CN113122701A - 一种热成型零件制备软区的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了公开的一种热成型零件制备软区的方法及装置，通过对热成形零件上的N个激光处理区进行激光分时照射，并进行循环处理完成N个激光处理区区域的扫描处理，得到具有软区的热成型零件。本发明方法及装置在软区产生的整个过程中无需激光拼接以及具有软区的热成型模具，激光光源控制灵活，可适用于具有复杂形状、复杂软区分布的零件；同时具有硬度分布均匀、生产效率高的特点。

Description

一种热成型零件制备软区的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种热成型零件制备软区的方法及装置。

背景技术

为了满足车身轻量化的需要，汽车制造业中越来越多的使用热成型钢。热成型钢是在加热炉中将板料加热至再结晶温度以上保持一段时间，然后将完全奥氏体化的板料快速转移至热成型设备中进行冲压，成形后继续保压一段时间使零件尺寸稳定。热成型工艺具有成形压力小、可成形复杂零部件、成形精度高、零件强度高等优点。

然而，由于淬火后的热成型钢零件强度高，后续自冲铆等机械连接困难，难于实现热成型钢与铝合金的连接。若采用高硬度铆钉，由于韧性较差，在铆钉对热成型钢进行冲孔过程中，铆钉脚时常会发生开裂，造成铆点失效。即使采用高硬度铆钉，也很难实现厚规格、高强度热成型钢的铆接。因为淬火后的热成型钢零件强度高，能量吸收能力差；因此在吸能处零件需要设计局部软区。目前常用的热成型钢局部软区方法包括：热成型钢与软区材料激光拼焊后整体热成型；用特殊设计的热成型模具，利用不同区域热处理制度不同得到不同强度的热成型零件。由于现有技术方案中采用了激光拼接、模具分段等手段，无法适用于具有复杂形状、复杂软区分布的零件。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种热成型零件制备软区的方法及装置，在软区产生的整个过程中无需激光拼接以及具有软区的热成型模具，激光光源控制灵活，可适用于具有复杂形状、复杂软区分布的零件；同时具有硬度分布均匀、生产效率高的特点。

第一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种热成型零件制备软区的方法，包括：

步骤一：在热成型零件上确定第一加工区域，所述第一加工区域包括第一激光处理区至第N激光处理区共N个激光处理区，N为大于等于2的正整数；

步骤二：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并确定一个扫描周期；其中，在每个激光处理区均对应有各自的扫描功率Pm、扫描速度Vm以及扫描时间Tm，m取1～N；

步骤三：在完成第一个所述扫描周期的扫描后，将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第一个中间位置；第m个激光处理区的所述第一个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为第一距离S1的位置，S1＝Vm*T，T为扫描周期；

步骤四：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第一个中间位置至第N激光处理区的第一个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第二个所述扫描周期的扫描；

步骤五：将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第p个中间位置；第m个激光处理区的所述第p个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为一间隔距离Smp的位置，Smp＝Vm*T*p，Smp为第m个激光处理区的第p个中间位置对应的间隔距离，p为中间位置的个数；

步骤六：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第p个中间位置至第N激光处理区的第p个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第p+1个所述扫描周期的扫描；

步骤七：循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，获得具有软区的热成型零件。

可选的，所述激光处理区被所述激光扫描器扫描时，所述激光处理区的下表面温度大于(AC1-100)℃，其中，AC1为加热时珠光体向奥氏体转变的临界温度。

可选的，所述激光处理区被所述激光扫描器扫描时，所述激光处理区的上表面温度小于0.5*(AC1+AC3)℃，其中，AC1为加热时珠光体向奥氏体转变的临界温度，AC3为加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度。

可选的，所述激光扫描器扫描时的光斑沿所述扫描方向的直径大于等于10mm。

可选的，所述采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，包括：

采用激光扫描器在所述第一激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T1时间长后，关闭所述激光扫描器；

