击金属薄板变形连接周期。
[0043] 图5和图6分别为一种激光冲击金属薄板变形连接装置中工件系统加工前后的剖 视图，其具体加工过程如下：
[0044] 脉冲激光器10发出的激光经过反光镜9和可调聚焦透镜8的作用辐照到工件系 统5上，激光透过透明的约束层15到达吸收层16表面，吸收层16表面部分被汽化和电离 后产生高温高压等离子体，等离子体快速地向外喷溅膨胀，其反作用力可形成强冲击波。在 强冲击波与组合凹模3的共同作用下，两层薄板发生超速塑性变形。如图6所示，加工后的 两层薄板之间的卡结量大，连接强度高。
[0045] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 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，即可使得两个长连杆的上端沿着水平方向作直线运动；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； 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。2. 根据权利要求1所述的一种激光冲击金属薄板变形连接装置，其特征在于：所述的 组合凹模（3)尺寸为5臟X 3臟X 5臟。3. 根据权利要求1所述的一种激光冲击金属薄板变形连接装置，其特征在于：凹模基 座（19)上表面的凹槽截面为燕尾形的，凹模端盖（20)底部的导轨截面为燕尾形。4. 根据权利要求1所述的一种激光冲击金属薄板变形连接装置，其特征在于：所述右 长杆（23)、左长杆（27)的一端通过销钉铰接于滑块（28)上，或者铰接于与所述滑块（28) 一体的销轴上。5. 根据权利要求1所述的一种激光冲击金属薄板变形连接装置，其特征在于：所述上 凹模腔的截面为圆形或矩形，下凹模腔的横截面尺寸为3mmX0. 3mm，上下凹模腔相结合构 成整体凹模腔，整体凹模腔呈"凸"字形状。6. 根据权利要求1所述的一种激光冲击金属薄板变形连接装置的激光冲击金属薄板 变形连接方法，具体包括如下步骤：51. 将激光控制器（11)、液压控制系统（13)、三维移动平台控制器（14)与计算机（12) 联接；将自动开关模装置（4)中的滑块（28)与单杆双作用液压缸（29)相连后，滑块（28) 装入基板（22)上的滑槽中，单杆双作用液压缸（29)放置在基板（22)上的矩形孔处，使用 螺钉将基板（22)和单杆双作用液压缸（29)固定在三维移动平台（2)上，销钉（25)装入基 板（22)的销钉孔中，短连杆和长连杆通过铰链相连后，将两个短连杆的一端通过销钉（25) 铰接于基板（22)上，两个长连杆的一端铰接于滑块（28);将组合凹模（3)装在三维移动平 台（2)上，自动开关模装置（4)中两个长连杆的上端通过铰链与组合凹模（3)的凹模拉杆 (21)相连；利用计算机（12)通过三维移动平台控制器（14)控制三维移动平台（2)的移动， 使得凹模端盖（20)中上凹模腔的中心位于激光光路上；52. 在组合凹模（3)上放上工件系统（5)，压边装置（6)对工件系统（5)施加压边力；53. 调整反射镜（9)与可调聚焦透镜（8)，将脉冲激光器（10)发出的激光聚焦到工件 系统（5)上，激光透过透明的约束层（15)到达吸收层（16)表面，吸收层（16)表面部分被 汽化和电离后产生高温高压等离子体，等离子体快速地向外喷溅膨胀，其反作用力可形成 强冲击波，在强冲击波与组合凹模（3)的共同作用下，两层金属薄板发生超速塑性变形，从 而完成激光冲击金属薄板变形连接过程；54. 完成一次激光冲击金属薄板变形连接之后，压边装置（6)卸去压边力；计算机（12) 通过液压控制系统（13)控制单杆双作用液压缸（29)的活塞杆顶着滑块（28)向上运动，滑 块（28)带动右长杆（23)、左长杆（27)，使右长杆（23)、左长杆（27)、右短杆（24)、左短杆 (26)构成的平面连杆机构协同作用，牵引构成凹模端盖（20)的两个端盖组件沿凹模基座 (19)的凹槽向相反的方向移动，凹模端盖（20)被打开；取出加工完成的工件系统（5);计 算机（12)向液压控制系统（13)发出指令，液压控制系统（13)控制单杆双作用液压缸（29) 与滑块（28) -起向下运动，平面连杆机构协同作用，牵引构成凹模端盖（20)的两个端盖组 件沿凹模基座（19)的凹槽相向移动，关闭组合凹模（3)的凹模端盖（20);由此进入下一个 激光冲击金属薄板变形连接周期。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B23K26/046, B23K26/20, B23K26/60
【公开号】CN105328334
【申请号】CN201510849446
【发明人】王霄, 李聪, 刘会霞, 高帅, 孙先庆, 沙朝飞, 李立银, 沈宗宝, 马友娟
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月27日