CN107520538A - 一种新型激光间接冲击微成形的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种新型激光间接冲击微成形的装置及方法，主要应用于精微零件的塑性成形技术和制造，适用于常规激光冲击微成形方法难以成形或无法成形材料的微成形。本装置包括模具—调试光光斑对中组件、工件定位组件、工件组件、用于冲击成形的Nd：YAG脉冲激光器系统、用于加热的CW光纤激光器系统、超声振动系统、控制系统七部分；本发明装置可实现采用脉冲激光的冲击力作为能量源，同时将超声振动施加于模具和工件，或者利用CW光纤激光器发出的激光束对工件表面进行非接触式准静态加热，或者在这二者的共同作用下实现工件的微成形。该装置设计提高了工作效率、设计合理、控制性能好，保证了微成形件的质量和精度，适用于工业化应用。

Description

一种新型激光间接冲击微成形的装置及方法

技术领域

本发明属于激光加工制造及机械先进制造微米级零件领域，尤其指一种新型激光间接冲击微成形的装置及方法。

背景技术

随着高新技术的迅猛发展,微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)和微系统技术(Micro System Technology,MST)等由于具有节省空间、节约能源、易于重组、便携轻巧等优点,在航空航天、汽车工业、生物医学、环境监控、通信领域、军事应用、微电子产品等民用和军用诸多领域备受青睐。因此，薄板微成形研究得到了广泛的关注。

传统的微加工技术，例如LIGA、光刻、蚀刻等难以满足三维复杂形状微器件的加工，可加工材料种类、制造效率和成本方面也受到存在各种不足。因此，这就促进了微成形技术的发展。基于传统塑性成形工艺(弯曲、拉深、落料、冲裁等)的微塑性成形具有成形效率高、材料利用率高、成本低、工艺简单以及成形零件性能优良和尺寸精度高等优点。目前微塑性成形工艺主要有微弯曲、微拉深、微冲裁和微落料等微塑性成形工艺。在这些利用微刚性冲头和凹模来实现的微塑性成形工艺中，存在一些问题，如冲头容易损坏、冲头与凹模难以对中、冲头与凹模之间有摩擦等缺陷。针对以上微成形的缺点，脉冲激光冲击成形技术成为近年来发展迅速的一项新技术。激光冲击技术以激光产生的冲击波为驱动力，加载在材料上使其产生塑性变形的一种微成形工艺。与传统微成形技术相比，激光微成形激光冲击成形具有很多优点。激光冲击成形避免了传统冲头与工件直接接触，这样工件表面不会受到污染。并且激光产生的冲击波作为驱动力又省去了制造微型冲头的问题，降低了设备的费用，提高了经济性。结合模具就可以直接制造微零件，解决了微零件在各个微塑性成形工序的定位和加紧难题。但是，目前研究的激光冲击微成形技术依然存在着一些缺点，例如工件在微观和宏观上还具有一些缺陷，且尺寸效应的影响使得宏观的成形理论已经不再适用，微成形的工艺和方法至今仍然是国内外研究的热点。

激光加热辅助成形和超声振动辅助成形已在传统微塑性成形中获得应用，这两种方法均可降低变形抗力、提高成形质量。激光加热辅助微成形可工件的变形抗力，提高了工件的成形性能，而且可以降低成形力，有利于提高微模具的寿命。超声振动能场有如下四点优势。第一，超声振动能场可减小工件和模具接触面摩擦力；第二，利用超声振动“软化”机制可降低流动应力、提高充模性和成形能力；第三，超声振动可提升材料塑性变形均匀性，抑制裂纹萌生与扩展以及起皱等缺陷；第四，超声振动可以实现晶粒细化，超声振动辅助激光冲击微成形能够在一定程度上进一步克服介观尺度效应对微塑性成形的影响。一种新型激光间接冲击微成形的装置既可用于研究高频振动辅助激光间接冲击精微塑性成形，又可用于研究激光加热辅助激光间接冲击精微塑性成形，还可用于结合超声振动和激光加热同时作用于激光间接冲击精微塑性成形。

近年来国内外在微塑性成形装置及方法上都做了一些研究。如公开号为CN101214581A的中国专利提出了板材激光软模成形方法及其专用装置，实现了一种模具可适合多种工件成形，模具制造、调整容易，并能增加材料变形程度，减小工件回弹，保证工件质量。但是该装置只能实现单一能量场的成形，对于一些难成形或者无法成形的材料无法进行加工或者无法保证成形件的质量。但是该方法对工件的成形还存在一些缺陷，例如：尽管激光冲击软膜动态加载机制使得工件晶粒细化，但是尺度效应对微塑性成形的影响仍然存在；激光冲击时无法在工件和凹模之间添加润滑油，导致工件成形表面质量差、凹模容易磨损等缺点。公开号为CN101177236A的中国专利采用加热坯料达到成形的温度范围，利用步进电机驱动实现凸模进给和回程，完成微器件的弯曲成形。但是该装置没有采用保护系统，即加热工件温度无法保证，不能确保工件的成形质量；并且该装置利用凸模作用于工件，由于工件加热之后的温度较高，且凸模与工件之间的摩擦导致微模具易损坏。公开号为CN104162595A的中国专利采用超声振动辅助箔板微冲裁成形装置从而为解决模具磨损严重、使用寿命低等难题，箔板同时针对大尺寸构件振动辅助成形中能量传递困难、振动系统难以实现等瓶颈问题，完成箔板精密冲裁成形。但是该装置利用微刚性冲头和凹模来实现微塑性成形还存在一些问题，如冲头容易损坏、冲头与凹模难以对中、冲头与凹模之间有摩擦导致工件成形质量不高等缺陷。

鉴于此，本发明提出了一种新型激光间接冲击微成形的装置及方法，该装置可实现闭环控制，多种方式作用于工件实现微成形；并且可通过CCD传感器监控调试光光斑中心相对于微模具型腔中心的位置、加热区域的位置、温度分布以及成形过程等，可通过红外测温仪实时监控加热温度，保证工件成形质量；同时，微机械手取出工件可避免人为破坏成形件，保证成形件的完好性。本发明改善了目前的激光间接冲击微成形装置和方法的一些缺陷。该装置设计提高了工作效率、设计合理、控制性能好，保证了实验和加工的准确性，以及微成形件的质量和精度。