在预设时段内将所述激光扫描器定位至第二激光处理区的起始位置，并在所述第二激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T2时间长后，关闭所述激光扫描器；

在预设时段内将所述激光扫描器定位至第三激光处理区的起始位置，并在所述第三激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T3时间长后，关闭所述激光扫描器并定位至下一个激光处理区的起始位置，直至完成第N激光处理区从起始位置开始的扫描。

可选的，所述预设时段小于等于0.3s，Tm小于等于0.3s，T小于等于1s。

可选的，所述循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，包括：

循环执行步骤五至步骤六，当所述N个激光处理区中出现扫描完成的第一目标激光处理区时，在所述热成型零件上新增一个第二目标激光处理区以替换所述第一目标激光处理区；

直至完成对替换后的N个激光处理区的所有激光处理。

可选的，所述循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，包括：

循环执行步骤五至步骤六，当所述N个激光处理区中出现扫描完成的第三目标激光处理区，且在所述热成型零件上无法新增激光处理区时，将所述第三目标激光处理区从所述N个激光处理区中剔除，获得第二加工区域；

将所述第一加工区域替换为所述第二加工区域，直至完成对N-1个激光处理区的所有激光处理。

可选的，所述热成型零件的强度大于等于1300MPa。

第二方面，基于同一发明构思，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种热成型零件制备软区的装置，包括：

确定模块，用于在热成型零件上确定第一加工区域，所述第一加工区域包括第一激光处理区至第N激光处理区共N个激光处理区，N为大于等于2的正整数；

第一加工模块，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并确定一个扫描周期；其中，在每个激光处理区均对应有各自的扫描功率Pm、扫描速度Vm以及扫描时间Tm，m取1～N；

第一位置获取模块，用于在完成第一个所述扫描周期的扫描后，将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第一个中间位置；第m个激光处理区的所述第一个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为第一距离S1的位置，S1＝Vm*T，T为扫描周期；

第二加工模块，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第一个中间位置至第N激光处理区的第一个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第二个所述扫描周期的扫描；

第二位置获取模块，用于将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第p个中间位置；第m个激光处理区的所述第p个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为一间隔距离Smp的位置，Smp＝Vm*T*p，Smp为第m个激光处理区的第p个中间位置对应的间隔距离，p为中间位置的个数；

第三加工模块，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第p个中间位置至第N激光处理区的第p个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第p+1个所述扫描周期的扫描；

循环加工模块，用于循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，获得具有软区的热成型零件。

本发明实施例提供的一种热成型零件制备软区的方法及装置，通过对热成形零件的多个激光处理区进行激光分时照射，形成脉冲时处理。可实现温度的严格控制，避免提高激光扫描的速度，同时保证多个激光处理区的上下表面温度更加均匀。多个激光处理区进行激光分时照射，实现了多线程加工，在不同激光处理区之间高速切换定位，达到单一激光源实现高速激光处理的作用。软区产生的整个过程中无需激光拼接以及任何热成型模具，激光光源控制灵活，可适用于具有复杂形状、复杂软区分布的零件。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明第一实施例提供的一种热成型零件制备软区的方法的流程图；

图2示出了本发明第一实施例的实例1中制作软区时的光斑在第一激光处理区的示意图；

图3示出了本发明第一实施例的实例1中制作软区时的光斑在第二激光处理区的示意图；

图4示出了本发明第一实施例的实例1中的一个周期内入射激光时序图；

图5示出了本发明第一实施例的实例1中的不同时刻激光的光斑在第一激光处理区和第二激光处理区的位置示意图。

图6示出了本发明第二实施例提供的一种热成型零件制备软区的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

