CN111069797A - 一种激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置及其方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置及其方法

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。

进一步的，还包括自动上料装置，所述自动上料装置包括主动滚筒和被动滚筒，所述主动滚筒与从动滚筒之间设置有箔材，伺服电机驱动主动滚筒，从而传动箔材，所述箔材置于模具正上方。

进一步的，所述控制系统包括计算机、激光发射控制器、伸缩气缸控制器、第一液压装置控制器、第二液压装置控制器、激光测距传感器、扭矩信号控制器、减速电机控制器和伺服电机控制器；所述激光发射控制器、伸缩气缸控制器、第一液压装置控制器、第二液压装置控制器、激光测距信号处理器、扭矩信号控制器、减速电机控制器、伺服电机控制器均与计算机连接；激光发射控制器与纳秒脉冲发射器连接，控制激光束的发射状态；伸缩气缸控制器与伸缩气缸相连，用来控制气缸的伸缩行程；第一液压装置控制器与第一液压装置连接；第二液压装置控制器与第二液压装置连接；激光测距信号处理器与第一激光测距仪、第二激光测距仪连接，扭矩信号控制器与扭矩传感器相连，减速电机控制器与减速电机相连，伺服电机控制器与伺服电机相连接。

进一步的，所述夹紧爪共有三个，呈120°均匀分布。

进一步的，还包括储料仓和回收仓；所述储料仓内设置有第一预紧弹簧，未受到激光冲击的限制层-吸收层-软膜复合层放置在第一预紧弹簧上；所述回收仓内设置有第二预紧弹簧，激光冲击之后的限制层-吸收层-软膜复合层放置在第二预紧弹簧上。

进一步的，所述摇臂用来夹持储料仓内的未受到激光冲击的限制层-吸收层-软膜复合层。

一种激光高速冲击箔材微孔成形的方法，包括如下步骤：

S1：计算机通过控制伸缩气缸控制装置移动伸缩气缸，伸缩气缸带动滑块移动，计算机通过控制激光测距信号处理器识别第二激光测距仪发出的横向位移信号，将滑块移动到储料仓上方；计算机通过控制激光测距信号处理器识别第一激光测距仪发出的纵向位移信号，将第一液压装置的活塞杆向下移动一定距离，第二液压装置的活塞杆向上移动，活塞杆上的圆柱销带动摇臂上端向外产生摆动，摇臂下端向内产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层夹起；计算机控制第一液压装置的活塞杆向上移动一定距离；计算机控制伸缩气缸带动滑块向左移动；计算机通过控制激光测距信号处理器识别第二激光测距仪发出的横向位移信号，将滑块中心停在会聚透镜的正下方；计算机通过控制激光测距信号处理器识别第一激光测距仪发出的纵向位移信号，将第一液压装置的活塞杆向下移动一定距离；第二液压装置的活塞杆向下移动，活塞杆上的圆柱销带动摇臂上端向内产生摆动，摇臂下端向外产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层释放在箔材上面；

S2：计算机通过控制减速电机控制器控制减速电机的转动，减速电机通过减速器驱动凸轮轴旋转；凸轮轴旋转带动夹紧爪下端向外摆动，夹紧爪绕转动轴旋转，夹紧爪上端向下移动；扭矩传感器检测凸轮轴的扭矩，计算机控制扭矩信号控制器接受扭矩传感器传输的扭矩信号，计算机通过控制减速电机控制器控制减速电机的转动；扭矩达到预设值，减速电机停止转动，夹紧爪上端压紧限制层-吸收层-软膜复合层；

S3：计算机通过控制激光发射控制器控制纳秒脉冲发射器，激光束通过反射镜反射，经过会聚透镜，穿过滑块、第一液压装置、第二液压装置的中间孔到达限制层-吸收层-软膜复合层，吸收层吸收激光束能量产生等离子冲击软膜，箔材在软膜和模具的共同作用下完成冲孔工艺；