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，本发明了提供一种新型激光间接冲击微成形的装置及方法。

一种新型激光间接冲击微成形的装置，包括模具拪调试光光斑对中组件、工件定位组件、工件组件、用于冲击成形的Nd：YAG脉冲激光器系统、用于加热的CW光纤激光器系统、超声振动系统和控制系统；

所述模具—调试光光斑对中组件包括三维移动工作台和CCD传感器；所述三维移动工作台安装在L型底座上，三维移动工作台上安装有伸缩缸和电机；利用Nd：YAG脉冲激光控制器控制Nd：YAG脉冲激光器发出一束调试光，利用伸缩缸控制三维移动工作台高度，利用电机控制三维移动工作台前后左右方向水平移动，通过CCD传感器将调试光光斑与模具型腔的相对位置进行监测并反馈到计算机，计算机再对三维移动工作台的移动做出控制；

所述工件定位组件包括微机械手和CCD传感器；通过CCD传感器将工件相对于模具型腔的放置位置进行检测并反馈到计算机，计算机再通过对微机械手的控制实现工件的定位、放置以及取出；

所述工件组件从上到下依次排列包括约束层、吸收层、软膜、工件、成形件微模具和夹具；所述夹具以螺纹连接安装在超声振动系统中的振板上平面上；夹具夹紧和定位约束层、吸收层、软膜、工件、成形件微模具；

所述用于冲击成形的Nd：YAG脉冲激光器系统包括Nd：YAG脉冲激光器、第一全反镜、第一可调聚焦透镜、第一聚焦透镜调整臂和压力传感器；所述Nd：YAG脉冲激光器发出的激光束经过45°设置的第一全反镜反射到第一可调聚焦透镜上聚焦，经第一可调聚焦透镜聚焦的激光束垂直照射到工件组件上；所述第一可调聚焦透镜通过第一聚焦透镜调整臂安装在L型底座的竖直侧板上，其中，第一聚焦透镜调整臂高度可调节；压力传感器感应脉冲激光冲击作用于工件，并将信号反馈给计算机，计算机控制关闭Nd：YAG脉冲激光器；

所述用于加热的CW光纤激光器系统包括CW光纤激光器、第二全反镜、第二可调聚焦透镜、透镜支架、第二透镜调整臂、红外测温仪和CCD传感器；所述CW光纤激光器发出的激光束经第二全反镜反射到第二可调聚焦透镜上聚焦，经第二可调聚焦透镜聚焦后的激光束照射到工件上；所述第二可调聚焦透镜安装在第二透镜调整臂上，第二透镜调整臂安装在透镜支架上，所述透镜支架垂直固定在L型底座上，其中，第二透镜调整臂高度可调节；用CCD传感器对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机；通过红外测温仪实时监测加热区域的温度，当加热温度达到预定温度，则计算机控制关闭CW光纤激光器；

所述超声振动系统安装在三维移动平台上；所述超声振动系统包括支撑箱体、垫块、超声换能器、振板、超声发生器、AD50T压电加速度传感器、信号调理器和示波器；所述支撑箱体安装在三维移动平台上；所述支撑箱体内左右对称安装有垫块；垫板上通过螺栓安装有振板；振板下表面安装有超声换能器，且超声换能器置于支撑箱体内；振板上表面安装有AD50T压电加速度传感器，AD50T压电加速度传感器通过信号调理器与示波器相连接，用来实时监测振板的振幅；

所述控制系统包括计算机、D/A转换器、A/D转换器、图像采集器、CW光纤激光控制器、Nd：YAG脉冲激光控制器、微机械手控制器、液压控制系统和三维移动平台控制器；所述D/A转换器、A/D转换器、图像采集器、CW光纤激光控制器、Nd：YAG脉冲激光控制器、微机械手控制器、液压控制系统、三维移动平台控制器的一端均与计算机相连接；其中，A/D转换器另一端与红外测温仪和压力传感器相连，红外测温仪和压力传感器测得的信号通过A/D转换器处理后输入计算机；图像采集器另一端与CCD传感器相连，CCD传感器采集到的信息通过图片采集器处理后输入计算机；CW光纤激光控制器另一端与CW光纤激光器相连，用于控制CW光纤激光器的工作状态；Nd：YAG脉冲激光控制器与Nd：YAG脉冲激光器相连，用于控制Nd：YAG脉冲激光器的工作状态；液压控制系统与伸缩缸相连接，用于控制伸缩缸的上下运动，调节三维移动工作台的高度；三维移动平台控制器与电机相连接，用于控制三维移动工作台的前后左右水平移动；微机械手控制器的两端分别与微机械手和D/A转换器相连，用于控制微机械手的动作。

优选的，所述夹具包括定位板、连接杆、连接螺栓、弹簧、压板、垫片和螺母；所述定位板上左右对称设置有连接杆，连接杆上安装有连接螺栓，连接螺栓上套装有弹簧，压板置于弹簧上端且安装在连接螺栓上，并通过垫片和螺母紧固。

优选的，所述吸收层厚度为5-30μm，所述软膜为硅橡胶，所述工件为金属箔板，所述约束层为厚度为3mm的有机玻璃PMMA；所述微模具的设计尺寸均在微米级。

优选的，利用计算机控制微机械手定位、放置和取出工件，通过微机械手控制器控制微机械手的动作，并且结合CCD传感器拍下金属工件相对于微模具型腔的位置，通过图像采集器处理后输入计算机，计算机再对微机械手的动作做出相应的控制；本装置结合微机械手控制部分和监测部分共同实现工件的定位、放置和取出。

优选的，利用Nd:YAG脉冲激光控制器控制Nd:YAG脉冲激光器发出一束调试光，计算机控制液压控制系统，液压控制系统与伸缩缸相连接，用于控制伸缩缸的上下运动，调节三维移动工作台的高度，计算机控制三维移动平台控制器，三维移动平台控制器与电机相连接，用于控制三维移动工作台的前后左右水平移动，利用CCD传感器拍摄调试光光斑中心相对于微模具型腔中心的位置，并通过图像采集器处理输入计算机，然后计算机再对三维移动工作台的移动做出控制；调节部分和监测部分形成一个闭环控制，共同实现调试光光斑中心与成形模具型腔中心对中。

