剪板、沖裁、折彎都是傳統(tǒng)的鈑金工藝方法，使用這些方法加工時(shí)都離不開(kāi)模具，往往在一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中需要配備的模具有幾十套上百套。大量使用模具，不僅增加了產(chǎn)品的時(shí)間成本和資金成本，而且模具本身的回彈效應(yīng)，還會(huì)降低產(chǎn)品加工的精確度，影響產(chǎn)品的重復(fù)性，還不利于生產(chǎn)工藝的變更，不利于生產(chǎn)效率的提高。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增大，傳統(tǒng)鈑金工藝已不能夠滿足市場(chǎng)的需求，急需一種新型的加工方法來(lái)改變這種局面。激光加工數(shù)控技術(shù)是一種全新的無(wú)模具加工技術(shù)，將激光加工數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到鈑金工藝中，能夠節(jié)省大量模具，縮短生產(chǎn)時(shí)間，減少生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)品的精確度，是適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展需要的新型工藝技術(shù)。

1 激光加工數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)

　　激光是一種相干光源，具有單色性、平行性和相干性的特點(diǎn)，能量密度高，方向性好。激光束聚焦在被加工材料表面的某一點(diǎn)時(shí)，激光的光能會(huì)瞬間轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生上萬(wàn)攝氏度的高溫，再堅(jiān)硬的材料都會(huì)在瞬間達(dá)到熔點(diǎn)溫度迅速熔化，溫度再繼續(xù)升高達(dá)到沸點(diǎn)，材料發(fā)生汽化，使得被切除的地方形成了一個(gè)小孔洞，被切除的余料在汽化過(guò)程中被蒸發(fā)掉，沒(méi)有殘余。激光加工材料的過(guò)程實(shí)際上是待加工材料局部因溫度急劇迅速升高持續(xù)發(fā)生液化和汽化現(xiàn)象的過(guò)程。

　　激光加工數(shù)控技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的鈑金加工方法難以完成的零件加工。當(dāng)要在一個(gè)箱體較大的鋼件上鉆許多大小不一的孔時(shí)，傳統(tǒng)鈑金工藝方法無(wú)法做到，但激光加工數(shù)控技術(shù)就能夠輕松完成。而且，在連續(xù)加工同樣的零件時(shí)，激光加工數(shù)控技術(shù)比傳統(tǒng)工藝技術(shù)的準(zhǔn)確度更高，速度更快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)。

　　在二維平面中，激光加工更有柔性。例如在使用激光切割機(jī)切割時(shí)，工件是固定的，切割機(jī)的割頭是可移動(dòng)的，這樣不僅可以避免加工出現(xiàn)死角，提高加工材料的利用率，還能夠簡(jiǎn)化加工設(shè)備。激光加工設(shè)備不是靠控制零件、設(shè)置模具或改變加工路線來(lái)進(jìn)行加工的，而是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體控制來(lái)完成的，因此，激光加工工藝中不存在刀具的磨損、變形等問(wèn)題，過(guò)程可以能夠通過(guò)數(shù)控來(lái)完成，而且完成精度高，質(zhì)量好。

2 鈑金工藝中的激光加工數(shù)控技術(shù)

　　2.1 激光切割技術(shù)

　　近年來(lái)，激光切割技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，據(jù)相關(guān)技術(shù)研究分析表明，激光切割技術(shù)占激光加工數(shù)控技術(shù)的近70%。激光切割機(jī)主要由激光器、機(jī)床主體和控制系統(tǒng)三大部分組成，常用于激光切割的有CO2激光器和YAG激光器，其特點(diǎn)是切割精度高。根據(jù)切割要求不同，激光光源的功率從5w到90KW不等，切割鈑金工件所采用的激光光源功率一般是在100W到1500W之間。當(dāng)切口寬度要求在0.15mm至0.2mm之間時(shí)，激光光源的輸出功率應(yīng)該小于1500W，此時(shí)激光光源的振蕩模式為單模振蕩，切割面也會(huì)相對(duì)比較平整；當(dāng)切口寬度在Imm左右時(shí)，激光光源的輸出功率應(yīng)選擇大于1500KW，此時(shí)激光光源的振蕩模式為多模振蕩，切割面會(huì)留下少許污物。當(dāng)在使用激光技術(shù)切割厚板時(shí)，則需要采用空氣、氧氣、氮?dú)獾容o助氣體來(lái)配合完成，氮?dú)馐且环N惰性氣體，用它來(lái)輔助切割，能夠有效避免切面發(fā)生氧化；在對(duì)厚度較大的板進(jìn)行切割的時(shí)候，使用氧氣作為輔助氣體，能夠加快切割的速度。