第一实施例

请参见图1，示出了本发明第一实施例提供的一种热成型零件制备软区的方法的流程图。所述方法包括：

步骤一：在热成型零件上确定第一加工区域，所述第一加工区域包括第一激光处理区至第N激光处理区共N个激光处理区，N为大于等于2的正整数；

在步骤一中，在一个热成型零件上可能具有多个需要进行加工处理的软区。在本实施例中为了控制热成型零件的激光处理区加工时的温度，激光器会间歇的对激光处理区进行扫描。由于确定的第一加工区域中包含多个激光处理区，当激光器工作的时候，就可以在不同的激光处理区中进行切换。如果单纯的提高激光扫描速度，会造成上下表面温度差异大，厚度方向硬度均匀性差。在扫描速度受限的情况下，为提高软区制备效率，采用分时往复处理的方式既可以保证软区均匀性，又可以提高生产效率。多个激光处理区可以是相互独立的区域，也可以是在一块完整的区域上划分出来的区域。

步骤二：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并确定一个扫描周期；其中，在每个激光处理区均对应有各自的扫描功率Pm、扫描速度Vm以及扫描时间Tm，m取1～N。

在步骤二中，采用的激光扫描器可包括执行机构，如快速定位系统；还包括扫描振镜系统，或机械与扫描振镜联合的系统。具体的，步骤二包括：

1、采用激光扫描器在所述第一激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T1时间长后，关闭所述激光扫描器；

2、在预设时段内将所述激光扫描器定位至第二激光处理区的起始位置，并在所述第二激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T2时间长后，关闭所述激光扫描器；

3、在预设时段内将所述激光扫描器定位至第三激光处理区的起始位置，并在所述第三激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T3时间长后，关闭所述激光扫描器并定位至下一个激光处理区的起始位置，直至完成第N激光处理区从起始位置开始的扫描。

例如，当使用激光扫描器对第一激光处理区扫描时，通过执行机构将激光光路定位到热成型零件的第一激光处理区的起始位置，设置扫描时长为T1；开启激光，入射激光通过执行机构形成出射激光，最终在该激光处理区形成激光光斑，光斑以扫描功率P1、扫描速度V1在该第一激光处理区沿预设扫描方向匀速移动，移动时间T1后关闭激光。然后，在预设时段内将激光扫描器定位到第二激光处理区的起始位置，设置扫描时长为T2；开启激光，入射激光通过执行机构形成出射激光，最终在该激光处理区形成激光光斑，光斑以扫描功率P2、扫描速度V2在该第一激光处理区沿预设扫描方向匀速移动，移动时间T2后关闭激光；然后，在预设时段内将激光扫描器定位到下一激光处理区进行扫描，并以此类推完成N个激光处理区的扫描加工，即完成一个扫描周期T。T＝T1+T2+T3+···+Tn。

步骤三：在完成第一个所述扫描周期的扫描后，将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第一个中间位置；第m个激光处理区的所述第一个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为第一距离S1的位置，S1＝Vm*T，T为扫描周期。

在步骤三中，当完成一个扫描周期后，再次对N个激光处理区进行第二个周期的扫描；这样在对一个激光处理区进行的两次扫描之间形成间隔，可利于控制激光处理区的温度：(1)避免激光连续照射上表面造成上表面温度过高；(2)间歇时间的热传导可增进上下表面温度的均匀性，从而有利于在厚度方向形成硬度均匀的软区。

步骤四：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第一个中间位置至第N激光处理区的第一个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第二个所述扫描周期的扫描。

具体的，通过执行机构将激光光路重新定位到热成型零件的第一激光处理区的第一个中间位置。该中间位置位于上个周期加工路径延长线上，即上一加工周期的移动方向的延长线上。且距离上一加工周期起始位置的距离S1＝V1*T，设定扫描时长/移动时间为T1；开启激光，入射激光通过执行机构形成出射激光，最终在该第一激光处理区的第一个中间位置形成激光光斑，光斑以扫描功率P1、扫描速度V1在该第一激光处理区匀速移动，移动时间T1后关闭激光。然后，通过执行机构将激光光路重新定位到热成型零件的第二激光处理区的第一个中间位置，光斑位于上个周期加工路径延长线上，且距离上一加工周期起始位置的距离S2＝V*T，设置工作时长T2；开启激光，入射激光通过执行机构形成出射激光，最终在该激光处理区形成激光光斑，光斑以扫描功率P2、扫描速度V2在该激光处理区匀速移动，移动时间T2后关闭激光。以此类推，对N个激光处理区完成第二轮周期的扫描。

