基于激光冲击变形的金属薄板连接装置及其方法

摘要

本发明提供了一种基于激光冲击变形的金属薄板连接装置及其方法，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底座、透镜支架、脉冲激光器、反射镜、可调聚焦透镜组成；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、单杆双作用液压缸、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

基于激光冲击变形的金属薄板连接装置，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三维移动平台(2)、自动开关模装置(3)、组合凹模(4)、工件系统(5)、压边装置(6)、单杆双作用液压缸(15)组成，三维移动平台(2)置于底座(1)上方；所述的组合凹模(4)由凹模端盖(20)、导杆(21)、凹模基座(22)组成；凹模基座(22)通过螺钉紧固在三维移动平台(2)上，在凹模基座(22)的中央设有前后相通的矩形槽作为下凹模腔，凹模基座(22)上表面开有两条对称的燕尾形凹槽，凹模端盖(20)底部设有两条对称的燕尾形导轨，燕尾形导轨装在燕尾形凹槽内；凹模端盖(20)的中心处开有通孔，作为上凹模腔，凹模端盖(20)的一侧设有两个对称的导杆(21)，凹模端盖(20)分为对称的两块端盖组件、且两个对称的导杆(21)分别位于两块端盖组件上；所述自动开关模装置(3)由右拨块(23)、左拨块(24)、滚轮(25)、基板(26)、操作杆(27)以及挡销(28)组成；所述右拨块(23)、左拨块(24)均有相垂直的竖直部和水平部，所述水平部与竖直部的交叉处为啮合部，所述竖直部上设有竖直方向的长通孔，所述水平部连接有滚轮，啮合部上设有销钉孔，所述右拨块(23)、左拨块(24)的啮合部为形状相符的台阶状，所述左拨块(24)的啮合部与竖直部、水平部之间的连接处均为斜边，所述右拨块(23)的啮合部下方具有顶端超过水平部底边的突出部，所述突出部靠近左拨块(24)的一边为斜边；所述操作杆(27)上表面设有两个形状相同的滑槽，所述滑槽具有一滑行斜面和一限位斜面；所述三维移动平台(2)的上表面设有轨道，所述操作杆(27)置于三维移动平台(2)上的移动轨道内；操作杆(27)的一端与单杆双作用液压缸(15)的活塞杆通过螺纹连接，单杆双作用液压缸(15)固定于三维移动平台(2)；基板(26)固定安装在三维移动平台(2)上、并位于所述操作杆(27)的一侧，所述凹模端盖(20)的两个导杆(21)分别穿入所述右拨块(23)、左拨块(24)竖直部上的长通孔内，右拨块(23)、左拨块(24)放置在操作杆(27)上、使两个滚轮(25)分别位于两个滑槽内，滚轮(25)可沿着滑行斜面滚动、并由限位斜面限制滚轮(25)的极限位置；右拨块(23)、左拨块(24)分别由圆销及啮合部上的销钉孔固定在基板(26)上，且右拨块(23)、左拨块(24)均可绕圆销进行旋转；挡销(28)安装在操作杆(27)的侧面、并贴近右拨块突出部的右侧；所述工件系统(5)由从上到下依次排列的约束层(16)、吸收层(17)、第一金属薄板(18)以及第二金属薄板(19)组成；所述工件系统(5)放置在组合凹模(4)上、并通过压边装置(6)固定；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；所述激光控制器(11)、液压控制系统(13)及三维移动平台控制器(14)均与计算机(12)相连接；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，用于控制三维移动平台(2)的移动；所述液压控制系统(13)与单杆双作用液压缸(15)相连，用于控制单杆双作用液压缸(15)的伸缩。