[發明專利]激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印自動化裝置及方法

有效

• 申請號: 201310202239.2
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103317004A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 劉會霞;陸萌萌;沈宗寶;王霄
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B21D35/00
• 分類號: B21D35/00;B21D37/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印自動化裝置，其特征在于：包括激光發生系統、自動成形系統和控制系統；所述激光發生系統由激光控制器（10）、激光發射器（9）和光纖（8）組成；所述自動成形系統由端蓋（7）、調焦鏡筒（6）、機體（5）、微彎曲-壓印工作臺（4）、三坐標移動夾頭（3）、底座（2）、變磁場裝置（1）、轉盤多工位裝置（17）、約束層-飛片集成片(15)、約束層-飛片集成片的儲倉（14）、回收裝置（16）組成；所述控制系統由計算機（11）、激光控制器（10）、三坐標移動平臺控制器（13）和步進電機驅動器（12）組成；

所述控制系統用于協調控制激光發生系統和自動成形系統各個模塊；所述激光控制器（10）分別與計算機（11）和納米激光器（9）相連接；所述光纖（8）分別連接激光發生系統的激光發射器（9）和自動成形系統的端蓋（7）；在自動成形系統內部，端蓋（7）固定連接于調焦鏡筒（6）；調焦鏡筒（6）固定連接于機體（5）；機體（5）固定連接于底座（2）；所述底座（2）之上承接微彎曲-壓印工作臺（4），底座（2）下面連接變磁場裝置（1）；所述三坐標移動夾頭（3）固聯于三坐標移動平臺，三坐標移動平臺與三坐標移動平臺控制器（13）相連接；所述轉盤多工位裝置（17）由轉盤在約束層-飛片集成片儲倉裝置（14）、回收裝置（16）和微彎曲-壓印工作臺（4）之間傳輸約束層-飛片集成片（15），轉盤多工位裝置（17）的傳動軸由步進電機（22）驅動，連接步進電機驅動器（12）；所述計算機（11）分別與激光控制器（10）、步進電機驅動器（12）、三坐標移動平臺控制器（13）以及變磁場裝置（1）相連接。

2.根據權利要求1所述的激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印自動化裝置，其特征在于：所述約束層-飛片集成片（15）由鐵框（19）、約束層（21）以及飛片（20）三部分組成；飛片（20）貼合在約束層（21）的中間位置，約束層（21）嵌入鐵框（19）之中，約束層（21）未貼合飛片（20）的一面面向鐵框（19），約束層（21）嵌入鐵框（19）的深度小于約束層（21）的厚度。

3.根據權利要求1所述的激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印自動化裝置，其特征在于：變磁場裝置（1）由步進電機（22）和磁力表座（23）組成；計算機（11）連接步進電機驅動器（12），控制步進電機（22）轉動磁力表座(23)的內置永磁磁鐵，從而控制磁場的產生和消失；磁場作用于約束層-飛片集成片(15)的鐵框（19），產生方向向下的磁力，所述磁力充當脈沖激光驅動飛片加載薄板的微彎曲-壓印過程中的壓邊力。

4.根據權利要求1所述的激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印自動化裝置，其特征在于：所述微彎曲-壓印工作臺（4）由模具墊塊（24）、微拉深模具（25）、飛型腔（26）、彈性體（27）以及飛型腔導軌（28）組成；模具墊塊（24）固定設置于底座（2）中央；微彎曲-壓印模具（25）固定設置于模具墊塊（24）中央；飛型腔導軌（28）固定于模具墊塊（24）一側，其上裝有彈性體（27）以及飛型腔（26）；飛型腔（26）的一端帶有卡槽，安裝在導軌之中；彈性體（27）安裝在飛型腔導軌（28）中飛型腔（26）卡槽的下部。

5.根據權利要求4所述的激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印自動化裝置，其特征在于：所述模具墊塊（24）的厚度為1㎜—10㎜，單個使用或多個疊加一起使用；所述飛型腔（26）厚度根據所需工藝參數確定，具有剛度；所述飛型腔（26）的腔孔是矩形或者圓形。

6.根據權利要求4或5所述的激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印自動化裝置，其特征在于：所述微彎曲-壓印模具（25）尺寸為20㎜×30㎜×10㎜的長方體結構，其上表面中央加工有微米級用于成形特征結構，即利用微電鑄加工出微拉深凸模；微彎曲-壓印模具（25）緊固在模具墊塊（24）上；微彎曲-壓印模具（25）中央凸模兩側依中心對稱分布兩個長方形槽，截面尺寸2㎜×6㎜，槽深3㎜，用以安裝脫模彈性體（29），凸模高度根據零件特征確定，凸模上下邊緣均有圓角過渡，過渡半徑根據工藝參數確定，脫模彈性體（29）用于壓邊力卸載后，彈出工件金屬板材以達到脫模的作用，其長度方向與工件移動方向一致。

7.激光驅動飛片加載薄板自動化微彎曲-壓印方法，具體包括如下步驟：

A、用光纖（8）將激光從激光發射器（9）中導入所述自動成形系統；

B、利用調焦鏡筒（6）調節工藝參數離焦量；

C、約束層-飛片集成片儲倉裝置（14）儲裝有數十塊約束層-飛片集成片（15）；每個工步中，轉盤多工位裝置（17）在第一工位（30）從約束層-飛片集成片儲倉裝置（14）中取出一塊約束層-飛片集成片（15），第二工位（31）為約束層-飛片集成片儲備工位，同時第三工位（32）也將一塊約束層-飛片集成片（15）輸送至微彎曲-壓印工作臺（4）的上部位置；當完成一次脈沖激光驅動飛片加載薄板的微彎曲-壓印過程之后，轉盤在步進電機的驅動下（17）旋轉，換上新的一塊約束層-飛片集成片（15），同時第四工位（33）將已經用過的約束層-飛片集成片（15）送入約束層-飛片集成片回收裝置（16）中，如此完成約束層-飛片集成片（15）的四工位傳輸；

D、當更新的約束層-飛片集成片（15）位于轉盤多工位裝置（17）的第三工位（32）時，即微拉深工作臺之上，計算機（11）控制變磁場裝置（1）產生磁場，對約束層-飛片集成片（15）的鐵框部分產生磁場吸力，從而使得約束層-飛片集成片（15）向下壓緊，即提供脈沖激光驅動飛片加載薄板微彎曲-壓印工藝中的壓邊力；

E、激光通過調焦鏡筒（6）投射到約束層-飛片集成片（15）的中間位置，繼而完成脈沖激光驅動飛片加載薄板的微彎曲-壓印工藝過程；

F、完成一次沖裁之后，計算機（11）控制變磁場裝置(1)關閉磁場作用，從而卸載壓邊力；轉盤多工位裝置(17)轉動至下個工位；三坐標移動夾頭(3)夾持著板料工件實現進給；整個自動化過程由計算機(11)協調控制，由此進入下一個微彎曲-壓印周期。