激光间接冲击金属薄板微冲裁工艺研究

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1、基于激光诱导冲击波的金属薄板微冲裁工艺研究压力传递媒介，使用SpitLight2000的小能量段脉冲在厚度17¨m的铝箔工件上冲裁出方形单孔、方孔阵列以及梅花孔阵列，微孔尺寸与激光驱动飞片间接冲击微冲裁实验中的一致；并针对软膜动载荷加载的特性，使用G趟A大功率激光器在厚度50¨m的铝箔工件上冲裁出边长800¨m的方孔阵列，微孔冲裁质量良好，动载荷冲裁轮廓特征明显，圆角带过渡明显，断面毛刺得到抑制。研究了吸收层、软膜厚度以及激光脉冲能量等主要工艺参数对微孔冲裁效果的影响，重点分析了动载荷加载下冲裁断面轮廓的特点和形成原因，并将两种激光间接冲击微冲裁工艺的实验结果进行对比分析，发现激

2、光驱动飞片微冲裁的能量利用率更高，对光路对中的依赖性更小，但激光冲击软膜微冲裁具有更加宽泛的能量设置与加工范围，主要能够避免在大激光能量条件下可能发生的高速冲击焊接现象。最后，本文使用有限网格单元法(FEM)和流体动力学光滑粒子法(SPH)以ANSYS／LS—DⅥ呵A为主要的软件平台分别对两种工艺的微冲裁过程进行了数值模拟研究。在激光驱动飞片加载工件微冲裁模拟中，利用FEM方法研究了工件冲裁断面的形成过程，揭示绝热剪切带在冲裁断面上首先出现的位置；利用SPH方法探究了工件的动态响应过程。在激光冲击软膜间接冲击微冲裁模拟中，利用APDL批量化参数设计进行FEM模拟，研究了软膜厚度、

3、工件厚度和最低冲裁能量之间的关系；利用SPH方法分析工件材料的动态响应，揭示包括最初粒子失效、材料流动以及工件振动等响应过程。激光间接冲击金属薄板微冲裁是以激光应用技术为基础的比较新颖的微制造技术，本文进行了基本的理论和实验研究，揭示动载荷微冲裁的一般规律，为进一步将其推进到工业生产制造的应用中奠定了基础。关键字：微冲裁；激光间接冲击；飞片；软膜；复杂轮廓微孔；多孔冲裁II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeeVer-changillgmodemscienceandteclⅡlology，miIliatu血ationofproductshasbeenatrendiI

4、liIldustrialmallufacturiIlg．Theapplicationofmicro—deViceswithnlicroporouscharacteristicshasbecomemorewidespreadi11thefieldsuchaselectronicmf-omation．bio—medicalandmicro—electromechanicalsysteIIls．Certainly’theassociated111icronlanufacturingtecllllologyhasbecomeahotresearch．Micro—punchiIlgdeVe

5、lopedbasedonthetraditionalpunchillgtecllIlologyhasplayedanimportantroleformanufacturillgofIIlicroporousparts．HoweVer，itislimitedduetothedimcultiesofprecisiontoolfabrication，complexpunch-to-diealignmentandfiIlepullchillgclearanceregulation．SoitissigllificantfortheexplorationofnoVelmicro—punchi

6、ngmethod．Inthisdissenation，theIIlicro—punchillgofmetalsheetby洒directlasershockhasbeencare血llyreviewedandconsidered．Firstly，theadVanCedtecllllologywasusedtomanufacturetheprecisionpunchillgdie，alldthen，mrtherresearchontheprocessaIldmechanismofmicro—punchillgbylaser-driVennyeri11directshockisca玎

7、iedout．Meanwhile，anoVelmicroscalelaserdynamicnexiblepunchiIlgtechnologycombilliIlgnexiblepunchillgandlasershockfonIlingispresented．Manyofcriticalbasictheoriesassociatedwithmicro—punchillgofmetalsheetby访directlasershock，suchastheforceefrectmec