一种激光诱导微冲压成型装置的制作方法

本发明涉及冲压成形技术领域，更具体地说，涉及一种激光诱导微冲压成型装置。

背景技术：

在现有加工技术中，冲压成型是一种常见的机械加工方法，利用冲头提供的压力对模具间的板材施压使之产生塑性变形或分离，其广泛应用于航天、电子产品、汽车、机械等领域，并且冲压成型可加工尺寸范围大、形状较复杂的零件，具有十分重要的地位。一般而言，冲压所使用的模具都具有专用性，并且模具的制造精度要求很高，制造费用昂贵；另外，冲头的制作效率也比较低，加工成本高。

综上所述，如何降低工件冲压的成本，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种可以降低工件冲压成本的激光诱导微冲压成型装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光诱导微冲压成型装置，包括：用于发射激光的激光发射装置、底面贴合于工件表面且具有通孔的导引装置，所述导引装置的通孔用于盛放液体，所述激光发射装置发射的激光照射在所述液体中并形成空泡，以使所述空泡生长过程中产生的冲击波及溃灭时产生的微射流对工件冲压。

优选地，所述激光发射装置与所述导引装置通过保持架连接。

优选地，所述激光发射装置为激光头。

优选地，所述保持架为u形架，所述u形架的一端连接于所述激光头的侧面，所述u形架的另一端连接于导引装置的侧面。

优选地，所述导引装置为轴向具有所述通孔的圆柱件。

优选地，所述激光装置发射的激光焦点处于所述通孔的轴线上。

优选地，还包括用于支撑工件的垫块，所述垫块设置于工作台上。

优选地，所述导引装置的底部设有密封件。

优选地，所述密封件为贴合于所述导引装置底部的密封环。

优选地，所述通孔为圆形通孔。

本发明提供的一种激光诱导微冲压成型装置，包括：用于发射激光的激光发射装置、底面贴合于工件表面且具有通孔的导引装置，导引装置的通孔用于盛放液体，激光发射装置发射的激光照射在液体中并形成空泡，以使空泡生长过程中产生的冲击波及溃灭时产生的微射流对工件冲压。

激光发射装置用于发射激光，由于导引装置的底面贴合于工件表面，所以通孔与工件表面会构成一个桶状空间，桶底为工件表面，桶壁为通孔的内壁，这个桶状空间可以存放液体，液体可以选用去离子水，激光通过导引装置的通孔聚焦于通孔内的模具上方的液体中并击穿液体产生等离子体，等离子体吸收激光能量产生空化效应形成空泡，以使空泡生长过程中产生的冲击波及溃灭时产生的微射流冲击在工件表面，完成对工件进行冲压。

本发明相比传统冲压成型，激光诱导空化微冲压采用激光诱导产生冲击波替了微冲头，提高了加工效率，减少了冲头的制作成本。省去了微冲头制造的繁琐，间接提高了微冲头的使用寿命，同时减少了加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的激光诱导微冲压成型装置；

图2为本发明所提供的激光诱导微冲压成型装置移动冲压的示意图；

图3为本发明所提供的激光诱导微冲压成型装置诱导产生的空泡产生冲击波作用于工件的示意图；

图4为本发明所提供的空泡溃灭时产生的微射流作用于工件的示意图。

图1-4中：

1-激光头、2-保持架、3-导引装置、4-工件、5-垫块、6-工作台、7-液体、8-空泡、81-微射流、9-冲压凹槽、10-激光束。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种可以降低工件冲压成本的激光诱导微冲压成型装置。

请参考图1～4，图1为本发明所提供的激光诱导微冲压成型装置；图2为本发明所提供的激光诱导微冲压成型装置移动冲压的示意图；图3为本发明所提供的激光诱导微冲压成型装置诱导产生的空泡产生冲击波作用于工件的示意图；图4为本发明所提供的空泡溃灭时产生的微射流作用于工件的示意图。

一种激光诱导微冲压成型装置，包括：用于发射激光的激光发射装置、底面贴合于工件4表面且具有通孔的导引装置3，导引装置3的通孔用于盛放液体7，激光发射装置发射的激光照射在液体7中并形成空泡8，以使空泡8生长过程中产生的冲击波及溃灭时产生的微射流81对工件4冲压。

需要说明的是，激光发射装置可以为发射激光束10的任意装置，由于激光在射入液体7中诱导产生空泡8会产生冲击波，冲击波作用于工件4上时会对工件4造成冲压的力，，通过调节激光的强度可以控制冲击波的能量大小，从而控制工件4上冲压的深度。

导引装置3可以为具有通孔的桶体，也可以为其他类型的装置，只要具有通孔，底面贴合于工件4顶面之后通孔内可以存放液体7即可，通孔的形状可以为任意形状，通孔的截面形状可根据需要进行设置。可以通过调节导引装置3相对于工件4的位置控制冲击波作用于工件4上的位置以调节需要进行冲压的位置和形状。

