工装由第二框线向工装支持面拉伸生成的第三平面组成，第一工装所包括的第三平面可以贴合零件工装支持面的形状，更好的实现对零件的定位和固定；采用本发明的工装开发方法，开发简单高效且实用，不必制作零件夹具，在零件切割过程中不必进行夹具的打开和锁紧以及锁紧后的定位过程，因此本发明生成的第一工装更加适合激光切割流水线的作业。
附图说明
图1是本发明实施例中一种激光切割工装的开发方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中一种激光切割工装的开发装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
参照附图1，本发明提供了一种激光切割工装的开发方法，用于开发在激光切割过程中对零件进行定位和固定的工装，主要包括如下步骤：
步骤S1，获取待切割零件的3D模型。
步骤S2，获取3D模型中待切割零件的待切割面，并根据待切割面获取与待切割面相对应的工装支持面。
步骤S3，在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，所述第一框线的范围不超出零件的3D模型在工装支持面的轮廓。
步骤S4，将第一框线沿垂直于工装支持面的第一轴线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；所述第一操作平面的平移方向为待切割面指向工装支持面的方向。
步骤S5，将第二框线中的每一个第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到若干个平行第一轴线的第二平面，所述每个第二平面与3D模型在工装支持面的交线记为第一交线；每个第二线段对应一个第二平面和一个第一交线。
步骤S6，根据每个第二线段与其对应的第一交线所形成的平面，获取每个第二平面中的第三平面；将多个所述第三平面所组成的几何体作为所述待切割零件的第一工装。
在步骤S1中，所述获取待切割零件的3D模型，具体为：将建立好的3D模型导入到绘图软件中，或在绘图软件中直接绘制待切割零件的3D模型。所述绘图软件包括CATIA软件。
在本实施例中，本领域技术人员可以根据需要从不同途径获取零件的3D模型，并且可以采用相应的绘图软件实行本发明公开的技术方案。本发明所公开的CATIA软件只是众多实施方式中的一种而并非对本发明实施的必要方式。
在步骤S2中，获取3D模型中待切割零件的待切割面，并根据待切割面获取与待切割面相对应的工装支持面；由于零件在激光切割过程中的切割是确定的，因此可以知晓零件3D模型中那些面是待切割面，确定待切割面后，为了最大限度的支撑零件，不影响零件的切割，一般选取待切割面的相对面作为工装支持面。所述工装支持面的选择还应当结合待切割零件的具体特征和切割流程进行综合考虑，所述待切割面的相对面一般为常规选择。
在本实施例中，当确定待切割面后，需要确定工装支撑面，由于有些零件的尺寸较大，生成一个较大尺寸的工装并不经济且不易加工，因此在选择工装支撑面时可以选择多个较小的子工装支撑面，如选择两个子工装支撑面、三个子工装支撑面等。可知在步骤S2中，所述工装支撑面包括多个子工装支撑面，且在每个子工装支撑面内都生成相应的子第一框线，并根据子第一框线生成相应的子第一工装。
在步骤S3中，所述在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，具体为：调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图。根据零件的3D模型在工装支持面正视图的轮廓确定第一线段的第一范围。根据第一范围内的凹槽结构设定第一线段交点的位置。根据第一范围和第一交点的位置生产第一框线。
在本实施例中所述调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图，在CATIA软件中的一种可选的实施方式为：1.打开软件，导入零件的3D模型，将屏幕视图切换成前视图，并显示坐标***；2.换将零件3D模型旋转至中心处平行于水平面；3.换将零件3D模型旋转至中心并移到原点；4.换将屏幕视图切换到俯视图，将作图平面切换到屏幕视图。本领域技术人员可以根据实际实用的绘图软件通过调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图，并在此正视图上进行后续的操作。
在本实施例中，为了最大限度的支持和定位零件，且设计的工装不影响激光切割过程，因此需要对第一框线的范围进行限定，一般情况下第一框线的范围不超过所述的第一范围。
在本实施例中，为了使生成的工装更好的对零件进行定位和支撑需要结合工装支撑面的一些特征生成工装。在本实施例中结合了工装支撑面的凹槽结构作为第一限定的交点，然后结合交点和第一范围绘制第一框线。本领域技术人员，在设置交点时，不仅可以考虑凹槽结构，也可以考虑零件的凸起结构或其它特殊结构，只要这些结构有利于进行定位和固定。
