基于三维激光切割技术的车身覆盖件切割夹具设计方法研究

摘要

三维激光切割在覆盖件加工方面具有很多独特的优势，近年来国外各大汽车制造厂商在样车的试制、开发以及改型中正逐步研究采用此项工艺来替代部分模具进行车身覆盖件的修边、冲孔以及车门和车窗的开制；在覆盖件三维激光切割工艺中，待切割工件的准确与快速定位是提高覆盖件加工质量和切割效率的有力保证，切割夹具是工件定位的最终执行者，同时也是覆盖件定位问题研究的核心内容，因此有必要对三维激光切割工艺中的工件定位问题尤其是切割夹具的设计方法进行深入的研究。 本文首先回顾了国内外现有的工件定位理论和夹具设计方法的研究进展，然后在“N-2-1”定位原理和ANSYS 软件的基础上，建立了适合三维激光切割工艺的工件定位点优化设计模型，提出了一种可以快速确定工件定位点位置以及夹具布局方案的设计流程和方法。与此同时本文中还提出了一种新颖的型面定位方法，通过采用二维定位型板和辅助支撑球头来代替传统的三维型面块，从而可以显著地提高切割夹具的制造速度；同时在基于夹具标准化和柔性化设计的基础上，对各种夹具体的具体结构实现进行了详细的阐述；文章中还就各种夹具元件尤其是定位销位置布局对覆盖件切割偏差的影响机理进行了详尽的分析并且提出了相应的对策。最后本文通过一个实际的弓形物内覆盖件切割夹具设计实例验证了文中提出的切割夹具设计方法的有效性和实用性。 本文所作的研究将有助于提高覆盖件三维激光切割夹具的设计质量和效率，降低夹具的设计、制造的时间和成本。