S4：计算机通过控制减速电机控制器控制减速电机反转，减速电机通过减速器；减速电机通过减速器驱动凸轮轴旋转；凸轮轴反向旋转，回位弹簧带动夹紧爪下端向内摆动，夹紧爪绕转动轴旋转，夹紧爪上端向上移动；扭矩传感器检测凸轮轴的扭矩，计算机控制扭矩信号控制器接受扭矩传感器传输的扭矩信号，计算机通过控制减速电机控制器控制减速电机的转动；扭矩达到预设值，减速电机停止转动，夹紧爪上端松开限制层-吸收层-软膜复合层；

S5：计算机控制第二液压装置控制器来控制第二液压装置的活塞杆向上移动，活塞杆上的圆柱销带动摇臂上端向外产生摆动，摇臂下端向内产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层夹起；计算机控制第一液压装置控制器来控制第一液压装置的活塞杆向上移动一定距离；计算机通过控制伸缩气缸控制器控制伸缩气缸向右移动，伸缩气缸带动滑块向右移动，第二激光测距仪检测滑块与右侧工作台的横行距离，当滑块移动到回收仓正上方时，伸缩气缸停止伸缩；第一液压装置的活塞杆向下移动；第一激光测距仪检测到第一液压装置距离到回收仓上方合适的纵向位移时，第一液压装置的活塞杆停止向下移动，第二液压装置的活塞杆向下移动，活塞杆上的圆柱销带动摇臂上端向内产生摆动，摇臂下端向外产生摆动，摇臂的转动中心是嵌入在保持架下方导向槽上的转轴；将限制层-吸收层-软膜复合层释放；限制层-吸收层-软膜复合层自然落到回收仓内，第二预紧弹簧向下压缩；

S6：计算机通过控制伺服电机控制器驱动伺服电机旋转，伺服电机带动主动滚筒旋转，箔材缠绕在被动滚筒上，每冲击一次，伺服电机旋转一定角度，主动滚筒收卷已经冲击的箔材，被动滚筒传送未受到冲击的箔材；由此进入下一个工作周期。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用纳秒脉冲激光作为冲孔成形的动力源，由约束层-吸收层-软膜复合层进行光能与机械能的能量转化，并采取工件自动进给装置、约束层-吸收层-软膜复合层自动替换装置、自动夹紧装置实现了激光高速冲击箔材微孔成形自动化，可以高效率、大批量生产。

2.通过设计夹紧装置实现了限制层-吸收层-软膜复合层通过替换装置夹持到模具支撑架后，通过夹紧装置夹紧，保证在激光加工过程中，限制层-吸收层-软膜复合层及待加工工件位置稳定，夹紧装置中，通过设计加紧爪和凸轮轴，通过凸轮轴的转动，使得加紧爪加紧或松开限制层-吸收层-软膜复合层。

3.通过设计摇臂和第一液压装置和第二液压装置，使得第一液压装置带动保持架上下移动，第二液压装置的活塞杆上通过圆轴销与摇臂上的滑槽连接，组成滑块机构，在保持架上的转轴的约束及第二液压装置活塞杆上的圆轴销的约束下，实现了摇杆夹持或者松开限制层-吸收层-软膜复合层。

4.通过在工作台竖直侧面上设置与地面平行的导轨，导轨上设置滑块，滑块上设置有第一液压装置，滑块在伸缩气缸的驱动下，在导轨上往复移动，从而带动第一液压装置，实现了摇杆在水平方向的移动，使得摇杆移动到工作位置，回收仓、储料仓正上方位置，从而为夹持或者松开限制层-吸收层-软膜复合层在正确的位置提供了可能。