优选的，通过超声换能器将由超声波发生器产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板传送给模具和工件，使激励信号由下而上作用于模具和工件；将AD50T压电加速度传感器固定在振板上，并通过信号调理器和示波器实时显示振板的振幅。

优选的，利用计算机控制CW光纤激光控制器来控制激光加热的启动和停止，并通过CW光纤激光器和光路系统来控制激光加热的区域和激光能量，结合CCD传感器对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机；利用红外线测温仪测量加热区域的温度，通过A/D转换器将信号输入计算机，当温度达到预定温度，计算机发出信号关闭CW光纤激光器，停止加热，确保工件加热的温度和工件成形的质量，CW光纤激光器系统与监测部分形成一个闭环控制，共同完成激光对工件的加热。

优选的，利用计算机控制Nd:YAG脉冲激光控制器的启动和停止，并通过Nd:YAG脉冲激光器和光路系统来控制激光能量和光斑大小，结合压力传感器感应脉冲激光冲击作用于工件，并通过A/D转换器将信号输入计算机，当一个激光脉冲结束后，计算机控制关闭Nd:YAG脉冲激光器。

基于一种新型激光间接冲击微成形的装置的方法，具体包括如下步骤：

S1.将D/A转换器、A/D转换器、图像采集器、CW光纤激光控制器、Nd：YAG脉冲激光控制器、微机械手控制器、液压控制系统、三维移动平台控制器均与计算机相连接，在超声波装置中的振板上安装上夹具，在夹具上放上微模具；利用Nd:YAG脉冲激光控制器控制Nd:YAG脉冲激光器发出一束调试光，计算机控制液压控制系统，控制伸缩缸的上下运动，调节三维移动工作台的高度，计算机控制三维移动平台控制器，控制三维移动工作台的前后左右水平移动，利用CCD传感器拍摄调试光光斑中心相对于微模具型腔中心的位置，并通过图像采集器处理输入计算机；若已对中，则计算机停止控制三维移动工作台，若有偏差，则计算机再对三维移动工作台的移动做出相应的控制；

S2.计算机控制微机械手控制器，微机械手实现工件的定位和放置，并且结合CCD传感器拍下工件相对于微模具型腔的位置，通过图像采集器处理输入计算机，计算机再对微机械手的动作做出相应的控制；

S3.有三种方式A、B和C；

A.通过计算机控制CW光纤激光控制器来控制CW光纤激光器发出的激光束通过第二反射镜、第二可调聚焦透镜对工件表面进行非接触式准静态加热，在加热过程中结合CCD传感器对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机，形成一个闭环控制；结合红外线测温仪测量加热区域的温度，通过A/D转换器将信号输入计算机，当温度达到预定温度，计算机发出信号关闭CW光纤激光器，停止加热；然后依次放置软膜、吸收层和约束层，用试管滴一滴水在吸收层上，实现吸收层与约束层之间的密封，并用夹具夹紧；此时，计算机控制Nd:YAG脉冲激光控制器来控制Nd:YAG脉冲激光器的启动，发出的激光束通过第一反射镜、第一可调聚焦透镜，激光透过约束层照射在吸收层上，吸收层吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层和软膜之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件的屈服强度时，工件会发生塑性变形，完成微零件的成形；并结合压力传感器感应脉冲激光冲击作用于工件，并通过A/D转换器将信号输入计算机，当一个激光脉冲结束后，计算机控制关闭Nd:YAG脉冲激光器；

B:依次放置软膜、吸收层和约束层，用试管滴一滴水在吸收层上，实现吸收层与约束层之间的密封，并用夹具夹紧；打开超声波发生器，通过超声换能器将由超声波发生器产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板传送给模具和工件，使激励信号由下而上作用于工件和模具；将AD50T压电加速度传感器固定在振板上，并通过信号调理器和示波器实时显示振板的振幅；计算机自动计时振动时间，计时时间到，计算机控制Nd:YAG脉冲激光器的启动，发出的激光束通过第一反射镜、第一可调聚焦透镜，激光透过约束层照射在吸收层上，吸收层吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层和软膜之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件的屈服强度时，工件会发生塑性变形，完成微零件的成形；并结合压力传感器感应脉冲激光冲击作用于工件，并通过A/D转换器将信号输入计算机，当一个激光脉冲结束后，计算机控制关闭Nd:YAG脉冲激光控制器；接着立刻关闭超声发生器；

C：通过计算机控制CW光纤激光控制器来控制CW光纤激光器发出的激光束通过第二反射镜、第二可调聚焦透镜对工件表面进行非接触式准静态加热，在加热过程中结合CCD传感器对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机，形成一个闭环控制；结合红外线测温仪测量加热区域的温度，通过A/D转换器将信号输入计算机，当温度达到预定温度，计算机发出信号关闭CW激光控制器，停止加热。然后依次放置软膜、吸收层和约束层，用试管滴一滴水在吸收层上，实现吸收层与约束层之间的密封，并用夹具夹紧；然后打开超声波发生器，通过超声换能器将由超声波发生器产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板传送给模具和工件，使激励信号由下而上作用于工件；将AD50T压电加速度传感器固定在振板上，并通过信号调理器和示波器实时显示振板的振幅。计算机自动计时振动时间，计时时间到，计算机控制Nd:YAG脉冲激光器的启动，发出的激光束通过第一反射镜、第一可调聚焦透镜，激光透过约束层照射在吸收层上，吸收层吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层和软膜之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件的屈服强度时，工件会发生塑性变形，完成微零件的成形，并结合压力传感器感应脉冲激光冲击作用于工件，并通过A/D转换器将信号输入计算机，当一个激光脉冲结束后，计算机控制关闭Nd:YAG脉冲激光控制器。接着立刻关闭超声发生器；

S4：完成激光脉冲冲击后，松开夹具，计算机通过微机械手控制器控制微机械手将约束层和软膜先取走，最后取下工件，系统从S2进入下一个循环。

本发明的有益效果是：

1.本发明中模具—调试光光斑对中组件利用调节部分和监测部分形成一个闭环控制，共同实现调试光光斑中心与成形模具型腔中心对中，比起人工调节精度提高了很多，保证了工件的成形质量和减少了废品率。

