CN114713977A - 一种激光切割加工定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光切割加工定位装置及方法，加工定位装置包括可调节支撑面积的支撑架，加工工件支撑在所述支撑架上，在所述支撑架的边缘处安装有多个用于标定加工工件多个轮廓点坐标位置的轮廓标定装置，所述轮廓标定装置标定后定位在轮廓点坐标位置处作为加工工件的定位基准。本发明结构简单，操作方便，定位精度高，可大幅提升加工效率和加工质量，且通用性强，制造成本低。

Description

一种激光切割加工定位装置及方法

技术领域

本发明属于车辆制造技术领域，特别涉及一种激光切割加工定位装置及方法。

背景技术

在对铁路客车、地铁、动车上的零部件进行加工制造过程中，目前常采用激光切割机与定位工装配合的方法，来完成加工件的开孔、开口及压型后修边等加工作业。在进行激光切割作业时，零部件在加工过程中需要稳定定位，用以保证切割位置的准确性。

目前一般采用专用的定位工装进行定位，因为零部件的外形轮廓不规则，因此，在切割不同种类的零部件时，需要使用不同的定位工装，这样就需要车辆制造企业储备大量的定位工装，不但使企业的工装投入成本较大，而且也占用了企业大量的生产空间，在更换定位工装时，也不方便拆卸和安装，维护成本高，影响加工效率，造成大量人力资源浪费、物料资源浪费及存储浪费的浪费，同时，由于定位工装的结构限制，使零部件切割定位不够精确，特别是外形轮廓较为复杂的零部件，使加工件定位不够精确，造成返工返修的浪费。现有的加工定位方式，已不能满足智能化、柔性化、精细化以及提质增效的要求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，提供一种结构简单，操作方便，定位精度高，可大幅提升加工效率和加工质量，且通用性强，制造成本低的激光切割加工定位装置及方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种激光切割加工定位装置，包括可调节支撑面积的支撑架，加工工件支撑在所述支撑架上，在所述支撑架的边缘处安装有多个用于标定加工工件多轮廓点坐标位置的轮廓标定装置，所述轮廓标定装置标定后定位在轮廓点坐标位置处作为加工工件的定位基准。

进一步，所述轮廓标定装置标定加工工件轮廓点的坐标位置是通过与第一个加工工件的轮廓点接触获得。

进一步，所述支撑架包括底板以及安装在底板上的相互平行的固定立板和多个沿X向移动的移动立板，所述固定立板安装于所述底板的一侧，多个所述移动立板位于所述固定立板的同侧，所述移动立板通过移动机构安装在所述底板上。

进一步，不同的所述移动立板分别对应连接有不同的移动机构，在所述移动立板上开设有用于避让与其余所述移动立板连接的移动机构的开口槽；

或，多个所述移动立板平行排列连接在相同所述移动机构上。

进一步，所述移动机构包括多个沿X向延伸的平行滑轨，在每个所述滑轨上滑动安装有一个或多个滑块，在每个所述滑块上安装有L形的连接板，所述连接板的底边与滑块固定连接，所述连接板的侧边与对应的所述移动立板固定连接。

进一步，所述轮廓标定装置安装在所述固定立板的一侧，并沿Y向呈直线排布，所述轮廓标定装置和移动立板分设在所述固定立板的两侧。

进一步，所述轮廓标定装置包括进给千分尺和与进给千分尺连接的顶针，所述顶针的前端部抵靠在加工工件的轮廓点上实现坐标位置的标定。

进一步，所述固定立板高于移动立板，在所述固定立板上对应每个所述顶针开有开口，所述顶针穿过开口向加工工件方向伸出，所述顶针从所述移动立板的上方伸出。

进一步，在所述底板上还安装有端部横板，所述端部横板安装在所述移动立板的一端并与所述固定立板和移动立板垂直，在所述端部横板朝向加工工件的侧表面上设置有端部定位结构，加工工件的端部抵靠在所述端部定位结构上实现端部定位。