激光加工时往往需要在材料表面涂敷一层吸收层材料作为保护，避免激光照射的高强度能量发生烧蚀。在激光加工过程中，激光会破坏吸收层，故吸收层的存在只能适用于单脉冲下的加工，不能连续多次重复加工，可能烧蚀的吸收层会对加工质量有一定的作用，影响加工精度，优选地，液体7可以为去离子水，或者其他液体介质，去离子水可以保证激光诱导产生等离子体的效果，另外，利用液体7作为吸收层和约束层，相比固体或介质更具有柔性化控制，并且液体7分布也比较均匀。使用液体7作为保护层，避免了吸收层在冲压时被烧蚀破坏影响冲压件的质量，提高了冲压的精度和深度。

通过控制激光头1的移动及能量大小实现微冲压成型，移动激光头1的位置控制冲压成型图案，调节激光能量大小改变冲压深度，使得传统冲压成型使用模具的现状得到改变，减少了模具制造的复杂及加工成本。

通过激光在液体7中击穿液体7产生的冲击波及空化产生的微射流81和冲击波进行微冲压成型加工，可以实现多次反复冲压。

激光发射装置用于发射激光，由于导引装置3的底面贴合于工件4表面，所以通孔与工件4表面会构成一个桶状空间，桶底为工件4表面，桶壁为通孔的内壁，这个桶状空间可以存放液体7，液体7可以选用去离子水，激光通过导引装置3的通孔聚焦于通孔内的模具上方的液体7中并击穿液体7产生等离子体，等离子体吸收激光能量产生空化效应形成空泡8，以使空泡8生长过程中产生的冲击波及溃灭时产生的微射流81冲击在工件4表面，完成对工件4进行冲压。

本发明相比传统冲压成型，激光诱导空化微冲压采用激光诱导产生冲击波替了微冲头，提高了加工效率，减少了冲头的制作成本。省去了微冲头制造的繁琐，间接提高了微冲头的使用寿命，同时减少了加工成本。

在上述实施例的基础上，激光发射装置与导引装置3通过保持架2连接。

需要说明的是，在不对激光发射装置发射的激光能量和发射位置进行调节时，对工件4冲压的形状或图案为固定的，此时可以针对批量加工同种图案或形状，将激光发射装置与导引装置3通过保持架2连接可以保持激光发射装置与导引装置3的相对位置，通过移动导引装置3即可在工件4上加工同种图案，达到批量生产的效果。

为了保证激光照射的准确性，优选地，激光发射装置为激光头1，激光头1可以发射若干激光束10，激光头1发射的激光束10可进行方向调节，可将激光头1发射的若干激光束10调节聚焦到同一点，使激光诱导产生等离子的过程更加快速，可以提升工作效率。

在上述实施例的基础上，保持架2为u形架，u形架的一端连接于激光头1的侧面，u形架的另一端连接于导引装置3的侧面。

需要说明的是，u形架的两个侧臂分别连接于导引装置3的侧面和激光头1的侧面，两个侧臂的端部由竖杆连接，u形架的两个侧臂的长度可根据实际加工的情况进行设置，通过选择u形架的两个侧臂的长度可对激光头1的位置进行调节，并且，u形架整体占用空间小，节省了激光诱导微冲压成型装置的占用空间。

优选地，导引装置3为轴向具有通孔的圆柱件。

需要说明的是，圆柱件中间的通孔可以采用圆形通孔或者其他形状的通孔，再设置通孔时可以将通孔的轴心与圆柱件的轴心重合设置，使圆柱件在工件4表面移动时可以便于调整通孔的位置，通孔的位置对应冲压凹槽9的位置。

优选地，激光装置发射的激光焦点处于通孔的轴线上。

需要说明的是，将激光头1发射的激光聚焦于同一点，这个点处于通孔的轴线上，由于通孔的轴线与模具的轴线重合，设置此种形式可以使激光诱导产生的冲击波沿通孔的轴线向外部分散，使冲击波分散的更均匀，可以使工件4的受力更均匀从而完成冲压。

优选地，还包括用于支撑工件4的垫块5，垫块5设置于工作台6上。

需要说明的是，垫块5可以为长方体垫块、圆柱体垫块等形状，或其他形状的垫块5，垫块5可以为一块或两块以上，一般采用垫块5的目的是便于冲压工件4，由于工件4冲压的部分会向下发生形变，所以需要一个空间供被冲压的部分占用，设置垫块5后可以将工件4垫高，使工件4下方产生一个空间供工件4被冲压的部分占用，设置垫块5时还需要注意的是垫块5不能处于工件4被冲压的部分下方阻挡工件4的冲压。将垫块5放置于工作台6上后可以对垫块5进行支撑稳定，从而使工件4可以稳定于垫块5上，有利于对工件4的图案加工。

优选地，导引装置3的底部设有密封件。

在上述实施例的基础上，为了防止在通孔中放入液体7后，液体7会沿导引装置3的底部与工件4之间的缝隙流出，以影响激光诱导等离子体的产生，在导引装置3的底部设有密封件，优选地，为了使增强密封件的密封效果，将密封件设置为贴合于导引装置3底部的密封环，密封环可以对导引装置3的底面与工件4表面接触的所有位置进行密封，防止液体7流出。优选地，密封环可以为橡胶环或者硅胶环等。

在上述实施例的基础上，为了使激光发射装置发射的激光可以准确的对准通孔的轴线，通孔为圆形通孔。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的激光诱导微冲压成型装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。