　　激光切割工藝中可使用CAD技術(shù)結(jié)合CAM技術(shù)來(lái)提供加工工件所需要的工藝參數(shù)和加工信息，高效、連續(xù)地完成自動(dòng)化切割和生產(chǎn)。激光切割不需要大量更換模具，工藝參數(shù)變更簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于各種高硬度、高熔點(diǎn)、硬質(zhì)、脆性、粘性、柔性材料及薄壁管件的切割，而且還具有切縫窄、速度快、熱變形小、切口平整的優(yōu)良特性。

　　2.2 激光打孔技術(shù)

　　激光打孔技術(shù)是最早大規(guī)模運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中的激光加工數(shù)控技術(shù)。和電子束打孔、超聲波打孔、電化學(xué)打孔、射流打孔、電火花打孔、機(jī)械打孔等方法相比，激光打孔技術(shù)明顯表現(xiàn)出了通用性強(qiáng)、效率高、成本低、效果好的優(yōu)良特性，孔的平均精度為0.02mm，表面粗糙度Ra約為1.6m，若是采用數(shù)控激光打孔，孔的精度能夠達(dá)到5m，精確度極好。

　　在鈑金工藝中，激光打孔所采用的激光是功率密度為104至105KW/cm2的脈沖激光，作用時(shí)間只有0.01至1s，能夠加工出直徑為1m的小孔。激光打孔技術(shù)不僅能夠精準(zhǔn)地打出與表面成各種不同角度的孔，而且對(duì)薄壁材料、復(fù)合材料、脆性材料、粘性材料等各種不同性質(zhì)材料的工件都能夠打深小孔和微小孔。

　　在用激光技術(shù)對(duì)鈑金工件打孔時(shí)，孔直徑的大小主要取決于激光聚焦光斑的大小，通?？梢酝ㄟ^(guò)激光的功率密度和鈑金工件的熱系數(shù)計(jì)算得到固體激光打孔的最大孔深。不是所有的工件都適合采用激光打孔。對(duì)于那些激光反射能力強(qiáng)、導(dǎo)熱性能好、熔點(diǎn)高蒸汽壓力低的工件，采用激光打孔效率很低；激光打孔的孔徑一般都在1m至1.524mm之間，當(dāng)孔徑大于1.524mm時(shí)，應(yīng)該采用激光套料法打孔；在加工大孔和臺(tái)階孔時(shí)，不能采用激光打孔。

　　2.3 激光焊接技術(shù)

　　激光焊接技術(shù)近年來(lái)迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車(chē)工業(yè)中，可以焊接各種金屬、合金、復(fù)合材料和陶瓷材料。與傳統(tǒng)的焊接方法相比，激光焊接方法可使單位長(zhǎng)度的焊縫在瞬間迅速獲得更大密度的能量，焊接速度更快，焊縫受到熱量和形變的影響更小，焊接頭的物理力學(xué)性能不會(huì)因焊接而變差。

　　當(dāng)功率密度為100至1000KW/cm2的激光作用在金屬材料上，進(jìn)行激光焊接的過(guò)程為：金屬熔化一產(chǎn)生液態(tài)熔池一形成空洞一金屬汽化一蒸汽壓力擴(kuò)張一形成焊縫。激光焊接的焊縫深度及形狀受金屬材料的熱力學(xué)性能影響。一般情況下，激光束與液態(tài)熔池外表面張角在70°左右時(shí)能量密度最大，焊縫深度也最大，此時(shí)連續(xù)激光焊接速度V與焊接深度H形成正比例關(guān)系。當(dāng)激光焊接的輸出功率在0.1至5KW之間時(shí)，焊機(jī)速度V與輸出功率P呈線性關(guān)系。