进一步，所述端部定位结构为可拆卸安装的定位块，在所述端部横板上沿X向排列有多个定位孔，所述定位块可选择地与不同定位孔安装实现端部定位位置的调节。

进一步，在所述底板上安装有用于与激光设备固有结构进行固定的固定结构。

进一步，所述固定结构为安装在所述底板上的一个或多个定位环，所述定位环套装于激光设备固有的一个或多个定位柱上。

进一步，在所述底板上设置有多个满足直线度要求的定位座，多个所述定位座沿Y向排布，所述固定立板紧靠所述定位座固定安装。

本发明的另一个技术方案是：

一种采用如上所述的激光切割加工定位装置的加工定位方法，包括如下步骤：

S1、根据加工工件尺寸，调节支撑架的支撑面积并固定；

S2、将第一个加工工件放置在支撑架上；

S3、操作多个轮廓标定装置，分别与第一个加工工件的多个轮廓点接触，标定第一个加工工件多个轮廓点的坐标位置，标定后将轮廓标定装置定位在轮廓点坐标位置处作为后续具有相同形状的加工工件的定位基准；

S4、完成第一个加工工件的加工作业，取下第一个加工工件，保持轮廓标定装置的标定坐标位置；

S5、将第二个需要加工的工件，放置在支撑架上，并将加工工件对应的轮廓点与相应的轮廓标定装置抵接，完成第二加工工件的定位，对加工工件进行加工作业；

S6、重复步骤S5，直到加工完成所有相同形状的加工工件。

进一步，在步骤S3中还包括端部定位的步骤，确定第一个加工工件的一个端点作为端部定位点，利用端部定位结构与该端点抵接实现端部定位。

综上内容，本发明所提供的一种激光切割加工定位装置及方法，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明利用可调节支撑面积的支撑架支撑加工工件，同时利用多个轮廓标定装置对加工工件的多个轮廓点的坐标位置进行精确标定，不但装置的整体结构简单，操作方便，而且定位精度高，可大幅提升定位切割效率，同时也提升了切割精度和一次性合格率。

(2)本发明利用多个轮廓标定装置与第一个加工工件的轮廓点接触即实现了所有具有相同形状的加工工件的加工定位，在一个装置上可以实现不同外轮廓，不同长、宽、厚度的成型件的切割辅助定位及支撑，通用性强，有利于大幅降低制造成本，解决了铁路客车、地铁、动车不同下料成型件激光切割(开孔、开口、压型后修边等)时需要一对一制备专用的辅助定位工装的问题，彻底消除了材料、人工、费用、存储、运输等的浪费问题。

(3)本发明利用轮廓标定装置标定的轮廓点坐标位置与端部定位结构配合，可以确保后续同种加工工件的加工位置完全一致，有利于确保具有相同形状尺寸的加工工件切割作业的统一性，提升切割精度和一次性合格率，确保同批次加工工件的加工质量。

(4)本发明采用进给千分尺配合顶针定位加工工件的边缘轮廓，定位方式简单，操作方便，进给千分尺可高精度调整顶针的移动距离，可保证对不同边缘轮廓的工件精准定位，有利于确保激光程序相同，保证同种加工工件的激光切割保持完全一致，保证同种工件定位、激光切割的统一性。通过底板上一侧增加多组千分尺与顶针组合，精准调整伸缩量。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明加工定位装置结构示意图；

图2是图1的Ⅰ局部放大图；

图3是图1的主视图；

图4是图3的侧视图。

如图1至图4所示，支撑架1，底板11，固定立板12，移动立板13，移动机构14，滑轨141，滑块142，开口槽15，连接板16，开口17；

轮廓标定装置2，进给千分尺21，顶针22；

定位环3，定位座4，定位座5，加强筋6，减重开口7；

端部横板8，定位孔81，端部定位结构9，定位块91。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图4所示，本发明提供的一种激光切割加工定位装置，包括支撑架1和多个轮廓标定装置2，加工工件(图中未示出)支撑在支撑架1上。

其中，支撑架1优选采用可调节支撑面积的结构，用以方便针对不同尺寸大小加工工件的支撑。多个轮廓标定装置2安装在支撑架1的边缘处，用于标定加工工件多轮廓点坐标位置，轮廓标定装置2标定后即定位在轮廓点坐标位置处，作为后续具有相同形状和尺寸的加工工件的定位基准。

本实施例中，优选，轮廓标定装置2标定轮廓点坐标位置是通过与第一个加工工件的多个轮廓点接触获得的，无需预先进行设计、计算等，标定方式简单方便而且精准，可以确保具有相同形状尺寸的加工工件切割作业的统一性，有利于提升切割精度和一次性合格率，确保同批次加工工件的加工质量。同时，此种标定方式，可根据加工工件的轮廓形状尺寸随时调节，在一个装置上即可实现具有不同外轮廓、不同长、宽、厚度的成型加工工件切割辅助定位要求，通用性强。

