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都離不開模具，往往在一個產(chǎn)品的生產(chǎn)過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)品的時間成本和資金成本，而且模具本身的回彈效應，還會降低產(chǎn)品加工的精確度，影響產(chǎn)品的重復性，還不利于生產(chǎn)工藝的變更，不利于生產(chǎn)效率的提高。隨著市場競爭壓力的增大，傳統(tǒng)鈑金工藝已不能夠滿足市場的需求，急需一種新型的加工方法來改變這種局面。激光加工數(shù)控技術是一種全新的無模具加工技術，將激光加工數(shù)控技術應用到鈑金工藝中，能夠節(jié)省大量模具，縮短生產(chǎn)時間，減少生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)品的精確度，是適應市場發(fā)展需要的新型工藝技術。

1 激光加工數(shù)控技術的特點

　　激光是一種相干光源，具有單色性、平行性和相干性的特點，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時，激光的光能會瞬間轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生上萬攝氏度的高溫，再堅硬的材料都會在瞬間達到熔點溫度迅速熔化，溫度再繼續(xù)升高達到沸點，材料發(fā)生汽化，使得被切除的地方形成了一個小孔洞，被切除的余料在汽化過程中被蒸發(fā)掉，沒有殘余。激光加工材料的過程實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)象的過程。

　　激光加工數(shù)控技術可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的鈑金加工方法難以完成的零件加工。當要在一個箱體較大的鋼件上鉆許多大小不一的孔時，傳統(tǒng)鈑金工藝方法無法做到，但激光加工數(shù)控技術就能夠輕松完成。而且，在連續(xù)加工同樣的零件時，激光加工數(shù)控技術比傳統(tǒng)工藝技術的準確度更高，速度更快，市場競爭力更強。

　　在二維平面中，激光加工更有柔性。例如在使用激光切割機切割時，工件是固定的，切割機的割頭是可移動的，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，還能夠簡化加工設備。激光加工設備不是靠控制零件、設置模具或改變加工路線來進行加工的，而是由計算機系統(tǒng)整體控制來完成的，因此，激光加工工藝中不存在刀具的磨損、變形等問題，過程可以能夠通過數(shù)控來完成，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

　　2.1 激光切割技術

　　近年來，激光切割技術的應用十分廣泛，據(jù)相關技術研究分析表明，激光切割技術占激光加工數(shù)控技術的近70%。激光切割機主要由激光器、機床主體和控制系統(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。當切口寬度要求在0.15mm至0.2mm之間時，激光光源的輸出功率應該小于1500W，此時激光光源的振蕩模式為單模振蕩，切割面也會相對比較平整；當切口寬度在Imm左右時，激光光源的輸出功率應選擇大于1500KW，此時激光光源的振蕩模式為多模振蕩，切割面會留下少許污物。當在使用激光技術切割厚板時，則需要采用空氣、氧氣、氮氣等輔助氣體來配合完成，氮氣是一種惰性氣體，用它來輔助切割，能夠有效避免切面發(fā)生氧化；在對厚度較大的板進行切割的時候，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技術結合CAM技術來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)變更簡單，可廣泛應用于各種高硬度、高熔點、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

　　激光打孔技術是最早大規(guī)模運用到實際生產(chǎn)中的激光加工數(shù)控技術。和電子束打孔、超聲波打孔、電化學打孔、射流打孔、電火花打孔、機械打孔等方法相比，激光打孔技術明顯表現(xiàn)出了通用性強、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。激光打孔技術不僅能夠精準地打出與表面成各種不同角度的孔，而且對薄壁材料、復合材料、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。

　　在用激光技術對鈑金工件打孔時，孔直徑的大小主要取決于激光聚焦光斑的大小，通常可以通過激光的功率密度和鈑金工件的熱系數(shù)計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。對于那些激光反射能力強、導熱性能好、熔點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，當孔徑大于1.524mm時，應該采用激光套料法打孔；在加工大孔和臺階孔時，不能采用激光打孔。

　　2.3 激光焊接技術

　　激光焊接技術近年來迅速發(fā)展并廣泛應用于航天、航空、汽車工業(yè)中，可以焊接各種金屬、合金、復合材料和陶瓷材料。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，焊接頭的物理力學性能不會因焊接而變差。

　　當功率密度為100至1000KW/cm2的激光作用在金屬材料上，進行激光焊接的過程為：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°左右時能量密度最大，焊縫深度也最大，此時連續(xù)激光焊接速度V與焊接深度H形成正比例關系。當激光焊接的輸出功率在0.1至5KW之間時，焊機速度V與輸出功率P呈線性關系。

　　2.4 激光成形技術

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

　　激光沖擊成形技術是指利用激光對鈑金工件的覆蓋層進行照射，通過覆蓋層受熱蒸發(fā)產(chǎn)生沖擊波而達到使工件發(fā)生塑性形變目的的技術。在對工件進行激光沖擊成形操作之前，需要做以下準備工作：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)生殘余壓應力，使工件表面得到強化。雖然在這個過程中會有大量的熱量產(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)的時間也只有零點幾秒，材料的微觀結構沒有改變，激光沖擊成形技術是一種冷加工工藝技術，適合用于自動化生產(chǎn)中。

　　激光彎曲成形技術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)生溫度應力而產(chǎn)生形變的技術。激光彎曲成形所需要的時間長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算機程序來控制的，故激光彎曲成形工藝中，要注意及時維護計算機數(shù)據(jù)庫和物理影響因素庫，確保信息的準確性和完整性。

　　2.5 激光刻蝕技術

　　由于激光刻蝕技術具有高效、節(jié)能、環(huán)保、無接觸、無磨損、靈活性高、標記永久的特點，激光刻蝕技術已廣泛應用于材料加工、制造、測繪、科研等眾多領域。在鈑金工藝中，若是要用激光刻蝕出理想的標記或符號，只需要在控制系統(tǒng)中設置好程序和參數(shù)即可達到目的，產(chǎn)品完全由設計思路來控制，可做到成本可控，產(chǎn)品可控，經(jīng)濟效益顯著，而且全過程無污染，也符合綠色環(huán)保的要求。

3 結論

　　激光加工數(shù)控技術產(chǎn)品具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的優(yōu)點，激光加工數(shù)控技術己逐漸使用到鈑金工藝生產(chǎn)中，但激光技術的全而推廣仍受技術理論和加工設備等因素的制約，許多方面的應用還有待進一步深入。