CN220781947U - 一种激光微量冲压成形加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种激光微量冲压成形加工装置，该加工装置包括激光发生模块、加工模具和用于对加工模具定位的夹具；所述加工模具为中空结构，并设置有工件的定位工位；加工时，加工模具中工件上方的中空结构作为透明液体介质的容纳空间，工件下方的中空结构作为工件成形的空间，激光发生模块的激光聚焦于透明液体介质中用于形成空泡，对工件冲压成形加工。本实用新型的激光微量冲压成形加工装置可对工件的各种微细复杂曲面进行冲压成形加工，通用性强和实用性强，从而降低加工成本和提高加工精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光微成形技术领域，更具体地说，涉及一种激光微量冲压成形加工装置。
背景技术
目前，传统的微细复杂曲面工件成形加工工艺主要有微弯曲、微拉深、微冲裁和微落料等等微塑性成形工艺。在微塑性成形工艺中，是先需要根据复杂曲面加工出仿形的凹凸模具，然后利用凹凸模具的冲压作用将工件进行冲压成形的。
然而，传统的微塑性成形工艺会存在一些问题：
1、凹凸模具要与微细复杂曲面工件相匹配，导致凹凸模具需要制作精密，使得制造成本高和加工成本高。
2、由于是仿形加工模式，因此针对不同的加工微细复杂曲面需要制造匹配的凹凸模具，从而增大加工成本。
3、在微细复杂曲面工件加工过程中，由于工件尺寸较小，凹凸模具合模过程要求对中的精度高，对中难度大，难免会影响微细复杂曲面工件的加工质量和加工精度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种激光微量冲压成形加工装置，该激光微量冲压成形加工装置可对工件的各种微细复杂曲面进行冲压成形加工，通用性强和实用性强，从而降低加工成本和提高加工精度。
为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：包括激光发生模块、加工模具和用于对加工模具定位的夹具；所述加工模具为中空结构，并设置有工件的定位工位；加工时，加工模具中工件上方的中空结构作为透明液体介质的容纳空间，工件下方的中空结构作为工件成形的空间，激光发生模块的激光聚焦于透明液体介质中的激光焦点用于形成空泡，对工件冲压成形加工。
在上述方案中，激光发生模块的激光聚焦于透明液体介质中，实现激光焦点形成的空泡对工件冲压成形加工。在加工过程中，通过控制激光发生模块的位置、冲击次数和冲压深度等参数对定位的工件进行多次不同位置、不同深度的冲击，将冲击效果进行累加，从而得到想要加工的任意形状，相当于将点位置的冲压效果累积成空间的复杂曲面形状。该激光微量冲压成形加工装置可对工件的各种微细复杂曲面进行冲压成形加工，通用性强和实用性强，只需采用具有中空结构的加工模具对工件周边进行支撑定位，再通过激光焦点形成的空泡对工件冲压成形加工，无需采用仿型凹凸模具，凹模不需要做成底部为不同曲面的形状，大大降低制造成本和加工成本，而且也无需考虑凹凸模具合模过程的对中精度问题，从而提高加工精度。
所述加工模具包括均为中空结构的凹模和压块，两者可拆卸连接，压块与凹模之间作为工件的定位工位。本实用新型可采用压块与凹模之间非空心结构位置作为工件的定位工位。
所述凹模的中空结构作为工件成形的空间，并与压块的中空结构相对设置。
加工时，透明液体介质设置在压块的中空结构内部。
该装置还包括用于防止透明液体介质从中空结构溅出的透明压片；所述透明压片设置在加工模具与激光发生模块相对的端部上。该透明压片可采用透明玻璃片。
所述透明液体介质为蒸馏水或去离子水。本实用新型的透明液体介质要避免液体介质里的杂质影响激光的效果。
所述激光发生模块包括激光发生器和聚焦镜；所述激光发生器位于加工模具上方，聚焦镜设置在激光发生器与加工模具之间。
所述激光发生器发出的激光波长为532um。
所述激光发生器发出的激光通过聚焦镜聚焦于加工模具的透明液体介质中。
所述激光发生模块还包括用于调节激光焦点三维空间位置的运动控制系统；所述运动控制系统与激光发生器和/或聚焦镜连接，实现调节激光发生器和/或聚焦镜的位置以调节激光焦点三维空间的位置。
本实用新型激光微量冲压成形加工装置的原理为：激光聚焦于透明液体介质中工件上方某个位置，激光焦点处迅速形成空泡，空泡向外膨胀形成冲击波，空泡溃灭阶段还会形成指向工件的射流，通过控制激光能量大小、脉宽等参数可以形成不同冲击波压力的空泡，空泡通过透明液体介质将压力传递到工件上，对工件形成微量的冲压成形，利用运动控制系统调整激光焦点三维空间位置，对工件进行不同区域、不同深度的、多次微量成形加工，便可在工件上得到不同深度、不同面积大小的冲压成形效果，从而将单次的微量冲压成形效果累计成需要的曲面形状，从而实现各种曲面的冲压成形加工。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：本实用新型的激光微量冲压成形加工装置可对工件的各种微细复杂曲面进行冲压成形加工，通用性强和实用性强，从而降低加工成本和提高加工精度。
附图说明
图1是本实用新型激光微量冲压成形加工装置的示意图；
其中，1为激光、2为聚焦镜、3为透明玻璃片、4为压块、5为夹具，6为激光焦点、7为工件、8为凹模、9为蒸馏水。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例
本实施例以透明液体介质采用蒸馏水为例对下面进行说明，该透明液体介质也可采用去离子水。