进一步的，还需要说明的是，本申请中的热成型零件的激光处理区需要严格的控制冷却后马氏体，因此，需要将激光照射的热成型零件的上表面温度控制在小于0.5*(AC1+AC3)℃，其中，AC1为加热时珠光体向奥氏体转变的临界温度，AC3为加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度。同时要实现激光处理区的软区目的，还要保证背面温度达到要求，在本实施例中激光处理区的下表面温度要大于(AC1-100)℃，避免经过激光处理后下表面硬度依然过高，无法达到生产要求。

步骤五：将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第p个中间位置；第m个激光处理区的所述第p个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为一间隔距离Smp的位置，Smp＝Vm*T*p，Smp为第m个激光处理区的第p个中间位置对应的间隔距离，p为中间位置的个数。

在步骤五中，p对应于当前的扫描周期个数减1。例如当进行第三个扫描周期的扫描时，p取值为2。

步骤六：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第p个中间位置至第N激光处理区的第p个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第p+1个所述扫描周期的扫描。

例如，当进行第三个周期的扫描时，第一激光处理区的第2个中间位置对应的间隔距离为S12＝V1*T*2，第二激光处理区的第2个中间位置对应的间隔距离为S22＝V2*T*2；当进行第五个周期的扫描时，第四激光处理区的第4个中间位置对应的间隔距离为S44＝V4*T*4，以此类推。

步骤七：循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，获得具有软区的热成型零件。

在循环执行步骤五至步骤六的过程中，当N个激光处理区中出现扫描完成的第一目标激光处理区时，在热成型零件上可新增一个第二目标激光处理区以替换所述第一目标激光处理区；直至完成对替换后的N个激光处理区的所有激光处理。第一目标激光处理区为N个激光处理区中的任一个，第二目标激光处理区为热成型零件上的N个激光处理区之外的任一激光处理区。

在循环执行步骤五至步骤六的过程中，当N个激光处理区中出现扫描完成的第三目标激光处理区，且在热成型零件上无法新增激光处理区时，将第三目标激光处理区从所述N个激光处理区中剔除，获得第二加工区域；此时第二加工区域的处理周期在原有周期T的基础上缩短第三目标激光处理区单次扫描的时长。最后，将第一加工区域替换为第二加工区域，直至完成对N-1个激光处理区的所有激光处理。

本实施例中通过上述对每一个激光处理区进行分时扫描，形成脉冲式的照射，并借助扫描振镜等执行机构在不同激光处理区之间高速切换定位，达到单一激光源实现高速激光处理的作用。可以避免简单的激光照射使得热成型零件在厚度方向存在一定温度梯度，产生导热不均。以至于出现采用高功率、高速度扫描造成热成型零件上表面满足温度要求时，下表面温度不足，造成下表面硬度过高；或者热成型零件下表面满足温度要求时，上表面温度过热，造成冷却后上表面硬度过高。本实施例方法在限定了板厚方向温度区间为(AC1-100)℃至0.5*(AC1+AC3)℃之间的情况下也能够实现均匀导热，同时避免扫描速度的增加；由于在多个激光处理区之间进行间歇性扫描，提高了激光软区效率。

进一步的，激光扫描器扫描时的光斑沿所述扫描方向的直径大于等于10mm，可以保证在扫描的方向上及时在分时扫描的情况下也能够使得相邻的两次扫描区域能够衔接在一起，温度控制更加均匀。

在本实施例中为了保证对热成型零件的软区效果，对扫描的时间进行如下的控制：当热成型零件的强度大于等于1300MPa时，控制重新定位激光扫描器的预设时段小于等于0.3s，扫描的时长Tm小于等于0.3s，整个扫描周期T小于等于1s。优选地，使用的扫描时使用的入射激光为脉冲激光，激光脉冲频率为1/T。