在步骤S4中，将第一框线沿垂直于工装支持面的第一轴线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；所述第一操作平面的平移方向为待切割面指向工装支持面的方向。在本实施例中，对技术方案进一步优化，所述工装支持面和第一操作平面之间的距离为第一距离，所述第一距离大于零件厚度的二分之一。可以避免生成的工装与零件发生重叠。
在步骤S5中，第二框线中每个第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到若干个平行第一轴线的第二平面，所述每个第二平面与3D模型在工装支持面的交线记为第一交线；每个第二线段对应一个第二平面和一个第一交线。进行平面拉伸后，第一交线和第二线段在第二平面内围成的平面为第三平面。
在步骤S6中，根据每个第二线段与其对应的第一交线所形成的平面，获取每个第二平面中的第三平面；将多个所述第三平面所组成的几何体作为所述待切割零件的第一工装。第一工装包括的多个第三平面，且每个第三平面中对应第一交线的位置可以很好的贴合待切割零件的形状，更好的进行支撑和定位，同时第一工装在生成时尽可能大的选取了第一范围，可以更好的进行支撑保证支撑的稳定性。
在本实施例中，所述开发方法还包括，对第一工装进行工装模型优化，所述工装模型优化包括：对第一工装进行卡槽偏移量、宽度、高度、倒角角度、半径、配合间隙的参数配置，经过工装模型优化后得到第二工装。可以根据软件自带的功能模块或自行设计相应的优化模块对第一工装进行优化，使优化生成的第二工装可以更好的对待切割零件进行定位和支撑。
在本实施例中，所述开发方法还包括，将第二工装所包括的多个经过工装模型优化的第三平面进行排版加工组装得到所需的第三工装。在本实施例中，可以对多个第三平面进行编号，然后再进行排版，方便后续根据编号对第三工装进行组装。
实施例2：
在实施例1的基础上，本发明还公开了一种激光切割工装的开发装置，包括第一获取模块101、第二获取模块102、第一生成模块103、第二生成模块104、第三生成模块105、第四生成模块106。
所述第一获取模块101，用于获取待切割零件的3D模型。
所述第二获取模块102，用于获取3D模型中待切割零件的待切割面并根据待切割面获取与待切割面相对应的工装支持面。
所述第一生成模块103，用于在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，所述第一框线的范围不超出零件的3D模型在工装支持面的轮廓。
所述第二生成模块104，用于将第一框线沿垂直于工装支持面的第一轴线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；所述第一操作平面的平移方向为待切割面指向工装支持面的方向。
所述第三生成模块105，用于将第二框线中的每一个第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到若干个平行第一轴线的第二平面，所述每个第二平面与3D模型在工装支持面的交线记为第一交线；每个第二线段对应一个第二平面和一个第一交线。
所述第四生成模块106，用于根据每个第二线段与其对应的第一交线所形成的平面，获取每个第二平面中的第三平面；将多个所述第三平面所组成的几何体作为所述待切割零件的第一工装。
在本实施中，所述开发装置还包括模型优化模块107；
所述模型优化模块107，用于对第一工装进行工装模型优化，所述工装模型优化包括：对第一工装进行卡槽偏移量、宽度、高度、倒角角度、半径、配合间隙的参数配置，经过工装模型优化后得到第二工装。
在本实施例中，所述在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，具体为：
调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图。
根据零件的3D模型在工装支持面正视图的轮廓确定第一线段的第一范围。
根据第一范围内的凹槽结构设定第一线段交点的位置。
根据第一范围和第一交点的位置生产第一框线。
由于实施例2是在实施1的基础上撰写的，因此对于一些实施例2和实施例1共有的技术特征这里不在赘述。
综上，本发明实施例提供了一种激光切割工装的开发方法和装置，有益效果：根据工装支持面生成第一工装，可以实现在激光切割过程中对零件的定位和固定；第一工装由第二框线向工装支持面拉伸生成的第三平面组成，第一工装所包括的第三平面可以贴合零件工装支持面的形状，更好的实现对零件的定位和固定；采用本发明的工装开发方法，开发简单高效且实用，不必制作零件夹具，在零件切割过程中不必进行夹具的打开和锁紧以及锁紧后的定位过程，因此本发明生成的第一工装更加适合激光切割流水线的作业。。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种激光切割工装的开发方法，其特征在于，包括：
