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专利号: 2019105946826
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,包括控制系统、转盘式模具夹持系统和激光加工系统;所述控制系统用于控制装置的工作,激光加工系统用于加工工件;所述转盘式模具夹持系统包括转盘式支撑座(19)、约束层(16)、吸收层(17)、圆环式模具(18)和平键(27);所述转盘式支撑座(19)下端部与气缸(26)相连,气缸(26)可带动转盘式支撑座(19)上下往复移动,上端部开设有中空凹槽结构,中空凹槽结构内设置有圆环式模具(18),圆环式模具(18)上方设置有吸收层(17)和约束层(16);所述转盘式支撑座(19)中部开设有键槽,键槽内安装有平键(27),滑移齿轮(28)通过平键(27)设置在转盘式支撑座(19)上,滑移齿轮(28)与第一直齿圆柱齿轮(32)啮合,从而带动转盘式支撑座(19)转动。

2.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,还装置还包括强脉冲磁场系统,所述强脉冲磁场系统包括脉冲磁场控制器(5)、外置控制器(7)和强脉冲磁场发生器(8);强脉冲磁场发生器(8)放置于工作平台(6)上,中间中空用于放置转盘式模具夹持系统;强脉冲磁场发生器(8)产生的磁场强度和频率受脉冲磁场控制器(5)和外置控制器(7)的控制。

3.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,所述转盘式模具夹持系统还包括四爪压片(15),四爪压片(15)用来压紧圆环式模具(18)。

4.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,所述滑动齿轮(28)一端水平设置有齿轮挡片(23);所述齿轮挡片(23)用于支撑滑移齿轮(28)。

5.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,所述激光加工系统包括脉冲激光控制器(9)、脉冲激光器(10)、反光镜(11)、调整支架(20)和可调聚焦透镜(12);反光镜(11)与水平面呈45°角;调整支架(20)与可调聚焦透镜(12)相连接,可调整可调聚焦透镜(12)的位置。

6.根据权利要求2所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,所述控制系统包括计算机控制器(1)、脉冲磁场控制器(5)、脉冲激光控制器(9)、三维移动平台控制器(33)、电机控制器(3)、气缸控制器(34);所述脉冲磁场控制器(5)、脉冲激光控制器(9)、三维移动平台控制器(33)、电机控制器(3)均与计算机控制器(1)连接,实现联动控制;所述脉冲磁场控制器(5)与外置控制器(7)连接,输出信号至强脉冲磁场发生器(8);

所述脉冲激光控制器(9)与脉冲激光器(10)相连,产生单脉冲激光;所述三维移动平台控制器(33)和三维移动平台(2)相连;所述电机控制器(3)与电机(4)相连;所述气缸控制器(34)与气缸(26)相连。

7.根据权利要求3所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,所述四爪压片(15)上有四个柔性端头。

8.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,还包括传动-升降系统,传动-升降系统包括电机控制器(3)、电机(4)、第一锥齿轮(31)、第二锥齿轮(30)、第一直齿圆柱齿轮(32)、滑移齿轮(28)、气缸控制器(34)、气缸(26);电机控制器(3)接收计算机控制器(1)信号,控制电机(4)的运动;气缸控制器(34)接收计算机控制器(1)信号,控制气缸(26)的升降运动,电机(4)带动第一锥齿轮(31)、第二锥齿轮(30)、第一直齿圆柱齿轮(32)、滑移齿轮(28)旋转,使转盘式模具夹持系统整体旋转。

9.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置,其特征在于,所述圆环式模具(18)外圈有四个凸起用以配合转盘式支撑座(19)上端缺口,起定位及约束作用。

10.根据权利要求1至9任一项所述的磁场辅助激光冲击微成形转盘式装置的工作方法,其特征在于,具体包括如下步骤:

S1:电机控制器(3)、脉冲磁场控制器(5)、脉冲激光控制器(9)、三维移动平台控制器(33)、气缸控制器(34)与计算机控制器(1)连通;三维移动平台控制器(33)和三维移动平台(2)连通;

