[发明专利]一种激光冲击金属薄板成形装置及其方法

说明书

本发明公开了一种激光冲击金属薄板成形装置及其方法，该装置包括激光发射系统、工件成形系统和控制系统三部分组成；所述激光控制发射系统由激光控制器、脉冲激光器、反光镜、聚光镜、聚光镜支架、底座；所述工件成形系统由压紧机构、Y型压紧手柄、弹簧一、长螺栓、成形机构、三坐标移动平台等组成；所述控制系统由计算机、激光控制器、三坐标移动平台控制器、实时温度控制器、加热装置、温度测量装置等组成；本发明采用脉冲激光作为能量源，通过加热辅助成形系统实现了单层及多层金属薄板的微变形，提高了成形性能。

技术领域

本发明属于激光加工制造及金属板成形领域，具体涉及一种激光冲击金属薄板成形装置及其方法。

背景技术

随着社会的不断发展，科技生产水平得到了大幅度的提升，先进制造特别是精密制造的出现，使得越来越多微型零件被加工制造出来，广泛的应用到航天航空、生物医疗等各个方面。在精密制造发展的过程中，人们为了进一步提高微成形的成形性能，加热辅助成形被提出，并得到了广泛地应用。热作为一种辅助成形手段，通过提高成形温度可以增大材料的塑性，从而提高工件的微成形能力。而在加热辅助工件微弯曲成形中，成形装置的设计是微成形实验的重要任务之一。

现有的加热辅助成形装置主要以电磁加热微成形装置为主，而这种加热装置不与工件接触，故而只适用于磁性工件，具有很大的局限性。而其他接触式加热辅助成形装置，大多采用开环温度控制，不能很好的实时监测、控制装置的温度，不能满足对温度精度要求高的微成形的需求。申请号为CN201310298622.2的中国专利公开了一种高应变率下的微塑性成形装置及方法，该成形装置由于结构的限制，使得每个模具上只能存在一种尺寸的微模，且更换试样时要卸掉压边圈和法兰，操作较为复杂。针对上述问题，有必要提供一种激光冲击金属薄板微弯曲加热辅助成形装置，以解决上述不足。

发明内容

本发明要解决的就是针对上述问题提供一种基于激光冲击的，采用加热辅助的金属薄板微成形装置及成形方法。温度控制精度高，且简单易操作。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光冲击金属薄板成形装置，包括激光发射控制系统、工件成形系统、控制系统；

所述激光发射控制系统包括脉冲激光器、反光镜、聚光镜、聚光镜支架和底座；所述聚光镜支架垂直固定在底座上，聚光镜固定在聚光镜支架上，脉冲激光器发出的激光束经过45°设置的反光镜反射到聚光镜上进行聚光后照射到工件成形系统正上方；

所述工件成形系统包括压紧机构、Y型压紧手柄、第一弹簧、长螺栓、成形机构和三坐标移动平台；所述成型机构和压紧机构置于经过聚光镜聚光后的激光束的正下方；所述三坐标移动平台位于底座之上，三坐标移动平台上安装有成型机构，成型机构正上方设置有压紧机构，所述压紧机构通过安装在Y型压紧手柄上的第一弹簧与成型机构连接；所述Y型压紧手柄一端设置在压紧机外壁上，另一端设置在成型机构外壁上，且Y型压紧手柄沿成型机构和压紧机构的轴线对称分布；

所述压紧机构为中心开孔结构，且外壁上沿轴线对称设置有第一固定耳；所述成型机构外壁上沿轴线对称设置有第二固定耳；Y型压紧手柄安装在第一固定耳与第二固定耳内；

所述成形机构还包括模具、模具底座、保温底座和固定键；所述保温底座通过螺栓与三坐标移动平台相连接；所述保温底座内部设置有模具底座，模具底座外侧开设有键槽，保温底座通过固定键与模具底座上开设的键槽键连接；所述模具底座为凹槽型，且凹槽形状为T字型结构，该T字形结构上端为圆孔A，下端为正方形槽，所述模具底座圆孔A中设置有模具；所述模具为T字型结构；所述模具上端面上90°均布开设有第一微槽、第二微槽、第三微槽和第四微槽；模具下端面安装在正方形槽内