获取待切割零件的3D模型；
获取3D模型中待切割零件的待切割面，并根据待切割面获取与待切割面相对应的工装支持面；
在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，所述第一框线的范围不超出零件的3D模型在工装支持面的轮廓；
将第一框线沿垂直于工装支持面的第一轴线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；所述第一操作平面的平移方向为待切割面指向工装支持面的方向；
将第二框线中的每一个第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到若干个平行第一轴线的第二平面，所述每个第二平面与3D模型在工装支持面的交线记为第一交线；每个第二线段对应一个第二平面和一个第一交线；
根据每个第二线段与其对应的第一交线所形成的平面，获取每个第二平面中的第三平面；将多个所述第三平面所组成的几何体作为所述待切割零件的第一工装。
2.根据权利要求1所述的一种激光切割工装的开发方法，其特征在于，所述开发方法还包括，对第一工装进行工装模型优化，所述工装模型优化包括：对第一工装进行卡槽偏移量、宽度、高度、倒角角度、半径、配合间隙的参数配置，经过工装模型优化后得到第二工装。
3.根据权利要求2所述的一种激光切割工装的开发方法，其特征在于，所述开发方法还包括，将第二工装所包括的多个经过工装模型优化的第三平面进行排版加工组装得到所需的第三工装。
4.根据权利要求1所述的一种激光切割工装的开发方法，其特征在于，所述在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，具体为：
调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图；
根据零件的3D模型在工装支持面正视图的轮廓确定第一线段的第一范围；
根据第一范围内的凹槽结构设定第一线段交点的位置；
根据第一范围和第一交点的位置生产第一框线。
5.根据权利要求1所述的一种激光切割工装的开发方法，其特征在于，所述工装支持面和第一操作平面之间的距离为第一距离，所述第一距离大于零件厚度的二分之一。
6.根据权利要求1所述的一种激光切割工装的开发方法，其特征在于，所述获取待切割零件的3D模型，具体为：
将建立好的3D模型导入到绘图软件中，或在绘图软件中直接绘制待切割零件的3D模型。
7.根据权利要求6所述的一种激光切割工装的开发方法，其特征在于，所述绘图软件包括CATIA软件。
8.一种激光切割工装的开发装置，其特征在于，包括第一获取模块、第二获取模块、第一生成模块、第二生成模块、第三生成模块、第四生成模块；
所述第一获取模块，用于获取待切割零件的3D模型；
所述第二获取模块，用于获取3D模型中待切割零件的待切割面并根据待切割面获取与待切割面相对应的工装支持面；
所述第一生成模块，用于在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，所述第一框线的范围不超出零件的3D模型在工装支持面的轮廓；
所述第二生成模块，用于将第一框线沿垂直于工装支持面的第一轴线平移到第一操作平面，在第一操作平面得到包括若干第二线段的第二框线；所述第一操作平面的平移方向为待切割面指向工装支持面的方向；
所述第三生成模块，用于将第二框线中的每一个第二线段向工装支持面进行平面拉伸，得到若干个平行第一轴线的第二平面，所述每个第二平面与3D模型在工装支持面的交线记为第一交线；每个第二线段对应一个第二平面和一个第一交线；
所述第四生成模块，用于根据每个第二线段与其对应的第一交线所形成的平面，获取每个第二平面中的第三平面；将多个所述第三平面所组成的几何体作为所述待切割零件的第一工装。
9.根据权利要求8所述的一种激光切割工装的开发装置，其特征在于，所述开发装置还包括模型优化模块；
所述模型优化模块，用于对第一工装进行工装模型优化，所述工装模型优化包括：对第一工装进行卡槽偏移量、宽度、高度、倒角角度、半径、配合间隙的参数配置，经过工装模型优化后得到第二工装。
10.根据权利要求8所述的一种激光切割工装的开发装置，其特征在于，所述在工装支持面内生成包括若干第一线段的第一框线，具体为：
调整视角或3D模型的位置获取工装支持面的正视图；
根据零件的3D模型在工装支持面正视图的轮廓确定第一线段的第一范围；
根据第一范围内的凹槽结构设定第一线段交点的位置；
根据第一范围和第一交点的位置生产第一框线。
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