[发明专利]一种激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置及其方法

说明书

本发明公开了一种激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置及其方法，涉及机械制造先进成形领域和自动化加工领域，该装置包括激光系统、限制层‑吸收层‑软膜复合层替换装置和控制系统；所述激光系统将激光器发出的激光束经过聚焦后，辐照在限制层‑吸收层‑软膜复合层上，对待加工工件进行加工；所述控制系统用来控制自动化装置；本发明采用纳秒激光作为冲击力，软膜作为柔性介质，实现金属箔材的微孔成形。本装置通过计算机控制工件进给、限制层‑吸收层‑软膜复合层替换与夹紧，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及机械制造先进成形领域和自动化加工领域，尤其涉及到一种激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置及其方法。

背景技术

随着航空航天、精密仪器、生物医疗等领域，微孔特征的零部件应用越来越广泛，推动了对微孔加工工艺的探索。微模具成形技术因为加工效率高、成本低、无污染等优势得到重点关注。

正如在授权号CN 209453002 U的专利中利用激光热应力对板材进行打孔，与传统冲孔工艺相比，激光加工效率高，可以实现多种加工的目的，特别时可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料，但是对于低熔点的材料，激光束的热量会对材料表面产生烧蚀影响。公开号为CN 110142329 A的专利所提供的基于激光诱导空化的冲孔装置，通过激光冲击液体产生冲击波，能够代替传统实体冲头，对上凸模和下凹模之前的工件成形，没有热量传递到工件表面，但是这种方法还是需要加工精密的微型凹模与凸模，两者需要有较高的配合精度要求，其次需要将模具与工件放置在液体中，这样会导致工件与液体接触间隙，会导致液体发生泄漏，其次液体与工件接触也会导致工件发生腐蚀。

发明内容

为了改善现有箔材微孔成形方法上的不足，本发明提供了一种激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置及其方法，通过设置夹紧装置和替换装置、并利用柔性的软膜代替刚性冲头，避免了凸模与凹模的精密配合问题，同时软膜也能够隔绝激光束的热量，保护了箔材表面被激光烧蚀，实现了箔材在激光高速冲孔的自动化生产，提高了生产效率和加工质量。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，包括激光系统、限制层-吸收层-软膜复合层替换装置和控制系统；

所述激光系统将激光器发出的激光束经过聚焦后，辐照在限制层-吸收层-软膜复合层上，对待加工工件进行加工；所述控制系统用来控制自动化装置；

所述限制层-吸收层-软膜复合层替换装置包括伸缩气缸、滑块、导轨、缓冲块、第一液压装置、第二液压装置；所述导轨设置在工作台上，且导轨上的滑块可沿导轨往复滑动；滑块下端固定设置有第一液压装置，所述第一液压装置的输出端的末端设置有保持架，所述保持架为中空结构，且保持架下端侧壁上开设有数个竖直导向槽，保持架内中心位置设置有第二液压装置，所述第二液压装置的活塞杆上通过圆柱销连接有数个摇臂；摇臂上开设有滑槽，滑槽与圆柱销组成滑块机构，所述摇臂个数与导向槽个数相同；摇臂为类L型结构，摇臂通过转轴支撑，从而使摇臂随转轴在导向槽内摆动。

进一步的，还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括固定架、固定轴和减速电机；所述固定架设置在工作台上，固定架上方开设有模具安装座，固定架内设置有固定轴，固定轴上套装有滚针轴承，滚针轴承上安装有中空的凸轮轴，所述减速电机与减速器连接，减速器与凸轮轴连接，从而减速电机驱动凸轮轴旋转；所述固定架外侧还设置有数个对称分布的夹紧爪，加紧爪中间位置通过转动销设置在固定架上，加紧爪可沿转动销转动，加紧爪的一端指向模具安装座，另一端通过回位弹簧始终与凸轮轴上的凸轮接触；凸轮轴旋转时，驱动加紧爪加紧或者松开限制层-吸收层-软膜复合层。

进一步的，所述凸轮轴上的凸起个数与加紧爪个数相同；所述回位弹簧用来给加紧爪提供回复力。

进一步的，还包括第一激光测距仪和第二激光测距仪；所述第一激光测距仪设置在滑块上，用来检测滑块与工作台侧壁的距离；第二激光测距仪设置在保持架下端，用来检测保持架与储料仓中限制层-吸收层-软膜复合层的距离。