具体地，本实施例中，支撑架1包括底板11以及安装在底板11上的相互平行的固定立板12和多个沿X向移动的移动立板13，固定立板12移动立板13均沿Y向延伸安装，固定立板12安装于底板11的一侧。多个移动立板13位于固定立板12的同侧。移动立板13分别通过移动机构14安装在底板11上，通过调节移动立板13与固定立板12之间的间距以及各移动立板13之间的间距，即可调节该支撑架1的支撑面积，无论加工工件的长度、宽度、厚度、形状如何，都可以稳定支撑在该支撑架1上。

本实施例中，优选采用一个固定立板12和两个移动立板13。两个移动立板13分别对应连接有不同的移动机构14，即两个移动立板13分别沿不同的移动机构14滑动。本实施例中，每个移动立板13都连接有两组移动机构14，在底板11上平行安装有四组移动机构14，至少在最外侧的移动立板13上开设有用于避让与另一个移动立板13连接的移动机构14的开口槽15，用以方便任意调节两个移动立板13之间的间距，不受移动机构14结构的限制。

本实施例中，移动机构14包括四个沿X向延伸的滑轨141，在每个滑轨141上滑动安装有一个滑块142，在每个滑块142上安装有一个L形的连接板16，连接板16的底边与滑块142固定连接，连接板16的侧边与移动立板13固定连接，这样可以保证移动立板13可以垂直于底板11稳定固定在底板11上。其中两个滑轨141用于与靠近固定立板12一侧的移动立板13连接，另两个滑轨141用于与外侧的另一个移动立板13连接，与不同移动立板13连接的滑轨141相交错设置，用以保证每个移动立板13都能稳定支撑。滑块142与滑轨141之间通过顶紧螺栓(图中未示出)固定，用以将移动立板13的位置固定。

当然，在底板11上也可以设置两组或多组平行的移动机构14，两个移动立板13同时平行排列连接在该两组或多组移动机构14上，两个移动立板13沿相同的移动机构14滑动。每个滑轨141上安装的滑块142数量与移动立板13的数量匹配，即在每个滑轨141上滑动安装有两个滑块142，两个滑块142分别与两个移动立板13固定连接。

本实施例中，多个轮廓标定装置2安装在固定立板12的外侧，并沿Y向呈直线排布，轮廓标定装置2和移动立板13分设在固定立板12的两侧。

轮廓标定装置2更优选包括进给千分尺21和与进给千分尺21连接的顶针22，进给千分尺21固定安装在底板11上，顶针22的前端部可伸出抵靠在加工工件的轮廓上，用以标定轮廓点的坐标位置。通过控制顶针22伸出的长度，即可针对不同边缘形状的加工工件的轮廓进行标定定位，进给千分尺21可高精度调整顶针22的移动距离，标定加工工件的轮廓点坐标位置精准，可确保激光程序相同，同种成型加工工件的激光切割(开孔、开口、压型后修边等)保持完全一致。

本实施例中，优选，在底板11上安装有8个轮廓标定装置2，8个轮廓标定装置2可以均匀分布排列，也可以不等距排列。8个轮廓标定装置2可以根据加工工件的轮廓，选择同时使用，也可以选择使用其中几个。

固定立板12高于移动立板13，在固定立板12上对应每个顶针22开有开口17，顶针22穿过对应的开口17向加工工件方向伸出，顶针22从移动立板13的上方伸出，方便顶针22与放置在移动立板13上方的加工工件的轮廓接触。

在底板11上还安装有端部横板8，端部横板8安装在移动立板13的一端并与固定立板12和移动立板13垂直，端部横板8的一端与固定立板12相抵靠，也可以直接焊接在固定立板12上。在端部横板8朝向加工工件的侧表面上设置有端部定位结构9，操作人员可在选择第一个加工工件的一个端点，抵靠在端部定位结构9上实现加工工件的端部定位，后续加工工件可将同一端点位置卡在该端部定位结构9上即可实现后续加工件的端部定位。

该装置利用该端部定位结构9与轮廓标定装置2标定的轮廓点坐标位置配合，可以确保后续同种加工工件的加工位置完全一致，进而可以确保具有相同形状尺寸的加工工件切割作业的统一性，有利于提升切割精度和一次性合格率，确保同批次加工工件的加工质量。

本实施例中优选，端部定位结构9采用可拆卸安装的定位块91，定位块91具有台阶状结构，在端部横板8上沿X向设置有多个定位孔81，定位块91具有伸出的螺柱(图中未标示)，螺柱穿过定位孔81通过螺母固定。定位块91可选择地与不同定位孔81安装实现不同形状加工工件的端部定位位置的调节。

