CN109014801A - 一种快速壳体制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速壳体制造方法，首先，根据制造壳体的3D模型，通过壳体曲面的三角形剖分，得到拼装3D壳体的数据模型，然后，利用板材切割设备切割出三角形板材剖分部件，最后，三角形剖分块之后，根据焊接工艺的要求进行剖分块的焊接，本发明在制造不规则3D曲面壳体时，不需成型模具，提高了批量制造不规则3D曲面壳体的效率，使得制造成本更加的低廉。

Description

一种快速壳体制造方法

技术领域

本发明涉及快速成型技术领域，具体为一种快速壳体制造方法。

背景技术

通常，简单形状的壳体通过卷板机实现，制造不规则形状的复杂3D曲面壳体，需要首先制造出成型模具，然后根据此模具进行曲面的板材压力成型，这些方法开发周期往往很长，在几何学上，复杂壳体曲面可以进行三角形剖分，这个剖分可以逼近曲面，剖分越细越接近曲面的实际形状。

目前，激光切割设备可以快速切割金属和塑料等各种板材，因此得到三角形板块容易实现，且成本低廉，如果将复杂曲面剖分的三角形切割出来，然后按顺序焊接起来，就能快速构建起3D曲面的壳体。

问题在于，三角形剖分出来的块需要定位在与曲面对应的位置和方位，用手工的方法，精度和效益都无法满足，因此必须采取具备精确定位能力的机械手，要求夹持机械手可以实现三维度空间定位以及三维度位姿控制，6-7轴串联型机械手能很好的实现这个要求。

发明内容

本发明提供如下技术方案：一种快速壳体制造方法，包括以下步骤：

S1、根据制造壳体的3D模型，通过壳体曲面的三角形剖分，得到拼装3D壳体的数据模型；

S2、利用板材切割设备切割出三角形板材剖分部件；

S3、三角形剖分块之后，根据焊接工艺的要求进行剖分块的焊接。

利用机械手进行剖分部件焊接得到3D壳体，焊接时，机械手夹持三角形剖分部件至3D模型对应的预定位置并静止，辅助焊接机械手将剖分部件焊接至壳体，夹持机械手实现三维度空间定位以及三维度位姿控制。

优选的，所述辅助焊接机械手安装在机械手三角形剖分部件夹持器上,此夹持器位于机械手末端。

优选的，所述辅助焊接机械手安装在三角形剖分部件夹持机械手之外。

优选的，所述三角形板材剖分部件经过曲面加工之后进行焊接。

优选的，所述三角形板材剖分部件经过边沿加工和检测之后进行焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明科学合理，使用安全方便，在制造不规则3D曲面壳体时，不需要制造出成型模具，降低了制造不规则3D曲面壳体所花费的时间和金钱，提高了批量制造不规则3D曲面壳体的效率，使得制造成本更加的低廉。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明制作步骤的示意图；

图2是本发明壳体3D模型示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1-2所示，本发明提供一种快速壳体制造方法技术方案，一种快速壳体制造方法，步骤S1中，壳体的3D模型转化为STL文件格式，STL文件是三角剖分的一种方案的实现，根据STL文件三角剖分的三角形进行工艺规划，确定各三角块的焊接先后顺序，进行块安装的模拟，使得焊接的过程可视化，这样在制定焊接顺序规划时，找到最优化的方案，同时验证正确性。

步骤S2中，板材为4mm厚度的钢板，切割设备为2KW二氧化碳激光切割机，二氧化碳激光切割机可以将4mm厚度钢板切割成任意边沿形状块，三角形剖分块的切割位置，由自动分块软件实现，此分块软件根据初始输入的钢板放置方位，以及尺寸大小，自动安排空间分配要切割三角形块的位置，并计算出切割路径，然后让激光切割机切割。

步骤S3中，6轴机械手根据自动分块软件的数据，夹取切割出切割好的三角形剖分块，夹取三角形剖分块之后，根据焊接工艺的要求进行块边沿的焊接工艺预加工，以获得更高的焊接精度和质量，可以对边沿进行毛刺去除，然后，机械手夹持三角形剖分部件至3D模型的预定位置并静止，此位置和方位由三角形剖分单元计算得到，最后，安装在夹持机械手上的焊接机械手根据三角形的参数，自动规划路径进行三角块的焊接，重复步骤二和三可逐块地将三角形块焊接成完整的曲面。

