专利汇可以提供一种基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置及其方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置及其方法,所述装置包括脉冲激光产生系统、碟形件成形系统、柔性模放置系统、柔性模放置转换系统和控制系统。无需设计结构复杂的 级进模 具与复合模具,不存在装配误差,降低了制造复杂模具的成本与周期。利用脉冲激光和柔性 薄膜 作为加载 载荷 ,利用高 精度 的碟形件多工艺成形模具保证高精度碟形零件的 同轴度 要求。将碟形件多工艺成形模装在安装槽中使得碟形件多工艺成形模可以取出,实现了成形废料的有效清除,解决了多次加工后成形废料堵塞模具的问题,延长了模具的使用寿命。利用柔性模放置系统和柔性模放置转换系统,实现了对激光柔性加载成形碟形零件的自动化,提高了生产效率。,下面是一种基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置及其方法专利的具体信息内容。
1.基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于,包括脉冲激光产生系统、碟形件成形系统、柔性模放置系统、柔性模放置转换系统和控制系统;
所述脉冲激光产生系统包括基座(1)、保持架(11)、脉冲激光器(14)、平面反射镜(13)、调焦镜(12),保持架(11)通过六角螺栓固定在基座(1)的右侧,将平面反射镜(13)和调焦镜(12)安装在保持架(11)上,平面反射镜(13)安装在调焦镜(12)的正上方、且位于脉冲激光器(14)发射激光的光路上、并与水平面成45°夹角;
所述碟形件成形系统包括成形支架(3)、碟形件多工艺成形模(40)、成形压边系统、移动平台(2),所述成形支架(3)的上表面上设有安装槽(33)、上表面下方具有废料收集槽(37),所述移动平台(2)通过六角螺钉安装在基座(1)上,所述成形支架(3)装在移动平台(2)上,碟形件多工艺成形模(40)装在安装槽(33)中,成形压边系统装于成形支架(3)上;
所述柔性模放置系统包括加载支架(27)、加载传动块(23)、加载旋转块(24)、加载块(22)、电机(25)、加载压边系统,所述加载支架(27)利用螺孔通过六角螺钉安装在基座(1)上;所述电机(25)安装在加载支架(27)的凹槽里;加载旋转块(24)与电机(25)固定连接,所述加载传动块(23)与加载旋转块(24)通过销钉连接;加载传动块(23)与加载块(22)通过销钉相连接;所述加载块(22)以滑动副的形式安装到加载支架(27)上;所述加载压边系统安装在加载支架(27)上,用于实现柔性模(45)的安装;
所述柔性模放置转换系统包括转换支架(31)、转换电机(30)、旋转台(29)、伸缩缸(28)、柔性加载转换台(26),所述转换支架(31)通过六角螺钉安装在基座(1)上,所述转换电机(30)通过螺钉安装在转换支架(31)上;所述旋转台(29)安装在转换电机(30)上;所述伸缩缸(28)安装在旋转台(29)上;柔性加载转换台(26)位于旋转台(29)上方、且与伸缩缸(28)连接;所述柔性加载转换台(26)上设置有分别用于安装柔性模(45)、约束层(43)的柔性模安装槽(41)、约束层安装槽(42),柔性模(45)、约束层(43)之间设置吸收层(44);
所述成形压边系统、加载压边系统分别通过成形压边气缸(5)、加载压边气缸(21)来施加压边力;
所述控制系统由脉冲激光控制器(15)、计算机(16)、控制箱(32)组成,所述脉冲激光控制器(15)、控制箱(32)均与计算机(16)相连接;所述脉冲激光控制器(15)与脉冲激光器(14)连接,用于控制脉冲激光器(14)的功率密度和脉冲发射频率等参数;所述控制箱(32)与计算机(16)相连,用于控制成形压边气缸(5)、加载压边气缸(21)、伸缩缸(28)、电机(25)、旋转电机(30)的运动。
2.根据权利要求1所述的基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于:
所述成形支架(3)上的位于安装槽(33)与废料收集槽(37)之间的废料落入孔(36)的直径比碟形件多工艺成形模(40)的微孔直径大;所述成形槽口(34)为矩形槽,槽深度为10mm。
3.根据权利要求1所述的基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于:
所述碟形件多工艺成形模(40),其剖面呈“凸”字型,上部小圆柱直径为1.4mm,下部大圆柱直径为1.8mm,且上部小圆柱与下部大圆柱至少保证0.01mm的同轴度,微拉深处表面为浅拉深球面,其球面半径为1.523mm,球心至所述碟形件多工艺成形模(40)表面的距离为1.4mm,球面深度为0.11mm,球面表面粗糙度值达到0.4μm;微孔为通孔,孔直径为0.4mm;所述碟形件多工艺成形模(40)与安装槽(33)之间为过渡配合;碟形件多工艺成形模(40)的上表面和成形支架(3)的上表面在同一高度;所述碟形件多工艺成形模(40)所有的边缘均为近直角特征。
4.根据权利要求1所述的基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于:
所述成形压边系统包括成形压边气缸(5)、成形压边伸缩杆(6)、成形压边转动销(7)、成形压边传动块(8)、成形压边转动轴(9)、成形压边压力头(10),所述成形压边气缸(5)垂直安装在成形支架(3)上、且位于成形支架(3)的右侧;成形压边气缸(5)的成形压边伸缩杆(6)通过成形压边转动销(7)和成形压边传动块(8)的一端铰接;所述成形压边传动块(8)另一端与成形压边转动轴(9)固定连接;成形支架(3)的右侧具有成形耳座(35),所述成形压边转动轴(9)可转动的装于成形耳座(35)上;两个成形压边压力头(10)的一端均与成形压边转动轴(9)固定连接;所述加载压边系统包括加载压边气缸(21)、加载压边转动销(20)、加载压边传动块(19)、加载压边转动轴(18)、加载压边压力头(17),加载压边气缸(21)垂直安装在加载支架(27)上、且位于加载支架(27)的左侧;加载压边气缸(21)的伸缩杆通过加载压边转动销(20)和加载压边传动块(19)的一端铰接;所述加载压边传动块(19)另一端与加载压边转动轴(18)固定连接;加载支架(27)的左侧具有加载耳座(39),所述加载压边转动轴(18)可转动地装于加载耳座(39)上;两个加载压边压力头(17)的一端均与加载压边转动轴(18)固定连接。
5.根据权利要求1所述的基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于:
所述柔性加载转换台(26)上的约束层安装槽(42)和柔性模安装槽(41)的数量均为两个,分别位于柔性加载转换台(26)的两端、且呈对称分布,约束层安装槽(42)和柔性模安装槽(41)均呈“U”字型,约束层安装槽(42)在柔性模安装槽(41)的上方,柔性模安装槽(41)的长宽尺寸等于成形支架(3)上表面的长宽尺寸。
6.根据权利要求1所述的基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于:
成形支架(3)的侧面设有在竖直方向上延伸的成形槽口(34);所述加载支架(27)的侧面设置有在竖直方向延伸的加载槽口(38),为矩形槽,槽深度为10mm。
7.根据权利要求1所述的基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于:
所述碟形件成形系统还包括废料收集盒(4),所述废料收集盒(4)放置在成形支架(3)的废料收集槽(37)中。
8.根据权利要求1所述的基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化装置,其特征在于:
所述约束层安装槽(42),其尺寸与约束层(43)尺寸一样,约束层(43)的厚度与约束层安装槽(42)的高度一样,约束层(43)的材料为亚克力板;所述柔性模安装槽(41),其尺寸比柔性模(45)尺寸大,柔性模(45)的材料为橡胶薄膜。
9.基于激光柔性加载成形碟形零件的自动化加工方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将移动平台(2)安装在基座(1)上,利用螺孔和六角螺钉将成形支架(3)安装在移动平台(2)上,将废料收集盒(4)放入废料收集槽(37)中,并位于废料落入孔(36)的正下方;将碟形件多工艺成形模(40)安装在安装槽(33)中,保证碟形件多工艺成形模的上表面和成形支架(3)的上表面保持在同一高度;
S2、将成形压边传动块(8)紧固连接在成形压边转动轴(9)的中间位置,保证成形压边传动块(8)和成形压边转动轴(9)之间不可以发生相对转动;将两个成形压边压力头(10)紧固连接在成形压边转动轴(9)上,相对所述传动块(8)以对称方式分布在所述转动轴(9)上,保证成形压边压力头(10)和成形压边转动轴(9)之间不可以发生相对转动;将成形压边转动轴(9)安装在成形耳座(35)上,使得成形压边转动轴(9)与成形耳座(35)之间能够发生相对转动;在成形支架(3)的右侧安装成形压边气缸(5),并利用成形压边转动销(7)将成形压边气缸(5)和成形压边传动块(8)铰接,使得成形压边传动块(8)和成形压边气缸(5)之间能够发生相对转动;