如图1所示，本实用新型的激光微量冲压成形加工装置包括激光发生模块、加工模具和用于对加工模具定位的夹具5，其中，夹具5为可拆卸连接的至少两个夹持件，每个夹持件之间作为加工模具的夹持工位，实现对加工模具的定位。而激光发生模块位于加工模具的上方。本实用新型的加工模具为中空结构，并设置有工件7的定位工位；加工时，加工模具中工件7上方的中空结构作为蒸馏水9的容纳空间，工件7下方的中空结构作为工件7成形的空间。而激光发生模块的激光1聚焦于蒸馏水9中的激光焦点6用于形成空泡，对工件7冲压成形加工。
具体地说，加工模具包括均为中空结构的凹模8和压块4，两者可拆卸连接，压块4与凹模8之间作为工件7的定位工位，而凹模8的中空结构作为工件7成形的空间，并与压块4的中空结构相对设置。本实用新型可采用压块4与凹模8之间非空心结构位置作为工件7的定位工位。
加工时，本实用新型作为透明液体介质的蒸馏水9设置在压块4的中空结构内部。该装置还包括用于防止蒸馏水9从中空结构溅出的透明玻璃片3，该透明玻璃片3设置在压块4与激光发生模块相对的端部上。
本实用新型的激光发生模块包括激光发生器(未图示)、聚焦镜2和用于调节激光焦点6三维空间位置的运动控制系统，其中，激光发生器位于加工模具上方，聚焦镜2设置在激光发生器与加工模具之间。本实施例的激光发生器发出的激光1的波长为532um，激光1通过聚焦镜2聚焦于加工模具的蒸馏水9中。该运动控制系统与激光发生器和/或聚焦镜2连接，实现调节激光发生器和/或聚焦镜2的位置以调节激光焦点6三维空间的位置。本实施例的运动控制系统可采用控制器和现有技术的移动机械设备(例如气缸驱动设备等等)连接的组合，移动机械设备与激光发生器和/或聚焦镜2连接，控制器通过控制移动机械设备的运动来调节激光发生器和/或聚焦镜2的位置。
本实用新型激光微量冲压成形加工装置的原理为：激光1聚焦于蒸馏水9中工件7上方某个位置，激光焦点6处迅速形成空泡，空泡向外膨胀形成冲击波，空泡溃灭阶段还会形成指向工件7的射流，通过控制激光1能量大小、脉宽等参数可以形成不同冲击波压力的空泡，空泡通过蒸馏水9将压力传递到工件7上，对工件7形成微量的冲压成形，利用运动控制系统调整激光焦点6三维空间位置，对工件7进行不同区域、不同深度的、多次微量成形加工，便可在工件7上得到不同深度、不同面积大小的冲压成形效果，从而将单次的微量冲压成形效果累计成需要的曲面形状，从而实现各种曲面的冲压成形加工。
在加工过程中，通过控制激光发生模块的位置、冲击次数和冲压深度等参数对定位的工件7进行多次不同位置、不同深度的冲击，将冲击效果进行累加，从而得到想要加工的任意形状，相当于将点位置的冲压效果累积成空间的复杂曲面形状。该激光微量冲压成形加工装置可对工件7的各种微细复杂曲面进行冲压成形加工，通用性强和实用性强，只需采用具有中空结构的加工模具对工件7周边进行支撑定位，再通过激光焦点6形成的空泡对工件7冲压成形加工，无需采用仿型凹凸模具，凹模8不需要做成底部为不同曲面的形状，大大降低制造成本和加工成本，而且也无需考虑凹凸模具合模过程的对中精度问题，从而提高加工精度。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：包括激光发生模块、加工模具和用于对加工模具定位的夹具；所述加工模具为中空结构，并设置有工件的定位工位；加工时，加工模具中工件上方的中空结构作为透明液体介质的容纳空间，工件下方的中空结构作为工件成形的空间，激光发生模块的激光聚焦于透明液体介质中的激光焦点用于形成空泡，对工件冲压成形加工。
2.根据权利要求1所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：所述加工模具包括均为中空结构的凹模和压块，两者可拆卸连接，压块与凹模之间作为工件的定位工位。
3.根据权利要求2所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：所述凹模的中空结构作为工件成形的空间，并与压块的中空结构相对设置。
4.根据权利要求2所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：加工时，透明液体介质设置在压块的中空结构内部。
5.根据权利要求1所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：该装置还包括用于防止透明液体介质从中空结构溅出的透明压片；所述透明压片设置在加工模具与激光发生模块相对的端部上。
6.根据权利要求1所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：所述透明液体介质为蒸馏水或去离子水。
7.根据权利要求1所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：所述激光发生模块包括激光发生器和聚焦镜；所述激光发生器位于加工模具上方，聚焦镜设置在激光发生器与加工模具之间。
8.根据权利要求7所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：所述激光发生器发出的激光波长为532um。
9.根据权利要求7所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：所述激光发生器发出的激光通过聚焦镜聚焦于加工模具的透明液体介质中。
10.根据权利要求7所述的激光微量冲压成形加工装置，其特征在于：所述激光发生模块还包括用于调节激光焦点三维空间位置的运动控制系统；所述运动控制系统与激光发生器和/或聚焦镜连接，实现调节激光发生器和/或聚焦镜的位置以调节激光焦点三维空间的位置。
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