[发明专利]激光辅助剪切的旋压装置及成形方法

权利要求书

1.一种激光辅助剪切的旋压成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：根据激光器（1）参数、被加工件的几何特征以及材料热物理性能，设定旋压工艺参数，所述旋压工艺参数包括激光光斑半径R_j、激光输出功率P_j、芯模恒线速度V以及进给率f；

步骤S2：根据旋压工艺参数，输出空间位置参数，进而确定激光器（1）照射的空间位置，所述空间位置参数包括激光加热照射方向、激光照射点相对于旋压组件中旋轮作用点（19）的位置；

步骤S3：对被加工件进行预处理并安装，根据获得的空间位置参数对激光器（1）进行空间定位，根据预设的旋压参数通过旋压组件与激光器（1）的配合完成对被加工件的加工；

所述步骤S1包括：

步骤S11：根据给定剪切旋压材料厚径比，确定剪切旋压的进给率f；

步骤S12：根据步骤S11的进给率f和旋轮圆角半径r，确定被加工件加热的激光光斑半径R_j；

步骤S13：根据产品几何特征和激光器额定功率，确定剪切旋压的芯模恒线速度V；

步骤S14：剪切旋压成形温度为T_f，根据T_f的1.0～1.2倍，确定剪切旋压的激光输出功率P_j；

所述步骤S2包括：

步骤S21：在被加工件上实施激光器（1）照射加热，激光照射点与旋压组件中旋轮在被加工件上的加工点分别布置在被加工件相对的两侧；

步骤S22：依据旋轮圆角半径r和产品的几何特征，确定被加工件拉弯区位置，并确定经过被加工件拉弯区内边界、外边界，使激光照射点径向位置L_r位于外边界上；

步骤S23：根据被加工件的热物理性能，确定激光照射后被加工件的表面温度，基于旋轮作用点（19）处于被加工件拉弯区外边界，沿芯模转动的反方向旋转角度θ_c，即为激光照射点的周向位置；

步骤S24：根据被加工件拉弯区内边界、外边界，确定激光光斑大小，进一步确定出激光照射点的轴向位置L_z；

所述步骤S3包括：

步骤S31：对被加工件进行干燥并对被加工件激光照射的一侧进行黑化处理，使用尾顶将被加工件夹持在芯模上；

步骤S32：依据导引激光，通过连杆结构的转动Z_d、第二连杆（8）与支撑架转动Z_c粗调激光器（1）照射点位置，通过移动组件与第一连杆（7）的转动Z_k和卡环（5）转动Z_h以及移动组件在第一连杆（7）的移动W_k，实现激光照射点在坯料上精确定位；

步骤S33：启动旋压机，绘制旋压轨迹，设置旋压工艺参数，执行旋压程序；在旋轮接触坯料之时，启动激光器（1），实施激光辅助剪切旋压加工；

步骤S34：旋压轨迹执行完成后，关闭激光器（1）出光，退出旋轮、松开尾顶、卸下被加工件。

2.根据权利要求1所述的激光辅助剪切的旋压成形方法，其特征在于，激光照射点的径向位置L_r为芯模轴心线与激光照射点光斑中心点之间的径向半径；

激光照射点的周向位置θ_c为激光照射点与旋轮作用点（19）的夹角；

激光照射点的轴向位置L_z为激光头前端与被成形板料表面的垂直距离。

3.一种激光辅助剪切的旋压装置，其特征在于，包括旋压组件以及激光调节组件；

所述激光调节组件包括激光器（1），所述激光器（1）通过可调连接组件安装在旋压组件上，其中，所述激光器（1）用于照射被加工件并能够通过可调连接组件修正激光器（1）在被加工件上的照射位置；

所述旋压组件用于旋压加工被加工件（10）；

所述旋压组件包括支撑架，所述可调连接组件包括连杆结构以及移动组件；

所述连杆结构的一端安装在支撑架上，所述移动组件连接连杆结构的另一端，所述激光器（1）安装在移动组件上；

所述移动组件包括基座（2）以及连接板（3），所述基座（2）上设置有滑槽（4），所述连接板（3）匹配安装在滑槽（4）中并能够在滑槽（4）中通过手动调节方式或机器调节方式进行滑动，所述激光器（1）安装在连接板（3）上；

所述移动组件还包括卡环（5）以及凸台（6）；

所述凸台（6）安装在基座（2）上，所述卡环（5）沿所述凸台（6）的周向布置并以可拆卸的方式安装在基座（2）上；

所述连杆结构包括第一连杆（7）、第二连杆（8）以及调节件（9）；

所述调节件（9）上设置有弧形通孔，所述第二连杆（8）的一端连接支撑架，所述第二连杆（8）的另一端与第一连杆（7）的一端活动配合并能够相对转动，其中，所述第一连杆（7）、第二连杆（8）上分别设置有第一限位杆、第二限位杆，第一限位杆、第二限位杆分别延伸到弧形通孔中并能够在弧形通孔中滑动，所述第一限位杆、第二限位杆分别对第一连杆（7）、第二连杆（8）的相对转动限位，所述第一连杆（7）的另一端安装在所述凸台（6）上。