还优选，在底板11上安装有用于与激光设备固有结构(图中未示出)进行固定的固定结构。更优选，固定结构为安装在底板11上的一个或多个定位环3，如图1所示，共设置有六个定位环3，分设在底板11的四个角和边缘的中间位置，定位环3套装于激光设备固有的一个或多个定位柱(图中未示出)上，由于定位柱的位置始终不变，这样可以确保该加工定位装置更换后再放置位置的准确性。

在底板11上还设置有多个满足直线度要求的定位座4，多个定位座4沿Y向排布，固定立板12紧靠定位座4，并固定安装的定位座4上，定位座4通过螺栓固定在底板11上，多个定位座4可以保证固定立板12的直线度。

在端部横板8的外侧，也同样安装有多个定位座8，多个定位座8沿X向排布，端部横板8紧靠定位座5，并固定安装的定位座4上，定位座5通过螺栓固定在底板11上，多个定位座5可以保证端部横板8的直线度。

在底板11的下方安装有加强筋6，用以提高底板11的支撑强度，增加该装置的支撑稳定性。为了减轻该装置的总重量，底板11、固定立板12、端部横板上开有减重开口7。

本发明还同时提供一种激光切割加工定位方法，包括如下步骤：

S1、根据加工工件尺寸，调节支撑架1的支撑面积并固定。

具体为，根据加工工件的尺寸，滑动两个移动立板13，调节两个移动立板13之间的间距及与固定立板12之间的间距，调节到位后，利用顶紧螺栓将移动立板13与滑块142之间的相对位置固定，使加工工件平稳支撑在两个移动立板13上。

S2、将第一个加工工件放置在支撑架1上。

具体为，将第一个加工工件放置在两个移动立板13上，并将加工工件的一侧抵靠在固定立板11的侧面。

S3、操作多个轮廓标定装置2，分别与第一个加工工件的多个轮廓点接触，标定第一个加工工件多个轮廓点的坐标位置，标定后将轮廓标定装置2定位在轮廓点坐标位置处作为后续具有相同形状的加工工件的定位基准。

具体为，根据加工工件的轮廓，选择几个轮廓点作为定位基准点，将对应的轮廓标定装置2中的顶针22伸出与加工工件的轮廓接触，即完成标定第一个加工工件多个轮廓点的坐标位置。

在该步骤S3中，还包括端部定位的步骤，确定第一个加工工件的一个端点作为端部定位基准，利用端部定位结构9与该端点抵接标定完成端部定位。

具体地，调节端部定位结构9中定位块91的位置，使定位块91与加工工件的端点接触，将定位块91固定在端部横板8上合适的定位孔81内，完成端部定位。

S4、完成第一个加工工件的加工作业，取下第一个加工工件，保持轮廓标定装置2的标定坐标位置，即保持轮廓标定装置2不动。

S5、将第二个需要加工的工件，放置在支撑架1上，并将加工工件对应的轮廓点与相应的轮廓标定装置2抵接，完成第二加工工件的定位，对加工工件进行加工作业。

此步骤中，同时还需要将加工工件的端部定位点与标定的定位块91抵接。

S6、重复步骤S5，直到加工完成所有相同形状的加工工件。

本发明具有如下优点：

(1)本发明利用可调节支撑面积的支撑架支撑加工工件，同时利用多个轮廓标定装置对加工工件的多个轮廓点的坐标位置进行精确标定，不但装置的整体结构简单，操作方便，而且定位精度高，可大幅提升定位切割效率，同时也提升了切割精度和一次性合格率。

(2)本发明利用多个轮廓标定装置与第一个加工工件的轮廓点接触即实现了所有具有相同形状的加工工件的加工定位，在一个装置上可以实现不同外轮廓，不同长、宽、厚度的成型件的切割辅助定位及支撑，通用性强，有利于大幅降低制造成本，解决了铁路客车、地铁、动车不同下料成型件激光切割(开孔、开口、压型后修边等)时需要一对一制备专用的辅助定位工装的问题，彻底消除了材料、人工、费用、存储、运输等的浪费问题。

(3)本发明利用轮廓标定装置标定的轮廓点坐标位置与端部定位结构配合，可以确保后续同种加工工件的加工位置完全一致，有利于确保具有相同形状尺寸的加工工件切割作业的统一性，提升切割精度和一次性合格率，确保同批次加工工件的加工质量。

