激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工等的一門技術(shù)。激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)化、無(wú)污染、減少材料消耗等起到越來(lái)越重要的作用。

焊接機(jī)器人激光加工是以聚焦的激光束作為熱源轟擊工件，對(duì)金屬或非金屬工件進(jìn)行熔化形成小孔、切口、連接、熔覆等的加工方法。激光加工實(shí)質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過程，微觀上是一個(gè)量子過程，宏觀上則表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、氣化等現(xiàn)象。

在不同功率密度的激光束照下，材料表面區(qū)域發(fā)生各種不同的變化，這些變化包括表面溫度升高、熔化、氣化、形成小孔以及產(chǎn)生光致等離子體等。

當(dāng)激光功率密度小于數(shù)量級(jí)時(shí)，金屬吸收激光能量只引起材料表層溫度升高，但維持固相不變，主要用于零件的表面熱處理、相變硬化處理或釬焊等。當(dāng)激光功率密度在數(shù)量級(jí)范圍時(shí)，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型加熱，材料表層將發(fā)生熔化，主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱傳導(dǎo)型焊接（如薄板高速焊及精密點(diǎn)焊等）。

當(dāng)激光功率密度達(dá)到數(shù)量級(jí)時(shí)，材料表面在激光束的照射下，激光熱源中心加熱溫度達(dá)到金屬的沸點(diǎn)，形成等離子蒸汽而強(qiáng)烈氣化，在氣化膨脹壓力作用下，液態(tài)表面向下凹陷形成深熔小孔；與此同時(shí)，金屬蒸汽在激光束的作用下電離產(chǎn)生光致等離子體。這一階段主要用于激光束深熔焊接、切割和打孔等。

當(dāng)激光束功率密度大于數(shù)量級(jí)時(shí)，光致等離子體將逆著激光束的入射方向傳播，形成等離子體云團(tuán)，出現(xiàn)等離子體對(duì)激光的屏蔽現(xiàn)象，這一階段只適用于采用脈沖激光進(jìn)行打孔、沖擊硬化等加工。

激光技工利用高功率密度的激光束照射工件，使材料熔化氣化而進(jìn)行穿孔、切割和焊接等特種加工。早期的激光加工由于功率小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世紀(jì)70年代，隨著大功率二氧化碳激光器、高重復(fù)頻釔鋁石榴石激光器的出現(xiàn)，以及對(duì)激光加工機(jī)理和工藝的深入研究，激光加工技術(shù)有了很大進(jìn)展，適用范圍隨之?dāng)U大。數(shù)千瓦的激光加工設(shè)備競(jìng)相出現(xiàn)，并與光電跟蹤、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制、工業(yè)焊接機(jī)器人等技術(shù)相結(jié)合，大大提高了激光加工的自動(dòng)化水平和使用功能。

激光加工裝備由四大部分組成，分別是激光器、光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、控制及檢測(cè)系統(tǒng)。從激光器輸出的高強(qiáng)度激光束經(jīng)過透鏡聚焦到工件上，其焦點(diǎn)處的功率密度可達(dá)溫度高達(dá)1萬(wàn)攝氏度以上，任何材料都會(huì)瞬時(shí)熔化、氣化。激光加工就是利用這種光能的熱效應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是YAG固體激光器和二氧化碳?xì)怏w激光器。由于二氧化碳激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出功率范圍大和能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛用于材料的激光加工。

機(jī)械加工中，復(fù)雜零件十分常見。在對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行加工的時(shí)候，其加工路線包含選擇加工方法、劃分加工階段、劃分工序、加工順序的安排與確定進(jìn)給路線等等。本文就來(lái)介紹一下，在數(shù)控加工中，復(fù)雜零件的加工工藝分析與確定。
 
1、確定零件毛坯
 
對(duì)于復(fù)雜零件，在加工之前需要根據(jù)零件的工藝設(shè)計(jì)，選擇好毛坯，毛坯的選擇主要是指確定毛坯的種類、制造方法以及余量確定后的毛坯尺寸。如果復(fù)雜零件的材料為鋼，則需要根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行去毛刺處理，讓零件的外形保持光潔且美觀。
 
復(fù)雜零件的毛坯需要選擇經(jīng)過處理的鋼，因?yàn)榻?jīng)過處理的鋼硬度較高，比較適合切削加工。零件除了處理毛坯和圖紙尺寸外，其他加工部位一次裝夾就可完成整個(gè)零件的加工。

2、確定復(fù)雜零件的定位基準(zhǔn)
 
加工過程中，選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，需要考慮到如何保證各加工表面有足夠的余量，可以確保表面加工尺寸、位置要求是否合格。因此，一般加工中選擇的粗基準(zhǔn)，大多為毛坯的平面。根據(jù)凹臺(tái)的加工，孔的加工要求，定位基準(zhǔn)會(huì)選擇底板的底面。
 
