[发明专利]一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式弹簧加压装置及方法

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弹簧加压装置，其特征在于，包括控制系统、转盘式弹簧升压夹持系统、脉冲激光系统和脉冲磁场系统；所述控制系统用于控制装置的工作，脉冲激光系统用于加工工件；

所述转盘式弹簧升压夹持系统包括转盘式支撑座（20）、升降式压块（13）、组式弹簧（14）、约束层（10）、吸收层（11）、卡槽式模具（12）和平键（26）；所述转盘式支撑座（20）下端部与液压缸（25）输出端连接，从而带动转盘式支撑座（20）上下往复移动；上端部中心开设有凹槽结构，凹槽结构内设置有升降式压块（13），凹槽结构内还设置有组式弹簧（14），且升降式压块（13）可压缩组式弹簧（14）；升降式压块（13）上从下至上依次设置有卡槽式模具（12）、吸收层（11）和约束层（10）；所述转盘式支撑座（20）中部开设有键槽，键槽内安装有平键（26），第一锥齿轮（24）通过平键（26）安装在转盘式支撑座（20）中部，第二锥齿轮（27）与第一锥齿轮（24）啮合从而带动转盘式支撑座（20）旋转；

定位支撑座（19）通过第二螺钉（23）安装在平台（18）上，且定位支撑座（19）中心开设有通孔，转盘式支撑座（20）穿过定位支撑座（19）上的通孔；

所述脉冲磁场系统包括脉冲磁场控制器（3）和脉冲磁场发生器（15）；所述脉冲磁场发生器（15）中空，用于放置转盘式弹簧升压夹持系统；所述脉冲磁场发生器（15）通过第一螺钉（17）固定在平台（18）上；脉冲磁场控制器（3）与脉冲磁场发生器（15）相连，控制磁感应强度大小和频率；

所述升降式压块（13）为倒T字形结构，升降式压块（13）一端凸出于转盘式支撑座（20），且该端开设有槽，槽内放置有特斯拉计（9），测量磁感应强度；所述约束层（10）、吸收层（11）和卡槽式模具（12）带有与升降式压块（13）中间轴外形相匹配的卡槽，防止滑移；转盘式支撑座（20）凹槽底部带有数个弹簧放置槽，升降式压块（13）底部有与之相对应的弹簧放置槽，组式弹簧（14）放于弹簧放置槽中，提供压紧力；所述第一锥齿轮（24）一端设置在齿轮挡片支架（22）内，齿轮挡片支架（22）提供转盘式弹簧升压夹持系统升降时的阻力。

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弹簧加压装置，其特征在于，所述脉冲激光系统包括脉冲激光控制器（5）、脉冲激光发生器（6）、聚焦镜（7）、反光镜（8）和透镜支撑架（16）；所述反光镜（8）可根据实际情况调整角度；聚焦镜（7）安装在透镜支撑架（16）上，通过透镜支撑架（16）可调整聚焦镜（7）的位置；脉冲激光控制器（5）控制脉冲激光发生器（6）的工作，激光束通过反光镜（8）的反射，经聚焦镜（7）聚焦后辐照在待加工工件上，待加工工件设置在卡槽式模具（12）与吸收层（11）之间。

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弹簧加压装置，其特征在于，所述控制系统包括计算机（1）、电机控制器（2）、脉冲磁场控制器（3）、特斯拉计控制器（4）、脉冲激光控制器（5）和液压控制组件（33）；所述电机控制器（2）、脉冲磁场控制器（3）、特斯拉计控制器（4）、脉冲激光控制器（5）、液压控制组件（33）均与计算机（1）相连，实现联动控制；所述电机控制器（2）与电机（29）相连，控制电机（29）的运转；所述脉冲磁场控制器（3）与脉冲磁场发生器（15）相连，控制磁感应强度和脉冲频率；所述特斯拉计控制器（4）与特斯拉计（9）相连，用于测量实时磁感应强度，并反馈至特斯拉计控制器（4）；所述脉冲激光控制器（5）与脉冲激光发生器（6）相连，控制脉冲激光发生器（6）产生单脉冲激光；所述液压控制组件（33）与液压缸（25），控制液压缸（25）中部件的伸缩功能。

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弹簧加压装置的加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1:计算机（1）与电机控制器（2）、脉冲磁场控制器（3）、特斯拉计控制器（4）、脉冲激光控制器（5）、三维移动平台（21）、液压控制组件（33）分别连接；电机控制器（2）与电机（29）连接；脉冲磁场控制器（3）脉冲磁场发生器（15）连接；特斯拉计控制器（4）与特斯拉计（9）连接；脉冲激光控制器（5）与脉冲激光发生器（6）连接；液压控制组件（33）与液压缸（25）连接；上述各部件安置在合适位置；

S2：三维移动平台（21）和透镜支撑架（16）安置在底座（32）上；电机（29）、齿轮支撑座组件（28）、液压缸（25）和齿轮挡片支架（22）安装在三维移动平台（21）上；蜗杆（30）安装在电机（29）上；蜗轮（31）和第二锥齿轮（27）安装在齿轮支撑座组件（28）的轴上，蜗轮（31）与蜗杆（30）啮合；

S3：平台（18）通过第一螺钉（17）紧固在三维移动平台（21）上；定位支撑座（19）通过第二螺钉（23）紧固在平台（18）上；脉冲磁场发生器（15）通过定位支撑座（19）定位，并用第一螺钉（17）紧固在平台（18）上；转盘式支撑座（20）与定位支撑座（19）间隙配合，同时将平键（26）和第一锥齿轮（24）安装在转盘式支撑座（20）下方，转盘式支撑座（20）与液压缸（25）连接；第一锥齿轮（24）和第二锥齿轮（27）啮合；

S4：组式弹簧（14）安装在转盘式支撑座（20）空腔底部相应的凹槽中，升降式压块（13）底部与转盘式支撑座（20）相对应安装；聚焦镜（7）和反光镜（8）安装在合适位置；

S5：启动所有组件，液压缸（25）推动转盘式支撑座（20）上升至上极限位置时，按压升降式压块（13），使之下沉留出空间，依次放入卡槽式模具（12）、工件、吸收层（11）和约束层（10），依靠组式弹簧（14）回弹压紧；液压缸（25）下降至下极限位置；

S6：调整聚焦镜（7）、反光镜（8）和三维移动平台（21），使激光聚焦在指定位置；

S7：脉冲磁场控制器（3）控制脉冲磁场发生器（15）产生预设的磁感应强度与频率；特斯拉计（9）测得实时磁感应强度并反馈给脉冲磁场控制器（3）做出相应调整；

S8：计算机（1）调整参数，输出信号至脉冲激光控制器（5），控制脉冲激光发生器（6）产生单脉冲激光；吸收层（11）气化，由于约束层（10）存在，气化离子膨胀后产生冲击压力，在冲击压力和卡槽式模具（12）的作用下，工件成形；

S9：完成一次成形后，计算机（1）输出信号至电机控制器（2），控制电机（29）转动，传动系统工作，使转盘式支撑座（20）旋转一定角度；重复S8，直至卡槽式模具（12）上的环形特征完成1次循环；

S10：完成成形后，计算机（1）输出信号至液压控制组件（33），控制液压缸（25）上升至上极限位置，按压升降式压块（13），依次取下约束层（10）、吸收层（11）和工件，如有必要可更换卡槽式模具（12）；

S11：重复S5至S10。