2.本发明中工件定位组件结合微机械手控制部分和监测部分共同实现工件的定位、放置和取出，通过微机械手控制器控制微机械手的动作，并且结合CCD传感器拍下工件相对于微模具型腔的位置，通过图像采集器处理后输入计算机，计算机再对微机械手的动作做出相应的控制。利用该装置可保证工件成形的精度，避免脉冲激光打偏等情况的出现，且利用微机械手取出工件可避免人为破坏成形件，保证成形件的完好性。

3.本发明装置中利用CCD传感器对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机，可保证加热区域的准确性，避免工件加热不均匀的现象发生。并且利用红外线测温仪测量加热区域的温度，通过A/D转换器将信号输入计算机，当温度达到预定温度，计算机发出信号关闭CW激光器，停止加热，确保工件加热的温度和工件成形的质量。

4.本发明所述的一种新型激光间接冲击微成形的方法利用脉冲激光的冲击力作为能量源，同时将超声振动施加于模具和工件，或者利用CW光纤激光器发出的激光束对工件表面进行非接触式准静态加热，或者在这二者的共同作用下实现工件的成形，复制出微模具的形貌，这可改善以前脉冲激光冲击成形装置及方法的一些缺陷，例如：一些难以成形或无法成形的材料用常规激光冲击微成形方法无法进行加工；激光冲击时无法在工件和凹模之间添加润滑油，导致工件成形表面质量差、凹模容易磨损等缺点。而激光加热辅助微成形可减小工件的变形抗力，提高了工件的成形性能，而且可以降低成形力，有利于提高微模具的寿命。超声振动能场有如下四点优势。第一，超声振动能场可减小工件和模具接触面摩擦力；第二，利用超声振动“软化”机制可降低流动应力、提高充模性和成形能力；第三，超声振动可提升材料塑性变形均匀性，抑制裂纹萌生与扩展以及起皱等缺陷；第四，超声振动可以实现晶粒细化，超声振动辅助激光冲击微成形能够在一定程度上进一步克服介观尺度效应对微塑性成形的影响。本装置既可用于研究高频振动辅助激光间接冲击精微塑性成形，又可用于研究激光加热辅助激光间接冲击精微塑性成形，还可用于结合超声振动和激光加热同时作用于激光间接冲击精微塑性成形。

附图说明

图1是本发明中提出的一种新型激光间接冲击微成形装置的结构示意图；

图2是本发明中提出的超声振动系统的结构示意图；

图3是本发明中提出的超声振动系统中箱体的三维示意图；

图4是本发明中提出的夹具三维示意图；

图5是本发明中提出的微成形的流程控制图。

附图标记如下：

1-L型底座；2-三维移动工作台；3-伸缩缸；4-电机；5-超声振动系统；6-微机械手；7-工件组件；8-压力传感器；9-红外测温仪；10-CCD传感器；11-第一聚焦透镜调整臂；12-第一可调聚焦透镜；13-第二可调聚焦透镜；14-第二透镜调整臂；15-第二全反镜；16-微机械手控制器；17-第一全反镜；18-CW光纤激光器；19-Nd：YAG脉冲激光器；20-图像采集器；21-D/A转换器；22-计算机；23-液压控制系统；24-三维移动平台控制器；25-透镜支架；26-A/D转换器；27-CW光纤激光控制器；28-Nd：YAG脉冲激光控制器；29-支撑箱体；30-垫块；31-超声换能器；32-振板；33-夹具；34-微模具；35-工件；36-软膜；37-吸收层；38-约束层；39-超声发生器；40-示波器；41-信号调理器；42-AD50T压电加速度传感器；43-定位板；44-连接杆；45-连接螺栓；46-弹簧；47-压板；48-垫片；49-螺母；

具体实施方式

下面以微拉深成形为例，并结合附图对本发明作进一步地说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置如图1所示，由模具—调试光光斑对中组件、工件定位组件、工件组件、用于冲击成形的Nd：YAG脉冲激光器系统、用于加热的CW光纤激光器系统、超声振动系统、控制系统七部分组成。

结合附图1所示，模具—调试光光斑对中组件包括三维移动工作台2和CCD传感器10；所述三维移动工作台2安装在L型底座1上，三维移动工作台2上安装有伸缩缸3和电机4；利用Nd：YAG脉冲激光控制器28控制Nd：YAG脉冲激光器19发出一束调试光，利用伸缩缸3控制三维移动工作台2高度，利用电机4控制工作台2前后左右方向水平移动，通过CCD传感器10将调试光光斑与模具34型腔的相对位置进行监测并反馈到计算机22，若有误差，则计算机22再对三维工作台2的移动做出控制，调节部分和监测部分形成一个闭环控制，直到实现调试光光斑与模具34型腔的中心对中。

结合附图1所示，工件定位组件包括微机械手6、CCD传感器10；计算机22通过控制微机械手控制器16，实现微机械手6的动作，微机械手6将工件35定位并放置在微模具34上，通过CCD传感器10将工件相对于模具34型腔的放置位置进行检测并反馈到计算机22，若有误差，则计算机22再通过控制器16对微机械手6的动作进行控制；本装置结合微机械手控制部分和监测部分共同实现工件35的定位、放置和取出。

结合附图2、4所示，工件组件7从下至上包括夹具33、微模具34、工件35、软膜36、吸收层37和约束层38；所述夹具33包括定位板43、连接杆44、连接螺栓45、弹簧46、压板47、垫片48、螺母49；夹具33以螺纹连接安装在超声振动系统中的振板32上，将工件35、软膜36、能量吸收层37、约束层38从下到上依次放置在模具34上，用试管滴一滴水在吸收层37上，实现吸收层37与约束层38之间的密封，然后夹具33夹紧和定位约束层38、吸收层37、软膜36、工件35、成形件微模具34；所述能量吸收层37厚度为5-30μm，所述软膜36为硅橡胶，所述工件35为金属箔板，所述约束层38为厚度为3mm的有机玻璃PMMA；所述微模具34为微拉深凹模。