3、制定復(fù)雜零件工藝路線
 
在加工中，選擇粗基準(zhǔn)的時(shí)候，一般考慮的是保證各加工表面有足夠的余量。根據(jù)凹臺(tái)的加工，孔的加工要求，定位基準(zhǔn)選擇上壓板的底面。
 
4、機(jī)床的選擇
 
不同類型的復(fù)雜零件需要在不同的數(shù)控機(jī)床上加工，所以在選擇機(jī)床的時(shí)候要根據(jù)零件的設(shè)計(jì)需求來(lái)決定：
 
（1）加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔大多選擇用數(shù)控機(jī)床來(lái)完成。
 
（2）加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜平面或立體零件以及模具的內(nèi)外型腔等大多使用的是數(shù)控立式鏜、銑床和立式加工中心。
 
（3）在對(duì)各種復(fù)雜的箱體零件、泵體、閥體、殼體等進(jìn)行加工的時(shí)候可使用數(shù)控臥式鏜、銑床和臥式加工中心。加工各種復(fù)雜曲線、曲面、葉輪、模具等一般會(huì)使用多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的臥式加工中心。

在現(xiàn)今的制造型企業(yè)中，大部分的生產(chǎn)成本支出用于材料的采購(gòu)，一般企業(yè)中，材料成本占據(jù)了整個(gè)成本支出的60%以上。而在機(jī)械、五金制造等行業(yè)，材料成本更是占據(jù)了很大一部分，導(dǎo)致企業(yè)利潤(rùn)降低。因此，降低材料成本成為每個(gè)企業(yè)需要關(guān)注的問題。
 
如何降低材料成本呢？
 
1、設(shè)計(jì)階段
 
節(jié)約成本是一項(xiàng)全面性的工作，需要從設(shè)計(jì)階段開始進(jìn)行。設(shè)計(jì)階段降低成本主要從兩個(gè)方面來(lái)做，一是需要降低設(shè)計(jì)本身的成本，另一方面是降低設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品成本。
 
設(shè)計(jì)本身的成本主要是在設(shè)計(jì)中運(yùn)用到過于復(fù)雜的流程，過分設(shè)計(jì)導(dǎo)致企業(yè)支付的多余的成本�；蛘呤瞧髽I(yè)沒有專門的技術(shù)研發(fā)部門，找第三方進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)。這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品的質(zhì)量還非常的不穩(wěn)定，消耗了大量的設(shè)計(jì)成本。
 
設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品的成本是指在設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的所使用材料、設(shè)計(jì)的工藝路線、設(shè)計(jì)的零件的通用性等的不同而導(dǎo)致的產(chǎn)品成本的差異。因此在設(shè)計(jì)過程中盡量利用通用材料，設(shè)計(jì)出的通用零件，有助于增加庫(kù)存的利用和周轉(zhuǎn)。同時(shí)，也能使產(chǎn)品的品質(zhì)得到保證，新產(chǎn)品、零件的質(zhì)量問題可高于成熟產(chǎn)品，有效降低了企業(yè)的成本。
2、計(jì)劃階段
 
計(jì)劃階段也包含兩個(gè)方面，一是采購(gòu)計(jì)劃，另一方面是生產(chǎn)計(jì)劃。這兩方面的目標(biāo)都是一樣的，通過合理的庫(kù)存量來(lái)滿足生產(chǎn)需要，保證生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。如果生產(chǎn)線經(jīng)常出現(xiàn)故障，出現(xiàn)停工待料，積壓庫(kù)存，無(wú)疑會(huì)增加企業(yè)的成本支出。而采購(gòu)計(jì)劃都是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃制定而來(lái)的，所以生產(chǎn)計(jì)劃的合理性對(duì)于采購(gòu)計(jì)劃來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
 
3、使用階段
 
在使用的階段控制成本主要是指減少浪費(fèi)。在實(shí)際生產(chǎn)中，理論上車間領(lǐng)用材料與實(shí)際使用會(huì)有一定差距。因此，需要建立車間材料領(lǐng)用流程與制度；其次需要建立異常處理機(jī)制，最后需要借助ERP管理工具，來(lái)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行控制。
 
4、保管階段
 
保管的階段，主要從庫(kù)存呆滯料的控制，提高周轉(zhuǎn)率來(lái)考慮。一般控制呆滯料主要有以下幾種方法。對(duì)于由于訂單取消導(dǎo)致的庫(kù)存一般退回供應(yīng)商或轉(zhuǎn)其他能用到的工廠，可直接處理掉。而對(duì)于計(jì)劃不準(zhǔn)導(dǎo)致的原因，采購(gòu)部門多采購(gòu)，供應(yīng)商多送貨或者庫(kù)存不準(zhǔn)造成的呆滯料，主要從預(yù)防入手。

焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護(hù)焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進(jìn)行焊接。　金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。 ?電焊機(jī)熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。

在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。

壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。

各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡(jiǎn)化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。

釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。

焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對(duì)焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。

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