[发明专利]一种直线多工位激光冲击连接金属薄板的装置及其方法

摘要

本发明提供了一种直线多工位激光冲击连接金属薄板的装置及其方法，该装置由激光发射系统、控制系统和变形连接系统组成；所述激光发射系统由底座、透镜支架、脉冲激光器、反射镜、可调聚焦透镜组成；所述控制系统由激光控制器、计算机、液压控制系统、步进电机控制器、三维移动平台控制器组成；所述变形连接系统由压边装置、工件系统、组合凹模、自动开关模装置、直线多工位装置、三维移动平台组成。本发明采用脉冲激光作为能量源，通过组合凹模实现了两层或多层、同种或异种金属薄板的变形连接，增大了金属薄板之间的卡结量，直线多工位装置实现了薄板间的多点连接，提高了连接强度；本发明中自动开关模装置实现了凹模的自动打开和闭合，提高了工作效率，在凹模闭合时，该装置有自锁功能，保证了变形连接的精度。

主权项

一种直线多工位激光冲击连接金属薄板的装置，其特征在于，包括激光发射系统、控制系统和变形连接系统；所述激光发射系统由底座(1)、透镜支架(8)、可调聚焦透镜(9)、反射镜(10)、脉冲激光器(11)组成；透镜支架(8)固定在底座(1)上，可调聚焦透镜(9)安装在透镜支架(8)上、并位于经反射镜(10)反射后的激光光路上；所述变形连接系统由压边装置(7)、工件系统(6)、自动开关模装置(5)、组合凹模(4)、直线多工位装置(3)、三维移动平台(2)组成；三维移动平台(2)置于底座(1)上方；所述直线多工位装置(3)由载物台(32)、圆柱导轨(33)、步进电机(34)、联轴器(35)、轴支撑架(36)、转盘(37)、多工位分度板(38)、移动板(39)组成；载物台(32)固定在三维移动平台(2)中央；两根圆柱导轨(33)分别固定安装在载物台(32)的两侧，每根圆柱导轨(33)上均装有至少两个轴承支承座，轴承支承座与圆柱导轨(33)之间为间隙配合；移动板(39)固定在所述轴承支承座上；多工位分度板(38)固定在移动板(39)下表面正中央；所述多工位分度板(38)上间隔设置有加N个圆弧槽和N+1条矩形槽，其中N≥2；所述转盘(37)由长销钉、半圆盘以及连杆组成，长销钉一端和半圆盘的背面都加工有螺纹孔，连杆的两端加工有通孔、中间加工有螺纹孔，长销钉和半圆盘通过螺钉与连杆两端的通孔相连、且所述长销钉与半圆盘圆心的距离与矩形槽到圆形槽圆心的距离相等，长销钉的直径小于矩形槽的宽度；转盘(37)的半圆盘置于多工位分度板(38)的圆弧槽中、且与圆弧槽相配合；步进电机(34)与轴支撑架(36)固定安装在载物台(32)上；步进电机(34)通过联轴器(35)与转动轴相连，转动轴穿过轴支撑架(36)通过连杆中间的螺纹孔与转盘(37)相连；所述组合凹模(4)由凹模基座(21)、凹模端盖(22)、凹模拉杆(23)组成；凹模基座(21)呈“几”字形状，凹模基座(21)的底部通过螺钉紧固在移动板(39)上，凹模基座(21)上表面开有两条平行的凹槽，凹模端盖(22)底部设有两条平行的导轨，凹模端盖(22)底部的导轨装配在凹模基座(21)的凹槽中；凹模端盖(22)上表面开有N个小孔作为上凹模腔，N个小孔等距分布、且相邻两个小孔之间的距离大于小孔尺寸，且N个小孔的中心与多工位分度板(38)上的N个圆弧槽的的圆心在竖直方向位于同一条直线上；在凹模端盖(22)的中央设有前后相通的矩形槽作为下凹模腔，凹模端盖(22)两侧设有对称分布的凹模拉杆(23)，凹模端盖(22)由两块对称的端盖组件对接而成，且两个凹模拉杆(23)分别位于两块端盖组件上；所述自动开关模装置(5)由基板(24)、右长杆(25)、右短杆(26)、销钉(27)、左短杆(28)、左长杆(29)、滑块(30)、单杆双作用液压缸(31)组成；基板(24)固定安装在移动板(39)上，基板(24)的中轴线上加工有销钉孔和矩形孔，矩形孔的两侧内壁开有滑槽；所述滑块(30)两侧设有滑轨，滑块(30)两侧的滑轨与基板(24)上的滑槽进行间隙配合；单杆双作用液压缸(31)位于基板(24)的矩形孔处、并固定在移动板(39)上，单杆双作用液压缸(31)的活塞杆与滑块(30)相连；销钉(27)安装在基板(24)上的销钉孔内，右短杆(26)、左短杆(28)的一端共同装在销钉(27)上，并均可绕销钉(27)进行转动；右长杆(25)、左长杆(29)的一端共同铰接于滑块(30)上，右短杆(26)、左短杆(28)的另一端分别铰链于右长杆(25)、左长杆(29)上，构成一个平面连杆机构，并且右短杆(26)、左短杆(28)、右长杆(25)以及左长杆(29)构成平面连杆机构部分的长度满足：即可使得两个长连杆的上端沿着水平方向作直线运动；右长杆(25)、左长杆(29)的另一端分别与组合凹模(4)两端的凹模拉杆(23)相铰接；所述工件系统(6)由从上到下依次排列的约束层(17)、吸收层(18)、第一金属薄板(19)以及第二金属薄板(20)组成；工件系统(6)放置在组合凹模(4)上、由固定在移动板上的压边装置(7)固定；所述控制系统由激光控制器(12)、计算机(13)、液压控制系统(14)、步进电机控制器(15)、三维移动平台控制器(16)组成；所述激光控制器(12)、液压控制系统(14)、步进电机控制器(15)及三维移动平台控制器(16)均与计算机(13)相连接；所述激光控制器(12)与脉冲激光器(11)相连接，用于控制脉冲激光器(11)的工作状态；三维移动平台控制器(16)与三维移动平台(2)相连，用于控制三维移动平台(2)作平面移动；所述步进电机控制器(15)与步进电机(34)相连，用于控制步进电机(34)作间歇性正向或反向转动；所述液压控制系统(14)与单杆双作用液压缸(31)相连，用于控制单杆双作用液压缸(31)的伸缩。