[發(fā)明專利]一種激光柔性加載成形高精度碟形零件的裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610384092.7
• 申請(qǐng)日: 2016-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN106077218B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉會(huì)霞;沙朝飛;王霄;孫先慶;李聰;李立銀;高帥;沈宗寶;馬友娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B21D22/10
• 分類號(hào): B21D22/10;B21D37/00;B21D35/00;B21D37/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械先進(jìn)制造微零件領(lǐng)域，尤其指激光柔性加載成形微零件領(lǐng)域中的一種激光柔性加載成形高精度碟形零件的裝置以及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的微型化成為工業(yè)制造發(fā)展的重要趨勢(shì)。與之相關(guān)的微零件的制造也變得越來(lái)越重要，相應(yīng)的微成形技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)。微沖裁和微拉深作為新型的塑形加工工藝，越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。然而，目前對(duì)于微成形的研究?jī)H限于簡(jiǎn)單零件，只涉及單個(gè)加工工藝，對(duì)于涉及多種工藝的復(fù)雜零件則研究地較少。

高精度碟形零件的生產(chǎn)制造需要涉及多種加工工藝，包括微拉深，微沖裁，以及微落料。在傳統(tǒng)的制造技術(shù)中，加工這樣的零件主要由三種加工方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

第一種加工方式，分三個(gè)步驟進(jìn)行加工。先拉深成形，后沖孔，最后實(shí)現(xiàn)落料，相當(dāng)于拉深成形后的切邊整形過(guò)程。這種方式的缺點(diǎn)是：涉及多次裝夾，存在裝夾定位誤差，精度差，加工耗時(shí)較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低，僅適用于小批量加工精度要求不高的零件。所以在批量生產(chǎn)中，一般不會(huì)采用這樣的加工方式。

第二種加工方式，利用級(jí)進(jìn)模具進(jìn)行加工。申請(qǐng)?zhí)枮?01310734972.9的中國(guó)專利提出了一種用于加工微型電機(jī)的多工位級(jí)進(jìn)模，其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括在下模部分的凸模、在上模部分的凹模、凹模內(nèi)推出制件的彈性推件裝置、卸料板、固定板及設(shè)置于所述固定板和卸料板之間的內(nèi)導(dǎo)柱。這套模具所涉及的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且這種級(jí)進(jìn)模的加工方式會(huì)產(chǎn)生步距定位誤差和凸、凹模加工及裝配誤差，導(dǎo)致零件的同軸度很難達(dá)到要求。在移動(dòng)過(guò)程中，由于零件尺寸微小，會(huì)產(chǎn)生微量變形，影響加工精度，重復(fù)定位會(huì)影響加工效率，夾具的使用也會(huì)增加零件的制造成本。

第三種加工方式，利用復(fù)合模具進(jìn)行加工。裴雨滋等人在《電加工與模具》雜志中發(fā)表的論文《碟形件微沖裁沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)》中，設(shè)計(jì)出了一套能夠制造高精度碟形零件的復(fù)合模具，包括拉深凹模，拉深凸凹模，沖孔凸模，落料凹模等零件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)先拉深成形，再?zèng)_孔，最后完成落料。這種加工方式雖然減少了加工過(guò)程中由于裝夾帶來(lái)的誤差，但是凸模與凹模之間的對(duì)中較為復(fù)雜且不易于保證精度。此外，構(gòu)成模具的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，延長(zhǎng)了制造周期并增加了制造成本，因此這種加工方式也存在著諸多的不便與問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供一種基于激光柔性加載成形高精度碟形零件的裝置以及方法，本發(fā)明無(wú)需設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的級(jí)進(jìn)模具與復(fù)合模具，不存在裝配誤差，降低了制造復(fù)雜模具的成本與周期；利用脈沖激光和柔性薄膜作為加載載荷，利用較高精度的模具來(lái)保證高精度碟形零件的同軸度要求；模具的可拆卸，實(shí)現(xiàn)了成形廢料的有效清除，解決了成形廢料堵塞模具的問(wèn)題，延長(zhǎng)了模具的使用壽命；利用高精度相機(jī)采集圖像數(shù)據(jù)對(duì)模具和脈沖激光進(jìn)行定位，解決了使用肉眼觀察帶來(lái)的誤差問(wèn)題，提高了碟形零件的生產(chǎn)精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種激光柔性加載成形高精度碟形零件的裝置，包括脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)、碟形件成形系統(tǒng)和碟形件控制系統(tǒng)；

所述脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)包括可拆卸安裝在固定孔系基座上的第一保持架、安裝在第一保持架的平面反射鏡和調(diào)焦鏡，以及脈沖激光器；所述脈沖激光器把光直射到所述平面反射鏡上，所述平面反射鏡在調(diào)焦鏡的正上方，且把光反射到調(diào)焦鏡上；

所述碟形件成形系統(tǒng)設(shè)置在所述調(diào)焦鏡的下方；所述碟形件成形系統(tǒng)包括落料力控制夾、工藝布置機(jī)構(gòu)、模具和三坐標(biāo)移動(dòng)平臺(tái)；所述工藝布置機(jī)構(gòu)包括從上到下依次疊加的透明約束層、黑漆吸收層、柔性薄膜和金屬薄板；所述落料力控制夾呈“回”字形，中間為方形的第四通孔，所述落料力控制夾平整地壓在透明約束層之上；所述模具為可裝配、多工藝成形模具；

所述工藝布置機(jī)構(gòu)水平放置在模具上，所述模具與下方的三坐標(biāo)移動(dòng)平臺(tái)可拆卸連接，所述三坐標(biāo)移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)螺釘固定在固定孔系基座上面；

所述碟形件控制系統(tǒng)包括脈沖激光控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)和伺服電機(jī)控制系統(tǒng)；所述脈沖激光控制器的一端與脈沖激光器電連接，另一端與工業(yè)計(jì)算機(jī)電連接，脈沖激光控制器用于控制脈沖激光器的功率密度和脈沖發(fā)射頻率；所述伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的一端與工業(yè)計(jì)算機(jī)電連接，另一端與三坐標(biāo)移動(dòng)平臺(tái)電連接；工業(yè)計(jì)算機(jī)通過(guò)脈沖激光控制器控制脈沖激光器的工作，工業(yè)計(jì)算機(jī)通過(guò)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)控制三坐標(biāo)移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)。