1.一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,包括激光加载系统、对中组件、工件组件(3)和控制系统;所述激光加载系统中的脉冲激光器(13)发出的激光束照射到工件组件(3)上,对工件组件(3)中的待加工工件(21)进行激光加工;所述对中组件中的CCD传感器(11)采集工件组件(3)中的上对开微模具(18)和下对开微模具(15)型腔的位置,并将信号传递给控制系统中的计算机(7),经计算机(7)处理发出信号给三维工作平台(2),使得三维工作平台(2)移动,从而带动工件组件(3)移动实现上对开微模具(18)和下对开微模具(15)型腔与激光调试光斑的对中;所述工件组件(3)从下至上包括微模具、吸收层(19)、约束层(20)和压边圈(23);所述微模具包括模具外壳(14)、上对开微模具(18)和下对开微模具(15);所述下对开微模具(15)设置在模具外壳(14)上开设的凹槽内,下对开微模具(15)上设置有上对开微模具(18);所述上对开微模具(15)与下对开微模具(18)上均开设有通孔,用于放置待加工工件(21),待加工工件(21)内设置有传力介质(22);所述下对开微模具(15)中在待加工工件(21)周围设置有一型腔,该型腔用于在待加工工件(21)周围填充弹性介质(17),用于待加工工件(21)的自由成形;或者微模具中也可制造有具体的型腔形状,用于待加工工件(21)的特定形状的成形。
2.根据权利要求1所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述激光加载系统包括L型底座(1)、脉冲激光器(13)、透镜调整臂(4)、可调聚焦透镜(5)和全反镜(6);所述脉冲激光器(13)发出的激光束经45°设置的全反镜(6)反射到可调聚焦透镜(5)上聚焦,聚焦后的激光束照射到对中组件调试好的中心位置上;所述可调聚焦透镜(5)安装在透镜调整臂(4)上,透镜调整臂(4)安装在L型底座(1)的竖直侧面上且与水平面平行,并可通过调整透镜调整臂(4)上的松紧螺栓来可调聚焦透镜(5)的竖直方向高度。
3.根据权利要求1所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述对中组件包括三维工作平台(2)和CCD传感器(11);所述三维工作平台(2)设置在L型底座(1)上;利用激光控制器(12)控制脉冲激光器(13)发出一束调试光,由三维工作平台(2)控制前后左右和竖直方向的移动,将经全反镜(6)反射和可调聚焦透镜(5)聚焦后的调试光光斑与上对开微模具(18)、下对开微模具(15)中的型腔对中;CCD传感器(11)将调试光光斑与工件组件(3)中的上对开微模具(18)、下对开微模具(15)型腔的相对位置输入计算机(7),计算机(7)再对三维工作平台(2)的移动做出控制。
4.根据权利要求1所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述上对开微模具(18)上开设的孔径与下对开微模具(15)上开设的孔径相等,均等于待加工管件(21)的外径;下对开微模具(15)内还填充有弹性介质(17);所述模具外壳(14)与下对开微模具(15)接触处设置O型密封圈(16),通过螺钉拧紧模具外壳(14)与上对开微模具(18)与下对开微模具(15),防止漏液。
5.根据权利要求1所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述控制系统包括计算机(7)、激光控制器(12)、图片采集器(10)、液压控制系统(8)和三维工作平台控制器(9);所述激光控制器(12)、图片采集器(10)、液压控制系统(8)、三维工作平台控制器(9)的一端均与计算机(7)相连接,激光控制器(12)的另一端与脉冲激光器(13)连接,用于控制激光器(13)的工作状态;图片采集器(10)的另一端与CCD传感器(11)连接,将CCD传感器(11)采集到的信息通过图片采集器(10)处理后输入计算机(7);液压控制系统(8)用于控制三维工作平台(2)在竖直方向的移动;三维工作平台控制器(9)与三维工作平台(2)连接,用于控制三维工作平台(2)的前后、左右方向的移动。
6.根据权利要求1所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述待加工工件(21)是外径为1-2mm,厚度小于等于0.1mm的微型金属管件。
7.根据权利要求4所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述弹性介质(17)为聚氨酯橡胶或者橡皮泥,用于待加工工件(21)的自由成形。
8.根据权利要求1所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述传力介质(22)为液体介质,优选水或者液压油;液体介质很容易充满模腔,即成形性好,变形更均匀;用液体作为传力凸模,使金属管件成形。
9.根据权利要求1所述的一种高速冲击液体动态柔性成形的装置,其特征在于,所述吸收层(19)是10-60μm厚度的铝箔,或者为厚度为5-30μm的金属涂层或者黑漆,所述约束层(20)为厚度为3mm的有机玻璃PMMA。
10.基于权利1至9所述的一种高速冲击液体动态柔性成形装置的方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S1.激光控制器(12)、图像采集器(10)、液压控制系统(8)、三维工作平台控制器(9)均与计算机(7)相连接,将微模具放在三维工作平台(2)上,计算机(7)控制激光控制器(12)调控激光器(13)发出一束调试光,利用三维工作平台(2)控制前后左右移动和竖直方向的动作,利用CCD传感器(11)拍摄调试光光斑中心相对于上对开微模具(18)、下对开微模具(15)型腔中心的位置,并通过图像采集器(10)处理输入计算机(7),计算机(7)处理信息后再对三维工作平台(2)的移动做出对应的控制;这一过程实现了经全反镜(6)反射和可调聚焦透镜(5)聚焦后的调试光光斑与上对开微模具(18)、下对开微模具(15)中的型腔对中,保持各部件固定后,控制器关闭调试光;
S2.工件组件(3)的装配、定位、密封和夹紧,将工件(21)放入微模具型腔中,然后将上对开微模具(18)、下对开微模具(15)与模具外壳(14)用螺钉拧紧,然后将液体(22)注入待加工工件(21)中,放上吸收层(19)和约束层(20),最后放上压边圈(23),用螺钉拧紧从压边圈(23)到模具外壳(14)的所有零部件;
S3.计算机(7)控制脉冲激光控制器(12)的启动,并调节脉冲激光器(12)发出的激光参数,脉冲激光器(13)发出的激光束通过反射镜(6)、可调聚焦透镜(5),激光透过约束层(20)照射在吸收层(19)上,吸收层(19)吸收激光能量迅速气化并电离形成等离子体,等离子体继续吸收能量,由于约束层(20)的限制,等离子体在传力介质(22)中迅速膨胀爆炸,通过传力介质(22)水或者液压油作为介质,以波的形式将高压脉冲作用于待加工工件(21),当冲击波压力大于待加工工件(21)的屈服强度时,待加工工件(21)会发生塑性变形,使待加工工件(21)在很高的速度下压向弹性介质产生变形,完成一个脉冲下的微零件的成形;一个脉冲后,计算机(7)可控制激光器(13)发出第二个脉冲或者选择关闭脉冲激光器(13);
S4.关闭脉冲激光器(13)后,拧开螺钉,依次取下压边圈(23)、约束层(20),排出液体(22),最后取出上对开微模具(18)、下对开微模具(15),取下加工好的工件;然后从步骤S2进入下一个循环。