[发明专利]一种激光冲压成形方法及装置

权利要求书

1.一种激光冲压成形方法，其特征在于该成形方法的具体步骤如下：

(1)冲击前的准备工作：将金属薄板(25)放在凹模(14)的模腔上部，所述金属薄板(25)上部涂上吸收层(24)，所述吸收层(24)上方放置光学玻璃(23)，用压边圈螺栓(26)和压边圈(27)将所述金属薄板(25)固定在所述凹模(14)的模腔上端，所述凹模(14)另一端通过螺纹安装在腔体(13)上；第一透镜密封圈(19)、汇聚透镜(20)、第二透镜密封圈(21)依次放置在透镜压紧螺栓(22)中孔的环槽内，所述透镜压紧螺栓(22)与腔盖(18)通过螺纹连接，并固定和压紧所述第一透镜密封圈(19)、所述汇聚透镜(20)和所述第二透镜密封圈(21)；所述腔体(13)、所述凹模(14)、腔底密封圈(15)、所述腔盖(18)、腔盖密封圈(17)、所述透镜压紧螺栓(22)、所述第一透镜密封圈(19)、所述汇聚透镜(20)和所述第二透镜密封圈(21)共同形成密封腔(16)；机械手(1)端部固定的卡爪(2)将所述腔体(13)固定夹紧；打开真空抽气泵(8)通过抽气管道(9)将所述密封腔(16)和所述凹模(14)模腔内的空气抽出，当压力表(10)显示所述密封腔(16)内的气压低于10²Pa时，关闭所述真空抽气泵(8)；操作计算机(12)向控制器(11)发出信号使所述机械手(1)以及所述机械手(1)端部的所述卡爪(2)移动及转动来调整所述腔体(13)及所述金属薄板(25)的位置，使所述吸收层(24)与所述光学玻璃(23)正对着导光管(3)，以保证脉冲激光束(5)依次穿过所述汇聚透镜(20)和所述光学玻璃(23)后，在所述吸收层(24)上形成的光斑大小符合要求；

(2)冲压成形：操作所述计算机(12)向所述控制器(11)发出信号来控制激光器(6)发出所述脉冲激光束(5)，所述脉冲激光束(5)沿所述导光管(3)，经第一全反射镜(7)、第二全反射镜(4)反射后，穿过所述汇聚透镜(20)、所述光学玻璃(23)辐照在所述吸收层(24)上，所述吸收层(24)上的材料瞬间被电离成高压等离子体，高压等离子体吸收能量后形成的高压冲击波作用在所述金属薄板(25)上，所述金属薄板(25)在高压冲击波作用下，冲击区域获得动能后向下运动，使所述金属薄板(25)与所述凹模(14)模腔贴合，获得成形后的工件；操作所述计算机(12)向所述控制器(11)发出信号使所述激光器(6)断电；冲击完成后，从所述卡爪(2)上卸下所述凹模(14)，打开所述腔盖(18)，松开所述压边圈螺栓(26)和所述压边圈(27)，清理所述光学玻璃(23)碎片，清理所述吸收层(24)残留层，从所述凹模(14)中取下所述金属薄板(25)的成形件，清洗所述成形件后并晾干，完成成形加工。

2.一种激光冲压成形装置，其特征在于该装置包括激光器(6)、导光系统、工件模具系统、控制系统；所述导光系统包括导光管(3)、脉冲激光束(5)、第一全反射镜(7)、第二全反射镜(4)、汇聚透镜(20)和光学玻璃(23)，所述导光管(3)的一端连接着所述激光器(6)，依次把所述第一全反射镜(7)、所述第二全反射镜(4)连接起来，所述导光管(3)出口正对着所述汇聚透镜(20)，所述汇聚透镜(20)安装在透镜压紧螺栓(22)中孔的环槽内，所述光学玻璃(23)放置在吸收层(24)上方，并被压边圈(27)、压边圈螺栓(26)固定在凹模(14)的腔端；所述工件模具系统包括机械手(1)、卡爪(2)、真空抽气泵(8)、抽气管道(9)、压力表(10)、腔体(13)、凹模(14)、腔底密封圈(15)、密封腔(16)、腔盖密封圈(17)、腔盖(18)、第一透镜密封圈(19)、汇聚透镜(20)、第二透镜密封圈(21)、透镜压紧螺栓(22)、光学玻璃(23)、吸收层(24)、金属薄板(25)、压边圈螺栓(26)及压边圈(27)，所述金属薄板(25)在激光辐照一侧涂敷所述吸收层(24)，所述吸收层(24)上方放置所述光学玻璃(23)，所述金属薄板(25)、所述吸收层(24)和所述光学玻璃(23)被所述压边圈(27)通过压边圈螺栓(26)固定在所述凹模(14)上，所述凹模(14)端部开有排气槽，所述凹模(14)的另一端的螺纹安装在所述腔体(13)内部，所述腔体(13)夹在所述卡爪(2)上，所述卡爪(2)通过螺栓安装在所述机械手(1)端部，所述透镜压紧螺栓(22)带有中孔，所述透镜压紧螺栓(22)的中孔依次放置所述第一透镜密封圈(19)、所述汇聚透镜(20)和所述第二透镜密封圈(21)，所述透镜压紧螺栓(22)通过外螺纹连接在所述腔盖(18)上，并将所述第一透镜密封圈(19)、所述汇聚透镜(20)和所述第二透镜密封圈(21)压紧；所述腔体(13)、凹模(14)、腔底密封圈(15)、腔盖(18)、腔盖密封圈(17)、透镜压紧螺栓(22)、第一透镜密封圈(19)、汇聚透镜(20)及所述第二透镜密封圈(21)共同形成所述密封腔(16)，所述抽气管道(9)的一端通过管螺纹与所述腔体(13)连接，所述抽气管道(9)依次通过管螺纹与所述压力表(10)和所述真空抽气泵(8)出口连接起来；所述控制系统包括计算机(12)、控制器(11)，所述计算机(12)向所述控制器(11)发出信号来控制所述激光器(6)发出所述脉冲激光束(5)的参数，控制所述机械手(1)移动及转动来调整所述卡爪(2)上模具相对所述导光管(3)的位置。