为了是本发明的技术效果更容易被理解，下面通过一对比例子进行说明。

实例1：

如图2、图3所示，一种热成形零件激光软区装置，包括：热成形零件1，激光处理区，入射激光4，出射激光5，执行机构6，光斑7。其中，热成形零件具有N个(N≥2)激光处理区；入射激光4经过执行机构6变为出射激光5，出射激光5在热成形零件1的激光处理区形成光斑7。

其中热成形零件1为平面矩形零件，材质为22MnB5，强度1500MPa，厚度1.2mm，热成形零件1具有N＝2个激光处理区，分别是第一激光处理区2和第二激光处理区3，两个激光处理区的尺寸相同，均为22mm*50mm。执行机构6由扫描振镜构成，入射激光4通过扫描振镜后被定位至第一激光处理区2或第二激光处理区3，在激光处理区形成直径22mm的圆形光斑。

另外，热成形零件1的激光处理区数量N＝2个。执行机构6为快速定位系统，是扫描振镜系统。热成形零件1所用材料的AC1＝720℃，AC3＝850℃，激光功率和激光速度下，光斑7照射下热成形零件1上表面温度＜0.5*(AC1+AC3)℃、下表面温度＞(AC1-100)℃。热成形零件1的强度为1300MPa，满足≥1300MPa。光斑7沿移动方向的尺寸D＝22mm，满足D≥10mm。定位时间均为30ms，满足≤0.3S的要求，所述工作时长T1、T2均为150ms，满足≤0.3S，所述一个周期的时间T＝360ms，满足≤1S。一个周期中的2个激光处理区尺寸相同，可同时完成处理。入射激光4为脉冲激光，激光脉冲频率1/T＝2.8Hz。脉冲时序如图4所示，其中T1M为定位至第一激光处理区的起始位置所消耗的时长，T2M为从第一激光处理区切换定位至第二激光处理区的起始位置所消耗的时长。

执行本实施例中的方法过程如下：

通过执行机构6将激光光路定位到热成形零件1的第一激光处理区2的起始位置，所用工作时长30ms，T1M＝30ms；开启激光，入射激光4通过执行机构6形成出射激光5，最终在该激光处理区形成激光光斑7。此时，扫描区域的位置如图5中位置11所示，光斑以扫描功率P1＝2000W、扫描速度V1＝4.2mm/s在该第一激光处理区匀速移动，移动时间T1＝150ms后关闭激光。此时，扫描区域的位置如图5中位置12所示。

通过执行机构6将激光光路定位到热成形零件1的第二激光处理区3的起始位置，所用定位时长30ms，T2M＝30ms；开启激光，入射激光1通过执行机构6形成出射激光5，最终在该激光处理区形成激光光斑7。此时，扫描区域的位置如图5中位置13所示，光斑以扫描功率P2＝2000W、扫描速度V2＝4.2mm/s在该激光处理区匀速移动，移动时间T2＝150ms后关闭激光。此时，扫描区域的位置如图5中位置14所示。

依次完成2个激光处理区的定位和激光处理，即完成一个激光处理周期，一个周期的时间T＝T1+T1M+T2+T2M＝30ms+150ms+30ms+150ms＝360ms。

通过执行机构6将激光光路重新定位到热成形零件1的第一激光处理区2，光斑7位于上个周期加工路径延长线上且距离上一加工周期起始位置的间隔距离S11＝V1*T＝1.512mm，所用工作时长30ms；开启激光，入射激光4通过执行机构6形成出射激光5，最终在该激光处理区形成激光光斑7。此时，扫描区域的位置如图5中位置15所示。光斑以扫描功率P1＝2000W、扫描速度V1＝4.2mm/s在该激光处理区匀速移动，移动时间T1W＝150ms后关闭激光。