5.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。

附图说明

图1是本发明激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置的结构示意图；

图2是约束层-吸收层-软膜复合层结构示意图；

图3是工作台的结构示意图；

图4是替换装置中第一液压装置与第二液压装置结构示意图；

图5是夹紧装置结构示意图；

图6为凸轮轴结构示意图。

附图标记：

1-工作台；2-回收仓；3-第二预紧弹簧；4-第一预紧弹簧；5-储料仓；6-伺服电机；7-主动滚筒；8-缓冲块；9-导轨；10-第一激光测距仪；11-第二液压装置；111-活塞杆；112-圆柱销；113-转轴；114-摇臂；12-第二激光测距仪；13-第一液压装置；131-保持架；14-滑块；15-会聚透镜；16-反射镜；17-伸缩气缸；18-纳秒脉冲激光发射器；19-激光发射控制器；20-伸缩气缸控制器；21-第一液压装置控制器；22-第二液压装置控制器；23-计算机；24-激光测距传感器；25-扭矩信号控制器；26-减速电机控制器；27-伺服电机控制器；28-被动滚筒；29-扭矩传感器；30-减速器；31-减速电机；321-固定架；322-固定轴；323-滚针轴承；324-凸轮轴；325-夹紧爪；326-转动销；327-回位弹簧；328-模具安装座；33-模具；34-限制层-吸收层-软膜复合层；341-限制层；342-吸收层；343-软膜；35箔材；133-导向槽；134-滑槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的

结合附图1所示为本发明所述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；

其中，激光发射系统包括纳秒脉冲发射器18、反射镜16、会聚透15和工作台1；所述的反射镜16、会聚透镜15安装在工作台1的上端，反射镜与工作台1水平方向呈45°夹角，会聚透镜15与工作台1底部平行安装；控制系统包括计算机23、激光发射控制器19、伸缩气缸控制器20、第一液压装置控制器21、第二液压装置控制器22、激光测距传感器24、扭矩信号控制器25、减速电机控制器26、伺服电机控制器27；所述激光发射控制器19、伸缩气缸控制器20、第一液压装置控制器21、第二液压装置控制器22、激光测距信号处理器24、扭矩信号控制器25、减速电机控制器26、伺服电机控制器27均与计算机23连接；激光发射控制器19与纳秒脉冲激光发射器18连接，控制激光束的发射状态；伸缩气缸控制器20与伸缩气缸17相连，用来控制气缸的伸缩行程；第一液压装置控制器21与第一液压装置13连接；第二液压装置控制器22与第二液压装置连接11；激光测距信号处理器24与第一激光测距仪10、第二激光测距仪12连接，扭矩信号控制器25与扭矩传感器29相连，减速电机控制器26与减速电机31相连，伺服电机控制器27与伺服电机6相连接；伺服电机6带动主动滚筒7旋转，主动滚筒7通过箔材带动被动滚筒28旋转，箔材的厚度为20-100μm；

结合附图2所示，限制层-吸收层-软膜复合层34包括限制层341、吸收层342、软膜343，其位置关系是吸收层342在限制层341下面、软膜343在吸收层342下面；用于限制层-吸收层-软膜复合层储藏装置包括储料仓5与第一预紧弹簧4，未受到激光冲击限制层-吸收层-软膜复合层34放置在第一预紧弹簧4上；用于限制层-吸收层-软膜复合层回收装置包括回收仓2与第二预紧弹簧3，激光冲击之后限制层-吸收层-软膜复合层34放置在第二预紧弹簧3上。

结合附图3、4所示，用于限制层-吸收层-软膜复合层替换装置包括工作台1、伸缩气缸17、滑块14、导轨9、缓冲块8、第一激光测距仪10、第二激光测距仪12、第一液压装置13、第二液压装置11；滑块14左侧与伸缩气缸17相连，导轨9上产生横向滑动，缓冲块8固定在导轨9尾端，第一激光测距仪10固定在滑块14右侧检测滑块的横向位移，第一液压装置13固定在滑块14下端，保持架131固定在第一液压装置13的下端，第二液压装置11固定在保持架131下端，第二激光测距仪12固定在保持架131下端监测第一液压装置13的纵向位移。