S3、利用转换支架(31)上的螺孔和六角螺钉,将柔性模放置转换系统安装在基座(1)上,安装时,将右侧柔性模安装槽(41)位于成形支架(3)的正上方,使得柔性模放置转换系统可以顺利地在成形支架(3)上进行高度的调整,达到放置柔性加载的目的;安装调整好伸缩缸(28)和转换电机(30),使得它们处于各自的初始位置;
S4、根据上一步骤中安装的柔性加载转换台(26)的位置,安装好加载支架(27),使得左侧柔性模安装槽(41)位于加载支架(27)的正上方,利用安装成形压边系统的方法,安装好加载压边系统;在加载支架(27)上,安装好电机(25),并将电机(25)与加载旋转块(24)相连接,使得加载旋转块(24)能在电机(25)的作用下实现旋转运动,将加载传动块(23)与加载旋转块(24)进行连接,保证它们之间可以发生相互转动;最终使加载传动块(23)与加载块(22)相连接,加载块(22)以滑动副的形式安装到加载支架(27)上用于实现加载块(22)的往复直线运动;
S5、将脉冲激光控制器(15)分别与脉冲激光器(14)和计算机(16)相连,用于控制脉冲激光器(14)的功率密度和发射频率;将控制箱(32)与计算机(16)相连,用于控制成形压边气缸(5)、加载压边气缸(21)、伸缩缸(28)、电机(25)、旋转电机(30)的运动,实现制造过程的自动化;
S6、将平面反射镜(13),调焦镜(12)准确稳固地安装在保持架(11)上,利用角度测量工具使得平面反射镜(13)与水平面成45°夹角,且在调焦镜(12)正上方50mm,保证经由平面反射镜(13)的光束垂直射入调焦镜(12);打开脉冲激光器14和外置的水冷机,待水冷机达到预设的温度时,调整好脉冲激光参数,等待电压达到630V;利用移动平台(2)调整成形支架(3)的水平位置,使得脉冲激光光斑的中心和碟形件多工艺成形模(40)的中心重合。将柔性加载转换台(26)调整到其工作的初始位置,使右侧的柔性模安装槽(41)和约束层安装槽(42)位于成形支架(3)的正上方;利用控制箱(32),将成形压边气缸(5)和加载压边气缸(21)调整到合适的高度,使得成形压边压力头(10)和加载压边压力头(17)均处于卸载状态,便于工件和柔性加载的顺利放置;
S7、将成形工件放置在成形支架(3)的上表面,并使得工件可以完全覆盖住碟形件多工艺成形模(40);将一面涂有吸收层(44)的柔性模(45)表面沾上水,放置在加载块(22)上,在左侧约束层安装槽(42)中放入约束层(43),利用控制箱(32)使得加载压边压力头(17)处于加载状态;开启电机(25),在加载传动块(23)的推动下,加载块(22)开始作往复上下运动,加载块(22)运动到上极限位置的时候,涂有吸收层(44)和水的柔性模(45)刚好与约束层(43)在柔性模安装槽(41)中接触,使得柔性模(45)较好地贴合在约束层(43)的下方;卸载加载压边压力头(17),随后将柔性加载转换台(26)顺时针旋转180°,进入到待加工碟形零件的状态;
S8、柔性加载转换台(26)垂直向下运动,待约束层(43)脱离约束层安装槽(42)时,柔性加载放置过程已经完成,此时已经顺利将柔性加载放置在成形工件上;利用成形压边气缸(5),加载成形压边压力头(10),给约束层(43)施加一定的预紧力,阻碍材料在加工过程中产生的径向流动,提高成形的精度;打开光栅,进行激光冲击,脉冲激光器(14)发出的脉冲激光透过约束层(43),辐射到吸收层(44)上,吸收层(44)吸收高功率密度的激光能量,表面汽化和电离产生高温高压等离子体,等离子体快速地向外喷溅膨胀,并持续地吸收剩余的激光能量,在约束层(43)和成形压边压力头(10)的约束下,形成向下的爆轰波,成形工件受到柔性模(45)的挤压和碟形件多工艺成形模(40)的剪切作用,完成脉冲激光的冲击,成形碟形零件,关闭光栅,卸载成形压边压力头(10);柔性加载转换台(26)垂直向上运动,待约束层(43)与约束层安装槽(42)接触且柔性加载转换台(26)的高度高于成形支架(3)的高度时,停止柔性加载转换台(26)的垂直运动,取出成形工件,柔性模(35)和约束层(43);重复S7,S8的步骤,即可实现多次制造碟形零件的过程;
S9、在完成多次加工之后,碟形件多工艺成形模(40)与成形支架(3)之间的空隙会堆积一些金属废料,此时应该将碟形件多工艺成形模(40)从安装槽(33)中拆卸下来,利用镊子轻轻地将金属废料从碟形件多工艺成形模(40)中清除,而冲孔的金属废料可以从废料收集盒(4)中取出倒掉;清理完毕后,用无水酒精对碟形件多工艺成形模(40)进行清洗;清洗完毕后再次安装好碟形件多工艺成形模(40),由此就可以进入下一个激光柔性加载成形碟形零件的周期。
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