S2:三维移动平台(2)安装在底座(25)上,调整支架(20)与底座(25)连接;第一锥齿轮(31)安装在电机(4)主轴上,电机(4)与三维移动平台(2)通过螺纹连接,并用第二螺钉(21)紧固;第二锥齿轮(30)与第一直齿圆柱齿轮(32)安装在定轴(29)上,定轴(29)与三维移动平台(2)通过螺纹连接,并用第二螺钉(21)紧固,第二锥齿轮(30)与第一锥齿轮(31)啮合;

气缸(26)与三维移动平台(2)通过螺纹连接,并用第二螺钉(21)紧固;

S3:定位支撑座(22)与工作平台(6)通过螺纹连接,并用第二螺钉(21)紧固;转盘式支撑座(19)与定位支撑座(22)间隙配合,对中;平键(27)安装在转盘式支撑座(19)下端;滑移齿轮(28)安装在转盘式支撑座(19)下端相应位置,以能与第一直齿圆柱齿轮(32)啮合为准;

S4:将转盘式支撑座(19)、定位支撑座(22)、工作平台(6)、平键(27)、滑移齿轮(28)组合成的整体放置于三维移动平台(2)上,确保滑移齿轮(28)与第一直齿圆柱齿轮(32)啮合,转盘式支撑座(19)下端与气缸(26)推头连接;工作平台(6)与三维移动平台(2)通过螺纹连接,并用螺钉3(24)紧固;

S5:齿轮挡片(23)安装在合适位置,滑移齿轮(28)一边置入齿轮挡片(23)的凹口,齿轮挡片(23)与三维移动平台(2)通过螺纹连接,并用第二螺钉(21)紧固;

S6:强脉冲磁场发生器(8)通过定位支撑座(22)定位,从上而下放置在工作平台(6)上,定位支撑座(22)应在强脉冲磁场发生器(8)中空部位;

S7:气缸控制器(34)和气缸(26)连通;脉冲激光控制器(9)和脉冲激光器(10)连通;电机控制器(3)和电机(4)连通;脉冲磁场控制器(5)和强脉冲磁场发生器(8)连通;

S8:启动计算机控制器(1)、气缸控制器(34)、气缸(26),气缸(26)推头处于上极限位置时,将圆环式模具(18)置入转盘式支撑座(19)环形凹槽中,接着依次放入工件、吸收层(17)、约束层(16),然后调整四爪压片(15)位置,接触最上层的约束层(16),最后顶端用第一螺钉(13)、垫片(14)紧固,夹紧工件;控制气缸(26)推头下降至下极限位置;

S9:启动脉冲磁场控制器(5)和脉冲激光控制器(9);调整反光镜(11)、可调聚焦透镜(12)及三维移动平台(2),确保激光冲击至指定位置;

S10:调整强脉冲磁场发生器(8)参数,控制磁感应强度及脉冲频率,产生强脉冲磁场;

完成预定处理要求后,计算机控制器(1)发出信号至脉冲磁场控制器(5),关闭强脉冲磁场发生器(8);

S11:计算机控制器(1)发出信号至脉冲激光控制器(9),控制脉冲激光器(10)发射脉冲激光;吸收层(17)气化、电离后产生大量等离子体,由于约束层(16)存在,膨胀后产生冲击压力,在冲击压力和圆环式模具(18)的作用下,工件成形;

S12:圆环式模具(18)上有12个环形阵列特征,完成一次成形后,计算机控制器(1)发出信号至电机控制器(3),控制电机(4)运转,传动系统工作,使转盘式支撑座(19)旋转一定角度;重复S11;

S13:完成成形后,计算机控制器(1)发出信号至气缸控制器(34),控制气缸(26)推头上升至上极限位置,卸下第一螺钉(13)、垫片(14),更换工件、吸收层(17)、约束层(16);

S14:再重复S8至S13。