结合附图1所示，用于冲击成形的Nd：YAG脉冲激光器系统包括Nd：YAG脉冲激光器(19)、第一全反镜(17)、第一可调聚焦透镜(12)、第一聚焦透镜调整臂(11)和压力传感器(8)；所述Nd：YAG脉冲激光器(19)发出的激光束经过45°设置的第一全反镜(17)反射到第一可调聚焦透镜(12)上聚焦，经第一可调聚焦透镜(12)聚焦的激光束垂直照射到工件组件(7)上；所述第一可调聚焦透镜(12)通过第一聚焦透镜调整臂(11)安装在L型底座(1)的竖直侧板上，其中，第一聚焦透镜调整臂(11)高度可调节；压力传感器(8)感应脉冲激光冲击作用于工件(35)，并将信号反馈给计算机(22)，计算机(22)控制关闭Nd：YAG脉冲激光器(19)；

结合附图1所示，用于加热的CW光纤激光器系统包括CW光纤激光器18、第二全反镜15、第二可调聚焦透镜13、透镜支架25、第二透镜调整臂14、红外测温仪9和CCD传感器10；所述CW光纤激光器18发出的激光束经第二全反镜15反射到第二可调聚焦透镜13上聚焦，经第二可调聚焦透镜13聚焦后的激光束照射到工件35上；所述第二可调聚焦透镜13安装在第二透镜调整臂14上，第二透镜调整臂14安装在透镜支架25上，所述透镜支架25垂直固定在L型底座1上，其中，第二透镜调整臂14高度可调节；用CCD传感器10对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机22；通过红外测温仪9实时监测加热区域的温度，当加热温度达到预定温度，则计算机22控制关闭CW光纤激光器18，确保工件35的加热温度和工件35成形的质量，CW光纤激光器系统与监测部分形成一个闭环控制，共同完成激光对工件35的加热。

结合图2、3所示，超声振动系统5安装在三维移动平台2上；所述超声振动系统5包括支撑箱体29、垫块30、超声换能器31、振板32、超声发生器39、AD50T压电加速度传感器42、信号调理器41和示波器40；所述支撑箱体29安装在三维移动平台2上；所述支撑箱体29内左右对称安装有垫块30；垫板30上通过螺栓安装有振板32；振板32下表面安装有超声换能器31，且超声换能器31置于支撑箱体29内，通过超声换能器31将由超声波发生器39产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板32传送给模具和工件，使激励信号由下而上作用于模具34和工件35；振板32上表面安装有AD50T压电加速度传感器42，AD50T压电加速度传感器42通过信号调理器41与示波器40相连接，用来实时监测振板32的振幅。

结合附图1所示，控制系统由计算机22、D/A转换器21、A/D转换器26、图像采集器20、CW光纤激光控制器27、Nd：YAG脉冲激光控制器28、微机械手控制器16、液压控制系统23、三维移动平台控制器24组成；所述D/A转换器21、A/D转换器26、图像采集器20、CW光纤激光控制器27、Nd：YAG脉冲激光控制器28、微机械手控制器16、液压控制系统23、三维移动平台控制器24均与计算机22相连接；其中A/D转换器26另一端与红外测温仪9和压力传感器8相连，红外测温仪9和压力传感器8测得的信号通过A/D转换器26处理后输入计算机22，计算机22处理信息后，再对CW光纤激光器18和Nd：YAG脉冲激光器19进行控制；图像采集器20另一端与CCD传感器10相连，CCD传感器10采集到的信息通过图片采集器20处理后输入计算机22；CW光纤激光控制器27另一端与CW光纤激光器18相连，用于控制CW光纤激光器18的工作状态；Nd：YAG脉冲激光控制器28与Nd：YAG脉冲激光器19相连，用于控制Nd：YAG脉冲激光器19的工作状态；液压控制系统23与伸缩缸3相连接，用于控制伸缩缸3的上下运动，调节工作台2的高度；三维移动平台控制器24与电机4相连接，用于控制电机4的转动和停止，用从而控制工作台2的前后左右水平移动；微机械手控制器16的两端分别与微机械手6和D/A转换器21相连，用于控制微机械手6的动作，实现工件35的定位、放置和取出。

结合附图5所示，所述的一种新型激光间接冲击微成形的方法，具体包括如下步骤：

S1.模具—调试光光斑对中：将D/A转换器21、A/D转换器26、图像采集器20、CW光纤激光控制器27、Nd：YAG脉冲激光控制器28、微机械手控制器16、液压控制系统23、三维移动平台控制器24均与计算机22相连接，在超声波装置5中的振板32上安装上夹具33，在夹具33上放上微模具34；利用Nd:YAG脉冲激光控制器28控制Nd:YAG脉冲激光器19发出一束调试光，计算机22控制液压控制系统23，控制伸缩缸3的上下运动，调节三维移动工作台2的高度，计算机22控制三维移动平台控制器24，控制三维移动工作台2的前后左右水平移动，利用CCD传感器10拍摄调试光光斑中心相对于微模具34型腔中心的位置，并通过图像采集器20处理输入计算机；若已对中，则计算机停止控制三维移动工作平台2，若有偏差，则计算机再对三维移动工作平台2的移动做出相应的控制。

S2.工件在模具上定位：计算机22控制微机械手控制器16，微机械手6实现工件35的定位和放置，并且结合CCD传感器10拍下工件35相对于微模具34型腔的位置，通过图像采集器20处理输入计算机22，计算机22再对微机械手6的动作做出相应的控制。

S3.超声振动/激光加热/超声振动和激光加热共同辅助脉冲激光冲击微成形：包括A、B和C三种方式

A：通过计算机22控制CW光纤激光控制器27来控制CW光纤激光器18发出的激光束通过第二反射镜15、第二可调聚焦透镜13对工件35表面进行非接触式准静态加热，在加热过程中结合CCD传感器10对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机22，形成一个闭环控制；结合红外线测温仪9测量加热区域的温度，通过A/D转换器26将信号输入计算机22，当温度达到预定温度，计算机22发出信号关闭CW激光器18，停止加热；然后依次放置软膜36、吸收层37和约束层38，用试管滴一滴水在吸收层37上，实现吸收层37与约束层38之间的密封，并用夹具33夹紧；此时，计算机22控制Nd:YAG脉冲激光控制器28来控制Nd:YAG脉冲激光器19的启动，发出的激光束通过第一反射镜17、第一可调聚焦透镜12，激光透过约束层38照射在吸收层37上，吸收层37吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层38和软膜36之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜36时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件35的屈服强度时，工件35会发生塑性变形，完成微零件的成形；并结合压力传感器8感应脉冲激光冲击作用于工件，并通过A/D转换器26将信号输入计算机22，当一个激光脉冲结束后，计算机22控制关闭Nd:YAG脉冲激光器28。

