[发明专利]片材的激光辅助加工

说明书

用于由片材制造部件的系统和工艺。本公开的各个实施例将对来自片材的部件进行冲孔与刻划工序结合，该刻划工序在冲孔操作之前刻划部件的轮廓。另外，公开了一种系统和工艺，其中片材的包括刻划轮廓的刻划部分在冲孔操作之前经历高压平坦化工序。在冲孔操作之前执行平坦化操作具有简化工艺的效果。也就是说，片材可以容易地通过平坦化工序从刻划工序向冲孔工序处理和输送，而无需单独处理部件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月13日提交的美国临时申请No.62/657,242的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请总体上涉及用于由片料制造部件的方法和系统，并且更具体地涉及在工具和冲模制造过程和系统中对片料的激光加工。

背景技术

通过对板料进行冲压和冲孔来制造各种片状金属零件。通常，冲模和冲头之间的间隔需要严格的间隙，该间隙通常为材料厚度的5％至15％。对于薄的片料，必须在公差范围内加工冲模和冲头，以提供所需的配合。

此外，某些材料不利于冲压或冲孔。难以冲压或冲孔的材料的示例是电工钢，由于冲压头和冲模的正常磨损，电工钢最终生产出的零件会边缘质量不佳或损坏片材本身(片材本身开裂)。因为反复作用在工具上的力较大，所以工具的磨损率可能很高，因此需要经常翻新或更换。

除了需要经常翻新或更换外，冲压薄片所需的严格公差，还使某些材料的冲压不能维持。解决这些问题的系统和方法将受到欢迎。

发明内容

本公开的各种实施例描述了通过将切割工序、刻划工序和分离工序与平坦化工序相结合而由片材或卷材制造部件或零件的工艺。切割工序包括使用高功率能源(例如激光束)切割部件周边的局部轮廓。切割工序可以包括切割部件的周边的20％至97％。刻划工序包括对部件周边的至少局部轮廓进行刻划。使用高功率能源(例如激光束)对部件周边进行刻划。刻划工序可以包括对部件的周边的20％至100％进行刻划。分离工序包括例如通过冲击操作将部件与片或卷分离，并且利用压缩空气或利用电磁脉冲将部件去除。

另外，公开了一种系统和方法，其中，在进行冲击操作之前，对片材的包括刻划线的被刻划部分进行平坦化工序。在冲击操作之前执行平坦化操作具有简化工艺的效果。也就是说，片材可以容易地从刻划工序和任何切割工序、穿过平坦化工序、向分离工序处理和输送，而无需单独处理部件。当处理薄片时，这种简化特别有价值，该薄片或卷材在某些情况下类似于箔材料。在本文中，“片材”被广义地解释为包括常规的片、带、薄板、卷轴、卷和可以在冲压或冲击操作中处理的其他此类形式。

平坦化工序的作用是通过使在切割或刻划工序中可能出现的突出特征(例如可能在刻划凹槽的拐角处形成的熔融材料的浮渣或珠子)平坦化而使片材的切割和/或刻划部分恢复到大致原始厚度。由于在切割工序和刻划工序期间产生的温度梯度，片的切割和/或刻划部分可能会发生一定程度的弯曲或翘曲。平坦化工序可以去除或减少这种弯曲或翘曲并使片材的被刻划部分恢复到平面状态。

所公开的系统和方法的另一方面是刻划线在分离工序期间确定了部件和片材之间的分离线的位置。如果使用刚性冲头和冲模进行分离工序，则不需要冲头和冲模之间的严格公差来实现所需的部件形状。这放宽了对工具的公差要求，从而模间隙可以是片材厚度的一倍或两倍或更大，而不是片材厚度的5％至15％。因此，降低了工具的成本，并且在需要更换或翻新之前，工具可经历更大程度的磨损。此外，由于相对于剪切片材的整个厚度，在刻划线处剪切部件所需的力减小了，因此可以大大降低工具的磨损率。

令人惊讶地是，我们发现，对于许多应用，在分离工序之前将片材的切割和/或刻划部分压缩地平坦化的顺序产生精加工的或接近精加工的部件。对于某些应用，边缘的粗糙度在精加工规格范围内。通常，在平坦化工序期间，在切割和/或刻划凹槽的拐角处向下翻转的浮渣或重熔融材料是预加应力和疲劳的，并且通过轻加工技术很容易去除。部件即使由较大的冲头和模间隙制得，也可以在整个冲击工序中保持令人满意的平面度。