通过执行机构6将激光光路重新定位到热成形零件1的第二激光处理区3，光斑7位于上个周期加工路径延长线上且距离上一加工周期起始位置的间隔距离S21＝V2*T＝1.512mm，所用工作时长30ms；开启激光，入射激光4通过执行机构6形成出射激光5，最终在该激光处理区形成激光光斑7，光斑7以扫描功率P2＝2000、扫描速度V2＝4.2mm/s在该激光处理区匀速移动，移动时间T2W后关闭激光。依次完成2个激光处理区的定位和激光处理，即完成第二个激光处理周期。重复在第一激光处理区和第二激光处理区之间进行循环扫描，直至完成2个预定区域的激光处理。

最终获得的第一激光处理区2和第二激光处理区3的硬度由激光处理前的500HV将至300HV，在热成形零件1上实现了激光软区，用时共11.9S。

对比例1：

与实施例一装置相同，热成形零件1及需要加工的两个激光处理区完全相同。不同的是，采用扫描功率P＝1000W连续激光照射，以4.2mm/s的速度先扫描第一激光处理区2，结束后再以相同速度扫描第二激光处理区3，其余条件相同。最终获得的第一激光处理区2和第二激光处理区3的硬度由激光处理前的500HV将至300HV，在热成形零件1上实现了激光软区，用时近24S。可见相比与对比例，本发明实施例效率大幅提升。

综上所述，本发明提供了一种热成型零件制备软区的方法，通过对热成形零件的多个激光处理区进行激光分时照射，可实现温度的严格控制，保证多个激光处理区的上下表面温度更加均匀，从而提高生产效率。有效避免提高激光扫描的速度造成厚度方向硬度不均的问题。多个激光处理区进行激光分时照射，实现了多线程加工，在不同激光处理区之间高速切换定位，达到单一激光源实现高速激光处理的作用。软区产生的整个过程中无需激光拼接以及任何热成型模具，激光光源控制灵活，可适用于具有复杂形状、复杂软区分布的零件。

第二实施例

请参阅图6，基于同一发明构思，本发明第二实施例提供了一种热成型零件制备软区的装置300。图6示出了本发明第二实施例提供的一种热成型零件的软区制备装置300的结构示意图。

所述热成型零件制备软区的装置300，包括：

确定模块301，用于在热成型零件上确定第一加工区域，所述第一加工区域包括第一激光处理区至第N激光处理区共N个激光处理区，N为大于等于2的正整数；

第一加工模块302，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并确定一个扫描周期；其中，在每个激光处理区均对应有各自的扫描功率Pm、扫描速度Vm以及扫描时间Tm，m取1～N；

第一位置获取模块303，用于在完成第一个所述扫描周期的扫描后，将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第一个中间位置；第m个激光处理区的所述第一个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为第一距离S1的位置，S1＝Vm*T，T为扫描周期；

第二加工模块304，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第一个中间位置至第N激光处理区的第一个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第二个所述扫描周期的扫描；

第二位置获取模块305，用于将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第p个中间位置；第m个激光处理区的所述第p个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为一间隔距离Smp的位置，Smp＝Vm*T*p，Smp为第m个激光处理区的第p个中间位置对应的间隔距离，p为中间位置的个数；

第三加工模块306，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第p个中间位置至第N激光处理区的第p个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第p+1个所述扫描周期的扫描；

循环加工模块307，用于循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，获得具有软区的热成型零件。

需要说明的是，本发明实施例所提供的装置300，其具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明提供的装置集成的功能模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种热成型零件制备软区的方法，其特征在于，包括：

步骤一：在热成型零件上确定第一加工区域，所述第一加工区域包括第一激光处理区至第N激光处理区共N个激光处理区，N为大于等于2的正整数；

步骤二：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并确定一个扫描周期；其中，在每个激光处理区均对应有各自的扫描功率Pm、扫描速度Vm以及扫描时间Tm，m取1～N；

步骤三：在完成第一个所述扫描周期的扫描后，将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第一个中间位置；第m个激光处理区的所述第一个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为第一距离S1的位置，S1＝Vm*T，T为扫描周期；