　　2.4 激光成形技術(shù)

　　激光成形技術(shù)作為一種無(wú)模具成形的新技術(shù)近年來(lái)已有所發(fā)展。傳統(tǒng)的鈑金工藝成形方法有沖裁、彎曲和擠壓等，但這些方法對(duì)模具的依賴性很強(qiáng)，而激光成形技術(shù)讓鈑金工藝實(shí)現(xiàn)了無(wú)模具生產(chǎn)的可能，目前常用的激光成形技術(shù)有激光沖擊成形技術(shù)和激光彎曲成形技術(shù)。

　　激光沖擊成形技術(shù)是指利用激光對(duì)鈑金工件的覆蓋層進(jìn)行照射，通過(guò)覆蓋層受熱蒸發(fā)產(chǎn)生沖擊波而達(dá)到使工件發(fā)生塑性形變目的的技術(shù)。在對(duì)工件進(jìn)行激光沖擊成形操作之前，需要做以下準(zhǔn)備工作：首先，在工件表而涂一層不透明的材料，如黑漆，形成覆蓋層；然后，在覆蓋層上方覆蓋一層透明物質(zhì)，比如水，形成透明層。然后使用激光照射，激光透過(guò)透明層照射在覆蓋層上，覆蓋層吸收了激光的能量，一部分覆蓋層材料受熱蒸發(fā)后，仍然吸收著激光的能量，激光的能量轉(zhuǎn)化為蒸汽的內(nèi)能，蒸汽立即變成了高壓氣體。由于透明層的限制，高壓氣體形成沖擊應(yīng)力波，一部分作用在工件上，使工件發(fā)生形變，另一部分穿透透明層作用在工件表面，使得表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，使工件表面得到強(qiáng)化。雖然在這個(gè)過(guò)程中會(huì)有大量的熱量產(chǎn)生，但是一般工件表面溫度只有150攝氏度左右，而且持續(xù)的時(shí)間也只有零點(diǎn)幾秒，材料的微觀結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，激光沖擊成形技術(shù)是一種冷加工工藝技術(shù)，適合用于自動(dòng)化生產(chǎn)中。

　　激光彎曲成形技術(shù)是指鈑金工件的局部表面在激光光束的照射下受熱，再使用冷卻水等冷卻介質(zhì)將工件迅速冷卻，使局部產(chǎn)生溫度應(yīng)力而產(chǎn)生形變的技術(shù)。激光彎曲成形所需要的時(shí)間長(zhǎng)短取決于工件的材料特性和工藝參數(shù)，零件的形變方式和形變程度是由計(jì)算機(jī)程序來(lái)控制的，故激光彎曲成形工藝中，要注意及時(shí)維護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)和物理影響因素庫(kù)，確保信息的準(zhǔn)確性和完整性。

　　2.5 激光刻蝕技術(shù)

　　由于激光刻蝕技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、無(wú)接觸、無(wú)磨損、靈活性高、標(biāo)記永久的特點(diǎn)，激光刻蝕技術(shù)已廣泛應(yīng)用于材料加工、制造、測(cè)繪、科研等眾多領(lǐng)域。在鈑金工藝中，若是要用激光刻蝕出理想的標(biāo)記或符號(hào)，只需要在控制系統(tǒng)中設(shè)置好程序和參數(shù)即可達(dá)到目的，產(chǎn)品完全由設(shè)計(jì)思路來(lái)控制，可做到成本可控，產(chǎn)品可控，經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且全過(guò)程無(wú)污染，也符合綠色環(huán)保的要求。

3 結(jié)論

　　激光加工數(shù)控技術(shù)產(chǎn)品具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，激光加工數(shù)控技術(shù)己逐漸使用到鈑金工藝生產(chǎn)中，但激光技術(shù)的全而推廣仍受技術(shù)理論和加工設(shè)備等因素的制約，許多方面的應(yīng)用還有待進(jìn)一步深入。