B：依次放置软膜36、吸收层37和约束层38，用试管滴一滴水在吸收层37上，实现吸收层37与约束层38之间的密封，并用夹具33夹紧；打开超声波发生器39，通过超声换能器31将由超声波发生器39产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板32传送给模具34和工件35，使激励信号由下而上作用于工件35和模具34；将AD50T压电加速度传感器42固定在振板32上，并通过信号调理器41和示波器40实时显示振板32的振幅；计算机22自动计时振动时间，计时时间到，计算机22控制Nd:YAG脉冲激光器28的启动，发出的激光束通过第一反射镜17、第一可调聚焦透镜12，激光透过约束层38照射在吸收层37上，吸收层37吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层38和软膜36之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜36时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件35的屈服强度时，工件35会发生塑性变形，完成微零件的成形；并结合压力传感器8感应脉冲激光冲击作用于工件35，并通过A/D转换器26将信号输入计算机22，当一个激光脉冲结束后，计算机22控制关闭Nd:YAG脉冲激光控制器28，接着立刻关闭超声发生器39。

C：通过计算机22控制CW光纤激光控制器27来控制CW光纤激光器18发出的激光束通过第二反射镜15、第二可调聚焦透镜13对工件35表面进行非接触式准静态加热，在加热过程中结合CCD传感器10对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机22，形成一个闭环控制；结合红外线测温仪9测量加热区域的温度，通过A/D转换器26将信号输入计算机22，当温度达到预定温度，计算机22发出信号关闭CW激光控制器27，停止加热。然后依次放置软膜36、吸收层37和约束层38，用试管滴一滴水在吸收层37上，实现吸收层37与约束层38之间的密封，并用夹具33夹紧；然后打开超声波发生器39，通过超声换能器31将由超声波发生器39产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板32传送给模具34和工件35，使激励信号由下而上作用于工件35；将AD50T压电加速度传感器42固定在振板32上，并通过信号调理器41和示波器40实时显示振板的振幅。计算机22自动计时振动时间，计时时间到，计算机22控制Nd:YAG脉冲激光器28的启动，发出的激光束通过第一反射镜17、第一可调聚焦透镜12，激光透过约束层38照射在吸收层37上，吸收层37吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层38和软膜36之间的有限空间内逊色膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜36时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件35的屈服强度时，工件35会发生塑性变形，完成微零件的成形，并结合压力传感器8感应脉冲激光冲击作用于工件35，并通过A/D转换器26将信号输入计算机22，当一个激光脉冲结束后，计算机22控制关闭Nd:YAG脉冲激光控制器28，接着立刻关闭超声发生器39。

S4.取成形件：完成激光脉冲冲击后，松开夹具33，计算机22通过微机械手控制器16控制微机械手6将约束层38和软膜36先取走，最后取下工件35，系统从S2进入下一个循环。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：包括模具—调试光光斑对中组件、工件定位组件、工件组件、用于冲击成形的Nd：YAG脉冲激光器系统、用于加热的CW光纤激光器系统、超声振动系统和控制系统；

所述模具—调试光光斑对中组件包括三维移动工作台(2)和CCD传感器(10)；所述三维移动工作台(2)安装在L型底座(1)上，三维移动工作台(2)上安装有伸缩缸(3)和电机(4)；利用Nd：YAG脉冲激光控制器(28)控制Nd：YAG脉冲激光器(19)发出一束调试光，利用伸缩缸(3)控制三维移动工作台(2)高度，利用电机(4)控制三维移动工作台(2)前后左右方向水平移动，通过CCD传感器(10)将调试光光斑与模具(34)型腔的相对位置进行监测并反馈到计算机(22)，计算机(22)再对三维移动工作台(2)的移动做出控制；

所述工件定位组件包括微机械手(6)和CCD传感器(10)；通过CCD传感器(10)将工件(35)相对于模具(34)型腔的放置位置进行检测并反馈到计算机(22)，计算机(22)再通过对微机械手(6)的控制实现工件(35)的定位、放置以及取出；

所述工件组件(7)从上到下依次排列包括约束层(38)、吸收层(37)、软膜(36)、工件(35)、成形件微模具(34)和夹具(33)；所述夹具(33)以螺纹连接安装在超声振动系统中的振板(32)上平面上；夹具(33)夹紧和定位约束层(38)、吸收层(37)、软膜(36)、工件(35)、成形件微模具(34)；

所述用于冲击成形的Nd：YAG脉冲激光器系统包括Nd：YAG脉冲激光器(19)、第一全反镜(17)、第一可调聚焦透镜(12)、第一聚焦透镜调整臂(11)和压力传感器(8)；所述Nd：YAG脉冲激光器(19)发出的激光束经过45°设置的第一全反镜(17)反射到第一可调聚焦透镜(12)上聚焦，经第一可调聚焦透镜(12)聚焦的激光束垂直照射到工件组件(7)上；所述第一可调聚焦透镜(12)通过第一聚焦透镜调整臂(11)安装在L型底座(1)的竖直侧板上，其中，第一聚焦透镜调整臂(11)高度可调节；压力传感器(8)感应脉冲激光冲击作用于工件(35)，并将信号反馈给计算机(22)，计算机(22)控制关闭Nd：YAG脉冲激光器(19)；

所述用于加热的CW光纤激光器系统包括CW光纤激光器(18)、第二全反镜(15)、第二可调聚焦透镜(13)、透镜支架(25)、第二透镜调整臂(14)、红外测温仪(9)和CCD传感器(10)；所述CW光纤激光器(18)发出的激光束经第二全反镜(15)反射到第二可调聚焦透镜(13)上聚焦，经第二可调聚焦透镜(13)聚焦后的激光束照射到工件(35)上；所述第二可调聚焦透镜(13)安装在第二透镜调整臂(14)上，第二透镜调整臂(14)安装在透镜支架(25)上，所述透镜支架(25)垂直固定在L型底座(1)上，其中，第二透镜调整臂(14)高度可调节；用CCD传感器(10)对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机(22)；通过红外测温仪(9)实时监测加热区域的温度，当加热温度达到预定温度，则计算机(22)控制关闭CW光纤激光器(18)；

