[发明专利]一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式弹簧加压装置及方法

说明书

本发明公开了一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式弹簧加压装置及方法，涉及电磁领域及激光冲击箔材微成形领域，该装置包括控制系统、转盘式弹簧升压夹持系统、传动‑升降系统、脉冲磁场系统和脉冲激光器系统；本发明装置通过上述系统，将磁场与激光冲击微成形相结合，采用磁场处理材料，提高材料塑性，再用脉冲激光作为冲头使工件成形，成型件质量好精度高；本装置采用转盘式弹簧升压夹持系统，利用弹簧自锁以及转盘的特点，大幅度提高了装夹工件的效率，并能连续加工工件；同时，本装置采用多个控制器，并由计算机汇总数据，使各系统之间联动配合，实现半自动加工。

技术领域

本发明属于激光冲击微成形领域，具体涉及到一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式弹簧加压装置及方法。

背景技术

微机电系统在各个领域发挥着日益重要的作用，因此对于微型零件的精度要求更高需求更广泛。其中脉冲激光冲击微成形具有诸多的优点，第一，激光脉冲能量的控制与调整简单，通过调整激光器的能量参数便可控制激光的脉冲能量；第二，在传统微成形中高设备成本和凸模与模具的对中性问题不可避免，而在激光冲击成形中不需要制造凸模，简化了模具结构，除了凸、凹模配合问题，且激光光斑与模具型腔易对中，能够缩短生产周期，降低成本；第三，激光冲击微成形属于一种高速率成形技术，具有高速率成形的优点，成形精度高、工件回弹小，能够提高材料成形性，更适用于一些难成形的材料等。

通过力、热、电、磁等效应影响材料的处理条件，具有缩短反应时间、提高反应效率、提高生成物产率、细化材料组织和影响相变过程等效果。强磁场能够诱发固体材料产生微塑性变形，影响材料的塑性变形能力。磁场中位错芯膨胀理论，也从另一个方面解释了磁场中材料塑性增强的现象。强磁场为改善材料的显微组织和强度、塑性和韧性提供了新途径。材料塑性的增强有利于微型件的成形。

基于激光冲击微成形和磁场辅助提高材料塑性的特点，提出磁场辅助激光冲击微成形技术，使用激光作为瞬时加载的冲击力使经过强磁场处理箔材在极高应变率下进行微成形。

申请号为CN201310298622.2的中国专利提出了一种微塑性成形装置及方法，该成形装置装夹过于复杂并且只有一个微型模具特征，加工效率低。申请号CN201710699749.3的中国专利提出超声震动辅助成形的装置及方法，但是超声波作用时间长，而激光器作用时间为纳秒级，两者同步配合加工难度大。

鉴于上述情况，本发明提出了一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘弹簧升压式装置，创新性地将磁场与激光冲击成形结合，提高了微型件的成形性和质量，简化了装夹工件的过程，提高了加工效率。

发明内容

针对现有技术中金属箔板微成形存在的上述问题，本发明提供了一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式弹簧加压装置及方法，该方法设计了一个便于装夹的转盘式弹簧升压可升降装置，实现一次装夹多次成形，利用磁场辅助激光冲击箔材微成形。

本发明是通过如下技术手段实现的：

一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式弹簧加压装置，其特征在于，包括控制系统、转盘式弹簧升压夹持系统和脉冲激光系统；所述控制系统用于控制装置的工作，脉冲激光系统用于加工工件；

所述转盘式弹簧升压夹持系统包括转盘式支撑座、升降式压块、组式弹簧、约束层、吸收层、卡槽式模具和平键；所述转盘式支撑座下端部与液压缸输出端连接，从而带动转盘式支撑座上下往复移动；上端部中心开设有凹槽结构，凹槽结构内设置有升降式压块，凹槽结构内还设置有组式弹簧，且升降式压块可压缩组式弹簧；升降式压块上从下至上依次设置有卡槽式模具、吸收层和约束层；所述转盘式支撑座中部开设有键槽，键槽内安装有平键，第一锥齿轮通过平键安装在转盘式支撑座中部，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合从而带动转盘式支撑座旋转。

进一步的，所述定位支撑座通过第二螺钉安装在平台上，且定位支撑座中心开设有通孔，转盘式支撑座穿过定位支撑座上的通孔。