1.电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,包括激光冲击装置、冲模拉深装置和脉冲电流控制装置,所述脉冲电流控制装置用来对加工中的板料(18)进行通电致塑性;板料(18)设置在冲模拉深装置中,通过冲模拉深装置对板料(18)进行成形,激光冲击装置通过改变激光的传输途径对板料(18)进行辅助加工;具体的,经激光冲击装置的圆锥曲面反射镜(19)反射后的激光透过冲模拉深装置中的凸模端盖(20)辐照在板料(18)上,对板料(18)进行激光加工与凸模成型加工的结合。
2.根据权利要求1所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,所述激光冲击装置包括脉冲激光器(6)、全反射镜(7)、光斑调节装置(8)、会聚透镜(9)、圆锥凹透镜(10)、圆锥凸透镜(11)和圆锥曲面反射镜(19);所述脉冲激光器(6)发出的激光束经全反射镜(7)反射后,经由光斑调节装置(8)调节后经会聚透镜(9)会聚,通过圆锥凹透镜(10)和圆锥凸透镜(11)转变为环形激光束,最后通过设置在冲模拉深装置的圆锥曲面反射镜(19)对板料(18)进行照射使工件成形。
3.根据权利要求1或者2任一项所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,所述冲模拉深装置包括凸模(13)、压边圈(14)、凹模(16)和凸模端盖(20);所述凸模(13)和凹模(16)组成一组模组用来进行板料成形;成形时,板料(18)设置在凸模(13)和凹模(16)之间,且板料(18)两侧通过压边圈(14)进行定位。
4.根据权利要求3所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,所述凸模(13)顶端为凸模端盖(20);圆锥曲面反射镜(19)设置在凸模端盖(20)上方位置。
5.根据权利要求4所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,所述凸模端盖(20)采用帕姆板,帕姆板采用高硬度聚碳酸酯材料制成。
6.根据权利要求3所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,所述板料(18)上表面覆盖有柔性贴膜(17)。
7.根据权利要求3所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,所述脉冲电流控制装置包括示波器(1)、脉冲电源(2)和铜电极(15);所述铜电极(15)镶嵌在压边圈(14)和凹模(16)之间,所述示波器(1)用以监控板料(18)中的电流和电压。
8.根据权利要求7所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置,其特征在于,所述脉冲电源(2)的参数包括输出工作频率为50~800Hz、输出电压为10~140V、脉冲最大峰值为≥
5000A和脉宽为10~100μs。
9.一种权利要求1所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置的工作方法,包括如下步骤:
步骤一:中央控制处理器(3)控制脉冲电源(2)进行工作,根据示波器(1)的读数,进行2
电参数的修正;将计算得出的有效电流密度J保持在10~15A/mm;
若脉冲电源(2)选择的是正弦单向脉冲电流,则若脉冲电源(2)选择的是矩形脉冲电流,则2
其中,J(A/mm):工件有效值电流密度;I(A):工件电流的有效值;Im(A):脉冲电流最大2
峰值;T(Hz):脉冲电源输出工作频率;S(mm):工件的横截面积;ti(s):脉冲电流的脉宽;
步骤二:利用红外线测温仪测量板料(18)需要冲击的位置的温度,板料(18)温度保持在120~160℃;
步骤三:中央控制处理器(3)控制移动装置控制系统(4),移动装置控制系统(4)控制凸模(13)进行向下冲压;
步骤四:当凸模(13)即将触碰到板料(18)的时候,中央控制处理器(3)控制激光器电源(5)进行工作,激光束(12)经外光路通过全反射镜(7)和光斑调节装置(8),经过会聚透镜(9)、圆锥凹透镜(10)和圆锥凸透镜(11)转变为环形激光束,并通过改变激光参数来调整冲击压力的大小,经过圆锥曲面反射镜(19)对带柔性贴膜(17)的板料(18)进行照射,产生激光诱导的冲击波作用使工件成形;
步骤五:中央控制处理器(3)控制移动装置控制系统(4),移动装置控制系统(4)控制圆锥凸透镜(11),以此改变环形激光的直径,从而调整激光冲击位置;
步骤六:移动装置控制系统(4)控制凸模(13)进行冲压过程的同时,激光冲击成形和电辅助成形同时进行;冲压结束后,中央控制处理器(3)控制脉冲电源(2)停止工作,同时,中央控制处理器(3)控制激光器电源(5)调整激光参数,对成型件进行激光冲击强化。
10.根据权利要求9所述的电致塑性辅助激光冲击拉深成形装置的工作方法,其特征在于,激光脉宽为4ns~20ns、激光能量为0~100J和激光光束直径为0.2~20mm。