(4)本发明采用进给千分尺配合顶针定位加工工件的边缘轮廓，定位方式简单，操作方便，进给千分尺可高精度调整顶针的移动距离，可保证对不同边缘轮廓的工件精准定位，有利于确保激光程序相同，保证同种加工工件的激光切割保持完全一致，保证同种工件定位、激光切割的统一性。通过底板上一侧增加多组千分尺与顶针组合，精准调整伸缩量。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (15)

1.一种激光切割加工定位装置，其特征在于：包括可调节支撑面积的支撑架，加工工件支撑在所述支撑架上，在所述支撑架的边缘处安装有多个用于标定加工工件多个轮廓点坐标位置的轮廓标定装置，所述轮廓标定装置标定后定位在轮廓点坐标位置处作为加工工件的定位基准。

2.根据权利要求1所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述轮廓标定装置标定加工工件轮廓点的坐标位置是通过与第一个加工工件的轮廓点接触获得。

3.根据权利要求1或2所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述支撑架包括底板以及安装在底板上的相互平行的固定立板和多个沿X向移动的移动立板，所述固定立板安装于所述底板的一侧，多个所述移动立板位于所述固定立板的同侧，所述移动立板通过移动机构安装在所述底板上。

4.根据权利要求3所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：不同的所述移动立板分别对应连接有不同的移动机构，在所述移动立板上开设有用于避让与其余所述移动立板连接的移动机构的开口槽；

或，多个所述移动立板平行排列连接在相同所述移动机构上。

5.根据权利要求4所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述移动机构包括多个沿X向延伸的平行滑轨，在每个所述滑轨上滑动安装有一个或多个滑块，在每个所述滑块上安装有L形的连接板，所述连接板的底边与滑块固定连接，所述连接板的侧边与对应的所述移动立板固定连接。

6.根据权利要求3所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述轮廓标定装置安装在所述固定立板的一侧，并沿Y向呈直线排布，所述轮廓标定装置和移动立板分设在所述固定立板的两侧。

7.根据权利要求6所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述轮廓标定装置包括进给千分尺和与进给千分尺连接的顶针，所述顶针的前端部抵靠在加工工件的轮廓点上实现坐标位置的标定。

8.根据权利要求7所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述固定立板高于移动立板，在所述固定立板上对应每个所述顶针开有开口，所述顶针穿过开口向加工工件方向伸出，所述顶针从所述移动立板的上方伸出。

9.根据权利要求3所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：在所述底板上还安装有端部横板，所述端部横板安装在所述移动立板的一端并与所述固定立板和移动立板垂直，在所述端部横板朝向加工工件的侧表面上设置有端部定位结构，加工工件的端部抵靠在所述端部定位结构上实现端部定位。

10.根据权利要求9所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述端部定位结构为可拆卸安装的定位块，在所述端部横板上沿X向排列有多个定位孔，所述定位块可选择地与不同定位孔安装实现端部定位位置的调节。

11.根据权利要求3所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：在所述底板上安装有用于与激光设备固有结构进行固定的固定结构。

12.根据权利要求11所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：所述固定结构为安装在所述底板上的一个或多个定位环，所述定位环套装于激光设备固有的一个或多个定位柱上。

13.根据权利要求3所述的激光切割加工定位装置，其特征在于：在所述底板上设置有多个满足直线度要求的定位座，多个所述定位座沿Y向排布，所述固定立板紧靠所述定位座固定安装。

14.一种采用如权利要求1-13任一项所述的激光切割加工定位装置的加工定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据加工工件尺寸，调节支撑架的支撑面积并固定；

S2、将第一个加工工件放置在支撑架上；

S3、操作多个轮廓标定装置，分别与第一个加工工件的多个轮廓点接触，标定第一个加工工件多个轮廓点的坐标位置，标定后将轮廓标定装置定位在轮廓点坐标位置处作为后续具有相同形状的加工工件的定位基准；

S4、完成第一个加工工件的加工作业，取下第一个加工工件，保持轮廓标定装置的标定坐标位置；

S5、将第二个需要加工的工件，放置在支撑架上，并将加工工件对应的轮廓点与相应的轮廓标定装置抵接，完成第二加工工件的定位，对加工工件进行加工作业；

S6、重复步骤S5，直到加工完成所有相同形状的加工工件。

15.根据权利要求14所述的加工定位方法，其特征在于：在步骤S3中还包括端部定位的步骤，确定第一个加工工件的一个端点作为端部定位点，利用端部定位结构与该端点抵接实现端部定位。

Images