结合附图5和6所示，夹紧装置包括减速电机31、减速器30、扭矩传感器29、固定架321、固定轴322、滚针轴承323、凸轮轴324、夹紧爪325，转动销326、回位弹簧327、模具安装座328；固定架321安装在工作台1上，固定架上端凹台作为模具安装座328，模具安装座328中心与激光束中心重叠，直径50mm，高度10mm，固定轴322安装在固定架321内部凸台上，滚针轴承323安装在固定轴322上，凸轮轴324安装在滚针轴承323上，夹紧爪325中部开孔通过转动销326安装在固定架321上，夹紧爪325下端与凸轮轴324接触，夹紧爪325共有三个，呈120°均匀分布，其直径小于模具安装座直径；回位弹簧327两端分别连接夹紧爪325与固定架321，回位弹簧327保持拉伸状态。

滑块14，第一液压装置13，第二液压装置11，具有通孔；滑块14，第一液压装置13，第二液压装置11，主动滚筒7、被动滚筒28、回收仓2、储料仓5的中心在同一竖直平面内；

激光高速冲击箔材微孔成形的方法，具体包括如下步骤：

S1.计算机23通过控制伸缩气缸控制装置20移动伸缩气缸17，伸缩气缸17带动滑块14移动，计算机23通过控制激光测距信号处理器24识别第二激光测距仪12发出的横向位移信号，将滑块14移动到储料仓5上方；计算机23通过控制激光测距信号处理器24识别第一激光测距仪10发出的纵向位移信号，将第一液压装置13的活塞杆131向下移动一定距离，第二液压装置11的活塞杆111向上移动，活塞杆111上的圆柱销112带动摇臂113上端向外产生摆动，摇臂113下端向内产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层34夹起；计算机23控制第一液压装置13的活塞杆131向上移动一定距离；计算机23控制伸缩气缸17带动滑块14向左移动；计算机23通过控制激光测距信号处理器24识别第二激光测距仪12发出的横向位移信号，将滑块14中心停在会聚透镜15的正下方；计算机23通过控制激光测距信号处理器24识别第一激光测距仪10发出的纵向位移信号，将第一液压装置13的活塞杆131向下移动一定距离；第二液压装置11的活塞杆111向下移动，活塞杆111上的圆柱销112带动摇臂114上端向内产生摆动，摇臂114下端向外产生摆动，摇臂114的转动中心是嵌入在保持架131下方凹槽内的转轴113；将限制层-吸收层-软膜复合层34释放在箔材35上面；

S2.计算机23通过控制减速电机控制器26控制减速电机31的转动，减速电机31通过减速器30驱动凸轮轴324旋转；凸轮轴324旋转带动夹紧爪325下端向外摆动，夹紧爪325绕转动轴326旋转，夹紧爪325上端向下移动；扭矩传感器29检测凸轮轴的扭矩，计算机23控制扭矩信号控制器25接受扭矩传感器29传输的扭矩信号，计算机4通过控制减速电机控制器26控制减速电机31的转动；扭矩达到预设值，减速电机31停止转动，夹紧爪325上端压紧限制层-吸收层-软膜复合层34；

S3.计算机4通过控制激光发射控制器19控制纳秒脉冲发射器18，激光束通过反射镜16反射，经过会聚透镜15，穿过滑块14、第一液压装置13、第二液压装置11的中间孔到达限制层-吸收层-软膜复合层34，吸收层342吸收激光束能量产生等离子冲击软膜343，箔材35在软膜343和模具33的共同作用下完成冲孔工艺；

S4.计算机23通过控制减速电机控制器26控制减速电机31反转，减速电机31通过减速器；减速电机31通过减速器30驱动凸轮轴324旋转；凸轮轴324反向旋转，回位弹簧327带动夹紧爪325下端向内摆动，夹紧爪325绕转动轴326旋转，夹紧爪325上端向上移动；扭矩传感器29检测凸轮轴的扭矩，计算机23控制扭矩信号控制器25接受扭矩传感器29传输的扭矩信号，计算机4通过控制减速电机控制器26控制减速电机31的转动；扭矩达到预设值，减速电机31停止转动，夹紧爪325上端松开限制层-吸收层-软膜复合层34；