步骤四：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第一个中间位置至第N激光处理区的第一个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第二个所述扫描周期的扫描；

步骤五：将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第p个中间位置；第m个激光处理区的所述第p个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为一间隔距离Smp的位置，Smp＝Vm*T*p，Smp为第m个激光处理区的第p个中间位置对应的间隔距离，p为中间位置的个数；

步骤六：采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第p个中间位置至第N激光处理区的第p个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第p+1个所述扫描周期的扫描；

步骤七：循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，获得具有软区的热成型零件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光处理区被所述激光扫描器扫描时，所述激光处理区的下表面温度大于(AC1-100)℃，其中，AC1为加热时珠光体向奥氏体转变的临界温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光处理区被所述激光扫描器扫描时，所述激光处理区的上表面温度小于0.5*(AC1+AC3)℃，其中，AC1为加热时珠光体向奥氏体转变的临界温度，AC3为加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光扫描器扫描时的光斑沿所述扫描方向的直径大于等于10mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，包括：

采用激光扫描器在所述第一激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T1时间长后，关闭所述激光扫描器；

在预设时段内将所述激光扫描器定位至第二激光处理区的起始位置，并在所述第二激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T2时间长后，关闭所述激光扫描器；

在预设时段内将所述激光扫描器定位至第三激光处理区的起始位置，并在所述第三激光处理区的起始位置沿预设扫描方向均速扫描T3时间长后，关闭所述激光扫描器并定位至下一个激光处理区的起始位置，直至完成第N激光处理区从起始位置开始的扫描。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设时段小于等于0.3s，Tm小于等于0.3s，T小于等于1s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，包括：

循环执行步骤五至步骤六，当所述N个激光处理区中出现扫描完成的第一目标激光处理区时，在所述热成型零件上新增一个第二目标激光处理区以替换所述第一目标激光处理区；

直至完成对替换后的N个激光处理区的所有激光处理。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，包括：

循环执行步骤五至步骤六，当所述N个激光处理区中出现扫描完成的第三目标激光处理区，且在所述热成型零件上无法新增激光处理区时，将所述第三目标激光处理区从所述N个激光处理区中剔除，获得第二加工区域；

将所述第一加工区域替换为所述第二加工区域，直至完成对N-1个激光处理区的所有激光处理。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热成型零件的强度大于等于1300MPa。

10.一种热成型零件制备软区的装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于在热成型零件上确定第一加工区域，所述第一加工区域包括第一激光处理区至第N激光处理区共N个激光处理区，N为大于等于2的正整数；

第一加工模块，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的起始位置至第N激光处理区的起始位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并确定一个扫描周期；其中，在每个激光处理区均对应有各自的扫描功率Pm、扫描速度Vm以及扫描时间Tm，m取1～N；

第一位置获取模块，用于在完成第一个所述扫描周期的扫描后，将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第一个中间位置；第m个激光处理区的所述第一个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为第一距离S1的位置，S1＝Vm*T，T为扫描周期；

第二加工模块，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第一个中间位置至第N激光处理区的第一个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第二个所述扫描周期的扫描；

第二位置获取模块，用于将所述激光扫描器的扫描位置确定至每个激光处理区的第p个中间位置；第m个激光处理区的所述第p个中间位置为沿所述第m个激光处理区的预设扫描方向，并距离所述第m个激光处理区的起始位置为一间隔距离Smp的位置，Smp＝Vm*T*p，Smp为第m个激光处理区的第p个中间位置对应的间隔距离，p为中间位置的个数；

第三加工模块，用于采用激光扫描器依次在所述第一激光处理区的第p个中间位置至第N激光处理区的第p个中间位置沿各自的预设扫描方向进行匀速扫描，并完成第p+1个所述扫描周期的扫描；

循环加工模块，用于循环执行步骤五至步骤六，直至完成对所述N个激光处理区的所有激光处理，获得具有软区的热成型零件。

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