实施例2：如图1-2所示，本发明提供一种快速壳体制造方法技术方案，一种快速壳体制造方法，当在夹持机械手上安装焊接机械手，指的是在夹持机械手夹具上安装的机械手，此机械手以机械手夹具为参考系，而三角形剖分部件为平面部件，因此可以以三角形剖分部件平面为XY轴参考系，这样可以保证焊接机械只需要3个自由度即可完成焊接。

实施例3：如图1-2所示，本发明提供一种快速壳体制造方法技术方案，一种快速壳体制造方法，当不在夹持机械手上安装焊接机械手，此机械手独立于夹持机械手，为了实现焊接任务，焊接机械手需要至少6个自由度才能完成焊接。

实施例4：如图1-2所示，本发明提供一种快速壳体制造方法技术方案，一种快速壳体制造方法，由于焊接工艺受到焊接工艺以及重力的影响，因此在设计焊接工艺的时候要做相应的补偿，首先，激光切割和等离子切割出来的块件边沿会存在毛刺，激光切割的效果好，因此在做焊接之前，一般情况下还需要对边沿做相应的处理，去除毛刺和几何精度的检测，此外，由于切割损失的宽度受到焊缝大小的影响，切割的三角形块需要做相应的调整，以保证焊接顺利完成已经工件的成型精度。

根据上述技术方案，三角形块在焊接之前做相应的塑性变形，变形的幅度微小，但可以保证曲率更加接近于真实的曲面，此时在切割时，对于三角形剖分块的形状要做相应的调整补偿塑性变形引起的变形，这个补偿就是变形后产生的形状差异，由于焊接时，焊缝要求在大于0.3mm，这种补偿一般无需要。

根据上述技术方案，三角形块在一个平面内，和在曲率很小的曲面上，多个三角形块可以拼装在一起形成多边形块，这样无需逐块焊接，从而保证更高精度。如图2所示的球面，在顶部的三角形块可以拼装成一个圆盘(多边形近似)，以一个圆盘为整体焊接。

根据上述技术方案，实际的焊接过程中，可以添加焊接支撑架，此支撑架为三角形块，根据工艺需要，优化设计出曲面之外的三角形块，用于支撑，而焊接此三角形块的工艺与曲面三角形块完全一致。

根据上述技术方案，由于6轴机械手有行程的限制，因此，实际的焊接时，需要将焊台放在一个独立的变位机上，一个实施例，此变位机为转动轴矢与重力方向平行的数控旋转台。

根据上述技术方案，曲面焊接完成之后，需要检查焊接漏洞，可以人工补焊，以及对焊接部位的抛光打磨。

基于上述，本发明的优点在于：本发明科学合理，使用安全方便，在制造不规则3D曲面壳体时，不需要制造出成型模具，降低了制造不规则3D曲面壳体所花费的时间和金钱，提高了批量制造不规则3D曲面壳体的效率，使得制造成本更加的低廉。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，和对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种快速壳体制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据制造壳体的3D模型，通过壳体曲面的三角形剖分，得到拼装3D壳体的数据模型；

S2、利用板材切割设备切割出三角形板材剖分部件；

S3、三角形剖分块之后，根据焊接工艺的要求利用机械手进进行剖分块的焊接，得到3D壳体；

焊接时，机械手夹持三角形剖分部件至3D模型对应的预定位置并静止，辅助焊接机械手将剖分部件焊接至壳体，夹持机械手实现三维度空间定位以及三维度位姿控制。

2.根据权利要求2所述的一种快速壳体制造方法，其特征在于：所述辅助焊接机械手安装在机械手三角形剖分部件夹持器上,此夹持器位于机械手末端。

3.根据权利要求2所述的一种快速壳体制造方法，其特征在于：所述辅助焊接机械手安装在三角形剖分部件夹持机械手之外。

4.根据权利要求2所述的一种快速壳体制造方法，其特征在于：所述三角形板材剖分部件经过曲面加工之后进行焊接。

5.根据权利要求2所述的一种快速壳体制造方法，其特征在于：所述三角形板材剖分部件经过边沿加工和检测之后进行焊接。