所述超声振动系统(5)安装在三维移动平台(2)上；所述超声振动系统(5)包括支撑箱体(29)、垫块(30)、超声换能器(31)、振板(32)、超声发生器(39)、AD50T压电加速度传感器(42)、信号调理器(41)和示波器(40)；所述支撑箱体(29)安装在三维移动平台(2)上；所述支撑箱体(29)内左右对称安装有垫块(30)；垫板(30)上通过螺栓安装有振板(32)；振板(32)下表面安装有超声换能器(31)，且超声换能器(31)置于支撑箱体(29)内；振板(32)上表面安装有AD50T压电加速度传感器(42)，AD50T压电加速度传感器(42)通过信号调理器(41)与示波器(40)相连接，用来实时监测振板(32)的振幅；

所述控制系统包括计算机(22)、D/A转换器(21)、A/D转换器(26)、图像采集器(20)、CW光纤激光控制器(27)、Nd：YAG脉冲激光控制器(28)、微机械手控制器(16)、液压控制系统(23)和三维移动平台控制器(24)；所述D/A转换器(21)、A/D转换器(26)、图像采集器(20)、CW光纤激光控制器(27)、Nd：YAG脉冲激光控制器(28)、微机械手控制器(16)、液压控制系统(23)、三维移动平台控制器(24)的一端均与计算机(22)相连接；其中，A/D转换器(26)另一端与红外测温仪(9)和压力传感器(8)相连，红外测温仪(9)和压力传感器(8)测得的信号通过A/D转换器(26)处理后输入计算机(22)；图像采集器(20)另一端与CCD传感器(10)相连，CCD传感器(10)采集到的信息通过图片采集器(20)处理后输入计算机(22)；CW光纤激光控制器(27)另一端与CW光纤激光器(18)相连，用于控制CW光纤激光器(18)的工作状态；Nd：YAG脉冲激光控制器(28)与Nd：YAG脉冲激光器(19)相连，用于控制Nd：YAG脉冲激光器(19)的工作状态；液压控制系统(23)与伸缩缸(3)相连接，用于控制伸缩缸(3)的上下运动，调节三维移动工作台(2)的高度；三维移动平台控制器(24)与电机(4)相连接，用于控制三维移动工作台(2)的前后左右水平移动；微机械手控制器(16)的两端分别与微机械手(6)和D/A转换器(21)相连，用于控制微机械手(6)的动作。

2.根据权利要求1所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：所述夹具(33)包括定位板(43)、连接杆(44)、连接螺栓(45)、弹簧(46)、压板(47)、垫片(48)和螺母(49)；所述定位板(43)上左右对称设置有连接杆(44)，连接杆(44)上安装有连接螺栓(45)，连接螺栓(45)上套装有弹簧(46)，压板(47)置于弹簧(46)上端且安装在连接螺栓(45)上，并通过垫片(48)和螺母(49)紧固。

3.根据权利要求1所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：所述吸收层(37)厚度为5-30μm，所述软膜(36)为硅橡胶，所述工件(35)为金属箔板，所述约束层(38)为厚度为3mm的有机玻璃PMMA；所述微模具(34)的设计尺寸均在微米级。

4.根据权利要求1所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：利用计算机(22)控制微机械手(6)定位、放置和取出工件(35)，通过微机械手控制器(16)控制微机械手(6)的动作，并且结合CCD传感器(10)拍下金属工件(35)相对于微模具(34)型腔的位置，通过图像采集器(20)处理后输入计算机(22)，计算机(22)再对微机械手(6)的动作做出相应的控制；本装置结合微机械手控制部分和监测部分共同实现工件(35)的定位、放置和取出。

5.根据权利要求1所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：利用Nd:YAG脉冲激光控制器(28)控制Nd:YAG脉冲激光器(19)发出一束调试光，计算机(22)控制液压控制系统(23)，液压控制系统(23)与伸缩缸(3)相连接，用于控制伸缩缸(3)的上下运动，调节三维移动工作台(2)的高度，计算机(22)控制三维移动平台控制器(24)，三维移动平台控制器(24)与电机(4)相连接，用于控制三维移动工作台(2)的前后左右水平移动，利用CCD传感器(10)拍摄调试光光斑中心相对于微模具(34)型腔中心的位置，并通过图像采集器(20)处理输入计算机(22)，然后计算机(22)再对三维移动工作台(2)的移动做出控制；调节部分和监测部分形成一个闭环控制，共同实现调试光光斑中心与成形模具(34)型腔中心对中。

6.根据权利要求1所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：通过超声换能器(31)将由超声波发生器(39)产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板(32)传送给模具(34)和工件(35)，使激励信号由下而上作用于模具(34)和工件(35)；将AD50T压电加速度传感器(42)固定在振板(32)上，并通过信号调理器(41)和示波器(40)实时显示振板(32)的振幅。

7.根据权利要求1所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：利用计算机(22)控制CW光纤激光控制器(27)来控制激光加热的启动和停止，并通过CW光纤激光器(18)和光路系统来控制激光加热的区域和激光能量，结合CCD传感器(10)对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机(22)；利用红外线测温仪(9)测量加热区域的温度，通过A/D转换器(26)将信号输入计算机(22)，当温度达到预定温度，计算机(22)发出信号关闭CW光纤激光器(18)，停止加热，确保工件(35)加热的温度和工件(35)成形的质量，CW光纤激光器系统与监测部分形成一个闭环控制，共同完成激光对工件(35)的加热。

8.根据权利要求1所述的一种新型激光间接冲击微成形的装置，其特征在于：利用计算机(22)控制Nd:YAG脉冲激光控制器(28)的启动和停止，并通过Nd:YAG脉冲激光器(19)和光路系统来控制激光能量和光斑大小，结合压力传感器(8)感应脉冲激光冲击作用于工件(35)，并通过A/D转换器(26)将信号输入计算机(22)，当一个激光脉冲结束后，计算机控制关闭Nd:YAG脉冲激光器(19)。

