一种激光冲击金属薄板变形连接装置及其方法

摘要

本发明提供了一种激光冲击金属薄板变形连接装置及其方法，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脉冲激光器、反射镜、可调聚焦透镜、透镜支架、底座组成；所述控制系统由激光控制器、计算机、液压控制系统、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、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，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

一种激光冲击金属薄板变形连接装置，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(7)、脉冲激光器(10)、反射镜(9)、可调聚焦透镜(8)组成，透镜支架(7)固定在底座(1)上，可调聚焦透镜(8)安装在透镜支架(7)上、并位于经反射镜(9)反射后的激光光路上；所述变形连接系统由压边装置(6)、工件系统(5)、组合凹模(3)、自动开关模装置(4)、三维移动平台(2)组成，三维移动平台(2)置于底座(1)上方，所述工件系统(5)由从上到下依次排列的约束层(15)、吸收层(16)、第一金属薄板(17)以及第二金属薄板(18)组成；所述工件系统(5)放置在组合凹模(3)上、并通过压边装置(6)固定；所述组合凹模(3)由凹模基座(19)、凹模端盖(20)、凹模拉杆(21)组成；凹模基座(19)呈“几”字形状，凹模基座(19)的底部通过螺钉紧固在三维移动平台(2)上，凹模基座(19)上表面开有两条平行的凹槽，凹模端盖(20)底部设有两条平行的导轨，凹模端盖(20)底部的导轨装配在凹模基座(19)的凹槽中；凹模端盖(20)上表面的中心处开有小孔作为上凹模腔，在凹模端盖(20)的中央设有前后相通的矩形槽作为下凹模腔，凹模端盖(20)两侧设有对称分布的凹模拉杆(21)，凹模端盖(20)由两块对称的端盖组件对接而成，且两个凹模拉杆(21)分别位于两块端盖组件上；所述自动开关模装置(4)由基板(22)、右长杆(23)、右短杆(24)、销钉(25)、左短杆(26)、左长杆(27)、滑块(28)、单杆双作用液压缸(29)组成；基板(22)固定安装在三维移动平台(2)上，基板(22)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(28)两侧设有厚度小于矩形块的滑轨，滑块(28)两侧的滑轨与基板(22)上的滑槽进行间隙配合；单杆双作用液压缸(29)位于基板(22)的矩形孔处、并固定在三维移动平台(2)上，单杆双作用液压缸(29)的活塞杆与滑块(28)相连；销钉(25)安装在基板(22)上的销钉孔内，右短杆(24)、左短杆(26)的一端共同装在销钉(25)上，并均可绕销钉(25)进行转动；右长杆(23)、左长杆(27)的一端共同铰接于滑块(28)上，右短杆(24)、左短杆(26)的另一端分别铰链于右长杆(23)、左长杆(27)上，构成一个平面连杆机构，并且右短杆(24)、左短杆(26)、右长杆(23)的长度以及左长杆(27)构成平面连杆机构部分的长度满足：右长杆(23)、左长杆(27)的另一端分别与组合凹模(3)两端的凹模拉杆(21)相铰接；其中，AB是指左短杆(26)分别与销钉(25)、左长杆(27)的两个铰接点之间的长度，BC是指左长杆(27)分别与左短杆(26)、滑块(28)的两个铰接点之间的长度，BD是指左长杆(27)分别与左短杆(26)、凹模拉杆(21)的两个铰接点之间的长度，即可使得两个长连杆的上端沿着水平方向作直线运动；所述控制系统由激光控制器(11)、计算机(12)、液压控制系统(13)、三维移动平台控制器(14)组成；激光控制器(11)、液压控制系统(13)、三维移动平台控制器(14)均与计算机(12)联接；所述激光控制器(11)与脉冲激光器(10)相连接，用于控制脉冲激光器(10)的工作状态；三维移动平台控制器(14)与三维移动平台(2)相连，用于控制其作平面移动；所述液压控制系统(13)与单杆双作用液压缸(29)相连，用于控制单杆双作用液压缸(29)的伸缩。