一种激光间接复合微塑性成形装置及方法

摘要

本发明公开了一种激光间接复合微塑性成形装置，属于激光加工微机电系统(MEMS)零件技术领域。装置由激光加载系统、成形系统、控制系统组成；方法利用脉冲激光驱动飞片高速运动，飞片运动一段距离后与特制复合微模具上的靶材工件发生高速碰撞，碰撞后的靶材工件具有高能动量，在飞片与特制复合微模具之间受到挤压。由于靶材工件受到特制复合微模具的限制，靶材工件在挤压过程中便复制出特制复合微模具的形状。特制复合微模具上具有阵列的凹模和凸模，使得靶材工件在一次的冲击成形过程中实现拉深、冲孔和切边的复合过程以及批量成形，根据靶材工件的成形和数量要求设计特制复合微模具上凹模和凸模，实现不同成形要求下靶材工件的批量成形。

主权项

一种激光间接复合微塑性成形装置，其特征在于，由激光加载系统、成形系统、控制系统组成；所述激光加载系统由纳秒激光器(8)、第一反射镜(7)、第二反射镜(6)、聚焦透镜(5)组成，纳秒激光器(8)装有指示光系统；所述成形系统包括试样系统(4)、夹具体(3)、三维移动平台(2)以及L型底座(1)；所述控制系统由三维移动平台控制器(10)、计算机(11)、激光控制器(9)组成，所述计算机分别连接三维移动平台控制器(10)和激光控制器(9)；所述控制系统中的三维移动平台控制器(10)与三维移动平台(2)连接；激光控制器(9)分别与激光加载系统中的纳秒激光器(8)连接；所述第一反射镜(7)、第二反射镜(6)和聚焦透(5)镜安装在L型底座上(1)；所述夹具体(3)安放在三维移动平台(2)上，夹具体(3)夹紧和定位试样系统(4)；所述试样系统(4)是由光学介质(12)、水或硅油(13)、飞片(14)、飞行腔(15)、靶材工件(16)和特制复合微模具(17)组成；所述飞片(14)和靶材工件(16)为金属箔板，所述光学介质为K9玻璃，飞片(14)和靶材的厚度为5～30μm，所述飞行腔(15)内腔长度为100～200μm，所述飞片(14)的外缘与飞行腔(15)内壁相距200～300μm。所述特制复合微模具(17)包括拉伸凹模(18)、切边凹模(19)和冲孔凸模(20)，所述拉伸凹模(18)为根据所需成形零件外形确定的凹腔，所述切边凹模(19)是一个环形凹腔，切边凹模(19)环绕在拉伸凹模(18)边缘外围，所述冲孔凸模(20)位于拉伸凹模(18)内部；所述拉伸凹模(18)和切边凹模(19)同轴，确定位置关系的一组拉伸凹模(18)、切边凹模(19)和冲孔凸模(20)构成特制复合微模具(17)上一组复合模；所述拉伸凹模(18)具有圆角边缘，所述切边凹模(19)和冲孔凸模(20)具直角边缘。