9.根据权利要求1所述的基于一种新型激光间接冲击微成形的装置的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1.将D/A转换器(21)、A/D转换器(26)、图像采集器(20)、CW光纤激光控制器(27)、Nd：YAG脉冲激光控制器(28)、微机械手控制器(16)、液压控制系统(23)、三维移动平台控制器(24)均与计算机(22)相连接，在超声波装置(5)中的振板(32)上安装上夹具(33)，在夹具(33)上放上微模具(34)；利用Nd:YAG脉冲激光控制器(28)控制Nd:YAG脉冲激光器(19)发出一束调试光，计算机(22)控制液压控制系统(23)，控制伸缩缸(3)的上下运动，调节三维移动工作台(2)的高度，计算机(22)控制三维移动平台控制器(24)，控制三维移动工作台(2)的前后左右水平移动，利用CCD传感器(10)拍摄调试光光斑中心相对于微模具(34)型腔中心的位置，并通过图像采集器(20)处理输入计算机(22)；若已对中，则计算机(22)停止控制三维移动工作台(2)，若有偏差，则计算机(22)再对三维移动工作台(2)的移动做出相应的控制；

S2.计算机(22)控制微机械手控制器(16)，微机械手(6)实现工件(35)的定位和放置，并且结合CCD传感器(10)拍下工件(35)相对于微模具(34)型腔的位置，通过图像采集器(20)处理输入计算机(22)，计算机(22)再对微机械手(6)的动作做出相应的控制；

S3.有三种方式A、B和C；

A.通过计算机(22)控制CW光纤激光控制器(27)来控制CW光纤激光器(18)发出的激光束通过第二反射镜(15)、第二可调聚焦透镜(13)对工件(35)表面进行非接触式准静态加热，在加热过程中结合CCD传感器(10)对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机(22)，形成一个闭环控制；结合红外线测温仪(9)测量加热区域的温度，通过A/D转换器(26)将信号输入计算机(22)，当温度达到预定温度，计算机(22)发出信号关闭CW光纤激光器(18)，停止加热；然后依次放置软膜(36)、吸收层(37)和约束层(38)，用试管滴一滴水在吸收层(37)上，实现吸收层(37)与约束层(38)之间的密封，并用夹具(33)夹紧；此时，计算机(22)控制Nd:YAG脉冲激光控制器(28)来控制Nd:YAG脉冲激光器(19)的启动，发出的激光束通过第一反射镜(17)、第一可调聚焦透镜(12)，激光透过约束层(38)照射在吸收层(37)上，吸收层(37)吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层(38)和软膜(36)之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜(36)时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件(35)的屈服强度时，工件(35)会发生塑性变形，完成微零件的成形；并结合压力传感器感应(8)脉冲激光冲击作用于工件(35)，并通过A/D转换器(26)将信号输入计算机(22)，当一个激光脉冲结束后，计算机(22)控制关闭Nd:YAG脉冲激光器(28)；

B:依次放置软膜(36)、吸收层(37)和约束层(38)，用试管滴一滴水在吸收层(37)上，实现吸收层(37)与约束层(38)之间的密封，并用夹具(33)夹紧；打开超声波发生器(39)，通过超声换能器(31)将由超声波发生器(39)产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板(32)传送给模具(34)和工件(35)，使激励信号由下而上作用于工件(35)和模具(34)；将AD50T压电加速度传感器(42)固定在振板(32)上，并通过信号调理器(41)和示波器(40)实时显示振板(32)的振幅；计算机(22)自动计时振动时间，计时时间到，计算机(22)控制Nd:YAG脉冲激光器(28)的启动，发出的激光束通过第一反射镜(17)、第一可调聚焦透镜(12)，激光透过约束层(38)照射在吸收层(37)上，吸收层(37)吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层(38)和软膜(36)之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜(36)时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件(35)的屈服强度时，工件(35)会发生塑性变形，完成微零件的成形；并结合压力传感器(8)感应脉冲激光冲击作用于工件(35)，并通过A/D转换器(26)将信号输入计算机(22)，当一个激光脉冲结束后，计算机(22)控制关闭Nd:YAG脉冲激光控制器(28)；接着立刻关闭超声发生器(39)；

C：通过计算机(22)控制CW光纤激光控制器(27)来控制CW光纤激光器(18)发出的激光束通过第二反射镜(15)、第二可调聚焦透镜(13)对工件(35)表面进行非接触式准静态加热，在加热过程中结合CCD传感器(10)对加热区域的位置、温度分布以及成形过程进行监测并反馈到计算机(22)，形成一个闭环控制；结合红外线测温仪(9)测量加热区域的温度，通过A/D转换器(26)将信号输入计算机(22)，当温度达到预定温度，计算机(22)发出信号关闭CW激光控制器(27)，停止加热。然后依次放置软膜(36)、吸收层(37)和约束层(38)，用试管滴一滴水在吸收层(37)上，实现吸收层(37)与约束层(38)之间的密封，并用夹具(33)夹紧；然后打开超声波发生器(39)，通过超声换能器(31)将由超声波发生器(39)产生的交变电能转换成超声波振动能，然后通过振板(32)传送给模具(34)和工件(35)，使激励信号由下而上作用于工件(35)；将AD50T压电加速度传感器(42)固定在振板(32)上，并通过信号调理器(41)和示波器(40)实时显示振板(32)的振幅。计算机(22)自动计时振动时间，计时时间到，计算机(22)控制Nd:YAG脉冲激光器(28)的启动，发出的激光束通过第一反射镜(17)、第一可调聚焦透镜(12)，激光透过约束层(38)照射在吸收层(37)上，吸收层(37)吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体，等离子体继续吸收能量，在约束层(38)和软膜(36)之间的有限空间内迅速膨胀爆炸，诱导产生冲击波，当冲击波作用于软膜(36)时，冲击波会以应力波的形式向内传递，当冲击波压力大于工件的屈服强度时，工件(35)会发生塑性变形，完成微零件的成形，并结合压力传感器(8)感应脉冲激光冲击作用于工件(35)，并通过A/D转换器(26)将信号输入计算机(22)，当一个激光脉冲结束后，计算机(22)控制关闭Nd:YAG脉冲激光控制器(28)。接着立刻关闭超声发生器(39)；

S4：完成激光脉冲冲击后，松开夹具(33)，计算机(22)通过微机械手控制器(16)控制微机械手(6)将约束层(38)和软膜(36)先取走，最后取下工件(35)，系统从S2进入下一个循环。