S5.计算机23控制第二液压装置控制器22来控制第二液压装置11的活塞杆111向上移动，活塞杆111上的圆柱销112带动摇臂113上端向外产生摆动，摇臂113下端向内产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层34夹起；计算机23控制第一液压装置控制器20来控制第一液压装置13的活塞杆113向上移动一定距离；计算机23通过控制伸缩气缸控制器20控制伸缩气缸17向右移动，伸缩气缸17带动滑块14向右移动，第二激光测距仪12检测滑块14与右侧工作台的横行距离，当滑块14移动到回收仓2正上方时，伸缩气缸17停止伸缩；第一液压装置13的活塞杆113向下移动；第一激光测距仪10检测到第一液压装置13距离到回收仓2上方合适的纵向位移时，第一液压装置13的活塞杆113停止向下移动，第二液压装置11的活塞杆111向下移动，活塞杆111上的圆柱销112带动摇臂113上端向内产生摆动，摇臂113下端向外产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层34释放；限制层-吸收层-软膜复合层34自然落到回收仓2内，第二预紧弹簧1向下压缩；

S6.计算机23通过控制伺服电机控制器27驱动伺服电机7旋转，伺服电机7带动主动滚筒6旋转，箔材35缠绕在被动滚筒28上，每冲击一次，伺服电机7旋转一定角度，主动滚筒6收卷已经冲击的箔材35，被动滚筒28传送未受到冲击的箔材35；由此进入下一个工作周期。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，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(17)、滑块(14)、导轨(9)、缓冲块(8)、第一液压装置(13)、第二液压装置(11)；所述导轨(9)设置在工作台(1)上，且导轨(9)上的滑块(14)可沿导轨(9)往复滑动；滑块(14)下端固定设置有第一液压装置(13)，所述第一液压装置(13)的输出端的末端设置有保持架(131)，所述保持架(131)为中空结构，且保持架(131)下端侧壁上开设有数个竖直导向槽(133)，保持架(131)内中心位置设置有第二液压装置(11)，所述第二液压装置(11)的活塞杆(111)上通过圆柱销(112)连接有数个摇臂(114)；摇臂(114)上开设有滑槽(134)，滑槽(134)与圆柱销(112)组成滑块机构，所述摇臂(114)个数与导向槽个数相同；摇臂(114)为类L型结构，摇臂(114)通过转轴(113)支撑，从而使摇臂(114)随转轴(113)在导向槽(133)内摆动。

2.根据权利要求1所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括固定架(321)、固定轴(322)和减速电机(31)；所述固定架(321)设置在工作台(1)上，固定架(321)上方开设有模具安装座(328)，固定架(321)内设置有固定轴(322)，固定轴(322)上套装有滚针轴承(323)，滚针轴承(323)上安装有中空的凸轮轴(324)，所述减速电机(31)与减速器(30)连接，减速器(30)与凸轮轴(324)连接，从而减速电机(31)驱动凸轮轴(324)旋转；所述固定架(321)外侧还设置有数个对称分布的夹紧爪(325)，加紧爪(325)中间位置通过转动销(326)设置在固定架(321)上，加紧爪(325)可沿转动销(326)转动，加紧爪(325)的一端指向模具安装座(328)，另一端通过回位弹簧(327)始终与凸轮轴(324)上的凸轮接触；凸轮轴(324)旋转时，驱动加紧爪(325)加紧或者松开限制层-吸收层-软膜复合层(34)。

3.根据权利要求2所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，所述凸轮轴(324)上的凸起个数与加紧爪(325)个数相同；所述回位弹簧(327)用来给加紧爪(325)提供回复力。

4.根据权利要求1所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，还包括第一激光测距仪(10)和第二激光测距仪(12)；所述第一激光测距仪(10)设置在滑块(14)上，用来检测滑块(14)与工作台(1)侧壁的距离；第二激光测距仪(12)设置在保持架(131)下端，用来检测保持架(131)与储料仓(5)中限制层-吸收层-软膜复合层(34)的距离。

