激光/等离子/水刀切割

A. 什么是激光切割？

激光切割用高能激光束精确切割材料

激光切割原理

激光切割机使用高能激光束切割材料。常见可切割材料包括亚克力、木材和薄金属。激光切割的精度非常高，切割边缘光滑整齐。

切缝（Kerf）

切缝是激光烧掉的材料宽度，通常在 0.1-0.3mm 之间。设计时需要考虑切缝的影响：

从 2D 到 3D

激光切割只能切平面材料，但你可以用平面零件拼装成 3D 结构。常见连接方式：

• 榫卯连接 — 零件之间互相咬合
• T 型槽连接 — 一个零件插入另一个零件的槽中
• 指接/齿接 — 边缘做成锯齿状互相嵌合

用激光切割的 2D 零件拼装成 3D 机器人升降机构——先用便宜材料验证几何，再用缩醛板正式切割

等离子和水刀切割

等离子切割和水刀切割的原理类似，但能切更厚的金属。等离子用高温等离子弧，水刀用高压水流混合磨料。设计原则相同——都是基于 2D 轮廓切割。

B. 激光切割设计要点

在 Onshape 中设计 3D 模型，然后导出 2D 面用于切割

Onshape 很灵活

你可以在 Onshape 中用完整的 3D 模型来设计，确认装配关系和尺寸都正确后，再把需要切割的面导出为 2D 文件。这比直接画 2D 图纸更不容易出错。

激光切割箱子示例

一个常见的练习是设计一个激光切割的箱子。流程是：

1. 在 Onshape 中建一个 3D 箱子模型
2. 用 Split 功能把 3D 模型切成平面零件
3. 给每个面加上连接结构（榫卯/指接）
4. 导出每个面的 2D 轮廓

用 Shell 把 3D 箱子模型分割成可激光切割的平面零件

Custom Features（自定义特征）

Onshape 社区提供了很多针对激光切割设计的自定义特征，可以大幅简化设计过程：

在 Onshape 中添加社区自定义特征到你的工具栏

• T-Slot 连接 — 自动在零件边缘生成 T 型槽结构
• Laser Joints — 自动在两个零件的边缘生成指接/齿接结构
• Thicken — 给平面零件加厚度，从 2D 草图变成有厚度的零件

T-Slot Joint 自定义特征：自动在零件边缘生成 T 型槽连接结构

Laser Joints：在两个零件的边缘自动生成指接/齿接结构，用于胶水粘合

用 Thicken 功能把面变成有厚度的零件，再添加 Laser Joint 连接

更多实用特征

除了连接结构，还有一些自定义特征帮你优化激光切割设计：

Lighten 自定义特征：自动在零件上生成减重孔，降低重量同时保持强度

Sheet Metal Model：将 3D 弯折件展开成平面，用于激光切割后再折弯

Kerf Bend（切缝弯折）：在展开面上添加密集切缝线，让平面材料可以弯曲

在展开后的平面零件上也可以添加减重孔和自定义草图

C. 从 Onshape 导出切割文件

使用 Auto Layout 自动排列零件并导出 DXF

导出 DXF

右键零件面 → Export as DXF，导出激光切割所需的 2D 轮廓文件

Auto Layout 自定义特征

Auto Layout 是 Onshape 社区的一个非常实用的自定义特征，它能自动把多个零件排列在一张板材上，最大化材料利用率。

Auto Layout 自动将多个零件排列在板材上，最大化材料利用率

导出单张板

单张板导出：创建工程图 → 选择 Custom 模板 → 不含边框和标题栏 → 插入 Part Studio

1. 选中要导出的零件面
2. 右键 → Export as DXF
3. 检查导出的线条是否完整

导出多张板

如果零件太多，一张板放不下，需要分组排列后逐张导出。

多张板：创建 Assembly → 插入 Part Studio → 用 Display State 分组显示不同板材

为每个 Display State 创建工程图页面，每页对应一张板材的零件

复制工程图页 → 右键视图切换 Display State → 每页对应不同板材

颜色标注

很多激光切割服务要求用不同颜色区分不同操作：

• 红色 — 切割线（穿透材料）
• 蓝色 — 雕刻线（只在表面刻痕）
• 黑色 — 光栅雕刻（填充区域）

用不同颜色区分切割线（红）、雕刻线（蓝）和光栅雕刻（黑）

导出格式

• DXF — 最常用的激光切割格式
• SVG — 部分切割服务也接受