5.根据权利要求1所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，还包括自动上料装置，所述自动上料装置包括主动滚筒(6)和被动滚筒(28)，所述主动滚筒(6)与从动滚筒(28)之间设置有箔材(35)，伺服电机(7)驱动主动滚筒(6)，从而传动箔材(35)，所述箔材(35)置于模具正上方。

6.根据权利要求1所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，所述控制系统包括计算机(23)、激光发射控制器(19)、伸缩气缸控制器(20)、第一液压装置控制器(21)、第二液压装置控制器(22)、激光测距传感器(24)、扭矩信号控制器(25)、减速电机控制器(26)和伺服电机控制器(27)；所述激光发射控制器(19)、伸缩气缸控制器(20)、第一液压装置控制器(21)、第二液压装置控制器(22)、激光测距信号处理器(24)、扭矩信号控制器(25)、减速电机控制器(26)、伺服电机控制器(27)均与计算机(23)连接；激光发射控制器(19)与纳秒脉冲发射器(18)连接，控制激光束的发射状态；伸缩气缸控制器(20)与伸缩气缸(17)相连，用来控制气缸的伸缩行程；第一液压装置控制器(21)与第一液压装置(13)连接；第二液压装置控制器(22)与第二液压装置连接(11)；激光测距信号处理器(24)与第一激光测距仪(10)、第二激光测距仪(12)连接，扭矩信号控制器(25)与扭矩传感器(29)相连，减速电机控制器(26)与减速电机(31)相连，伺服电机控制器(27)与伺服电机(6)相连接。

7.根据权利要求3所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，所述夹紧爪(325)共有三个，呈120°均匀分布；所述限制层-吸收层-软膜复合层(34)从上至下包括限制层(341)、吸收层(342)和软膜(343)。

8.根据权利要求1所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，还包括储料仓(5)和回收仓(2)；所述储料仓(5)内设置有第一预紧弹簧(4)，未受到激光冲击的限制层-吸收层-软膜复合层(34)放置在第一预紧弹簧(4)上；所述回收仓(2)内设置有第二预紧弹簧(3)，激光冲击之后的限制层-吸收层-软膜复合层(34)放置在第二预紧弹簧(3)上。

9.根据权利要求1所述的激光高速冲击箔材微孔成形的自动化装置，其特征在于，所述摇臂(114)用来夹持储料仓(5)内的未受到激光冲击的限制层-吸收层-软膜复合层(34)。

10.一种激光高速冲击箔材微孔成形的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：计算机(23)通过控制伸缩气缸控制装置(20)移动伸缩气缸(17)，伸缩气缸(17)带动滑块(14)移动，计算机(23)通过控制激光测距信号处理器(24)识别第二激光测距仪(12)发出的横向位移信号，将滑块(14)移动到储料仓(5)上方；计算机(23)通过控制激光测距信号处理器(24)识别第一激光测距仪(10)发出的纵向位移信号，将第一液压装置(13)的活塞杆向下移动一定距离，第二液压装置(11)的活塞杆(111)向上移动，活塞杆(111)上的圆柱销(112)带动摇臂(113)上端向外产生摆动，摇臂(113)下端向内产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层(34)夹起；计算机(23)控制第一液压装置(13)的活塞杆向上移动一定距离；计算机(23)控制伸缩气缸(17)带动滑块(14)向左移动；计算机(23)通过控制激光测距信号处理器(24)识别第二激光测距仪(12)发出的横向位移信号，将滑块(14)中心停在会聚透镜(15)的正下方；计算机(23)通过控制激光测距信号处理器(24)识别第一激光测距仪(10)发出的纵向位移信号，将第一液压装置(13)的活塞杆(131)向下移动一定距离；第二液压装置(11)的活塞杆(111)向下移动，活塞杆(111)上的圆柱销(112)带动摇臂(113)上端向内产生摆动，摇臂(113)下端向外产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层(34)释放在箔材(35)上面；

S2：计算机(23)通过控制减速电机控制器(26)控制减速电机(31)的转动，减速电机(31)通过减速器(30)驱动凸轮轴(324)旋转；凸轮轴(324)旋转带动夹紧爪(325)下端向外摆动，夹紧爪(325)绕转动轴(326)旋转，夹紧爪(325)上端向下移动；扭矩传感器(29)检测凸轮轴(324)的扭矩，计算机(23)控制扭矩信号控制器(25)接受扭矩传感器(29)传输的扭矩信号，计算机(4)通过控制减速电机控制器(26)控制减速电机(31)的转动；扭矩达到预设值，减速电机(31)停止转动，夹紧爪(325)上端压紧限制层-吸收层-软膜复合层(34)；

S3：计算机(4)通过控制激光发射控制器(19)控制纳秒脉冲发射器(18)，激光束通过反射镜(16)反射，经过会聚透镜(15)，穿过滑块(14)、第一液压装置(13)、第二液压装置(11)的中间孔到达限制层-吸收层-软膜复合层(34)，吸收层(342)吸收激光束能量产生等离子冲击软膜(343)，箔材(35)在软膜(343)和模具(33)的共同作用下完成冲孔工艺；

S4：计算机(23)通过控制减速电机控制器(26)控制减速电机(31)反转，减速电机(31)通过减速器；减速电机(31)通过减速器(30)驱动凸轮轴(324)旋转；凸轮轴(324)反向旋转，回位弹簧带动夹紧爪(325)下端向内摆动，夹紧爪(325)绕转动轴(326)旋转，夹紧爪(325)上端向上移动；扭矩传感器(29)检测凸轮轴的扭矩，计算机(23)控制扭矩信号控制器(25)接受扭矩传感器(29)传输的扭矩信号，计算机(4)通过控制减速电机控制器(26)控制减速电机(31)的转动；扭矩达到预设值，减速电机(31)停止转动，夹紧爪(325)上端松开限制层-吸收层-软膜复合层(34)；

S5：计算机(23)控制第二液压装置控制器(22)来控制第二液压装置(11)的活塞杆(111)向上移动，活塞杆(111)上的圆柱销(112)带动摇臂(113)上端向外产生摆动，摇臂(113)下端向内产生摆动；将限制层-吸收层-软膜复合层(34)夹起；计算机(23)控制第一液压装置控制器(20)来控制第一液压装置(13)的活塞杆(113)向上移动一定距离；计算机(23)通过控制伸缩气缸控制器(20)控制伸缩气缸(17)向右移动，伸缩气缸(17)带动滑块(14)向右移动，第二激光测距仪(12)检测滑块(14)与右侧工作台的横行距离，当滑块(14)移动到回收仓(2)正上方时，伸缩气缸(17)停止伸缩；第一液压装置(13)的活塞杆(113)向下移动；第一激光测距仪(10)检测到第一液压装置(13)距离到回收仓(2)上方合适的纵向位移时，第一液压装置(13)的活塞杆(113)停止向下移动，第二液压装置(11)的活塞杆(111)向下移动，活塞杆(111)上的圆柱销(112)带动摇臂(114)上端向内产生摆动，摇臂(114)下端向外产生摆动，摇臂(114)的转动中心是嵌入在保持架(131)下方导向槽(133)上的转轴(113)；将限制层-吸收层-软膜复合层(34)释放；限制层-吸收层-软膜复合层(34)自然落到回收仓(2)内，第二预紧弹簧(1)向下压缩；

S6：计算机(23)通过控制伺服电机控制器(27)驱动伺服电机(7)旋转，伺服电机(7)带动主动滚筒(6)旋转，箔材(35)缠绕在被动滚筒(28)上，每冲击一次，伺服电机(7)旋转一定角度，主动滚筒(6)收卷已经冲击的箔材(35)，被动滚筒传送未受到冲击的箔材(35)；由此进入下一个工作周期。

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