[0004] 为了改善现有的金属薄板连接方法中存在的上述不足，本发明提供了一种基于激光冲击的可调金属薄板剪切变形连接装置及其方法，旨在于实现具有可靠扭转强度的同种或异种的多层金属薄板的连接，为了提高生产效率，采用脉冲激光作为间接能量源，通过组合成形模具，使得多层金属薄板之间发生剪切变形和塑性变形，剪切变形使得金属薄板获得较高的平行于平面的扭转强度和剥离强度，塑性变形使得多层金属薄板在剪切变形后获得卡结并铆接在一起，获得垂直于平面的可靠的剥离强度；本发明中组合模具装卸装置实现了组合模具的自动安装和卸载，具有保压功能，保证了工件剪切变形连接生产精度和效率。
[0005] 本发明通过下述装置和技术方法实现上述目的。
[0006] 基于激光冲击的可调金属薄板剪切变形连接装置，包括激光发生系统、计算机控制系统和剪切变形连接系统；
[0007] 所述激光发生系统包括纳秒脉冲激光发射器、反射镜、聚焦镜、聚焦镜支架和工作台；所述聚焦镜支架垂直安装在工作台上；所述聚焦镜支架上安装有与工作台平行的聚焦镜，且聚焦镜置于经过45°布置的反射镜反射的由纳秒脉冲激光发射器发射出的激光的光路中心；
[0008] 所述计算机控制系统包括激光发生控制器、计算机、液压控制装置和三维移动调整控制装置；
[0009] 所述激光发生控制器、液压控制装置、三维移动调整控制装置均与计算机相连；所述激光发生控制器与纳秒脉冲激光发射器相连，用于控制调整纳秒脉冲激光发射器发射激光的状态；所述三维移动调整控制装置与三维移动调整平台相连，用于控制三维移动调整平台的移动；所述液压控制装置与单杆双作用液压缸相连，用于控制液压缸不同工位工作状态；
[0010] 所述剪切变形连接系统包括压边定位装置、工件系统、组合成形模具、组合模具装卸装置和三维移动调整平台；
[0011] 所述组合成形模具包括左剪切模、右剪切模、凹模砧板和凹模支撑；所述左剪切模和右剪切模结构相同，且对接组成十字形剪切槽型凹模，该十字形剪切槽型凹模置于凹模支撑上表面；所述凹模支撑通过螺栓与组合模具装卸装置中基座相连接；凹模支撑上表面中心处设置有槽A，槽A内放置有凹模砧板，且凹模砧板置于十字形剪切槽型凹模的正下方；
[0012] 所述组合模具装卸装置包括基座，所述基座安装在三维移动调整平台；基座上表面左右两侧对称安装有液压缸，液压缸的活塞杆上安装有连接块；左右布置的连接块上分别安装有左剪切模和右剪切模；
[0013] 所述工件系统从上到下包括有掩膜、透明约束层、吸收层、上层薄板和下层薄板；工件系统通过左右布置的压边定位装置放置于组合成形模具中心位置，且置于激光光路的中心上。
[0014] 优选的，所述凹模支撑上的槽A处开设有通孔。
[0015] 优选的，所述凹模支撑上，且沿左剪切模、右剪切模移动方向上设置有导轨，用于对左剪切模、右剪切模导向与定位。
[0016] 优选的，所述掩膜中心开设有通孔。
[0017] 优选的，所述左剪切模和右剪切模十字形剪切槽型凹模内设有长方形体空腔，该长方形体空腔与凹模砧板组成型腔。
[0018] 优选的，所述凹模砧板与槽A之间可以设置垫片，从而控制上层薄板和下层薄板的剪切变形深度。
[0019] 优选的，所述凹模砧板尺寸为4mm X 4mm X 3mm。
[0020] 基于激光冲击的可调金属薄板剪切变形连接装置的方法，具体包括如下步骤：
[0021] S1.将激光发生控制器、液压控制装置、三维移动调整控制装置与计算机相连；通过螺栓将组合模具装卸装置的基座固定在三维移动调整平台上；再将组合成形模具的凹模支撑用螺栓固定在基座上；将计算好的垫片和凹模砧板置入凹模支撑槽A内；在基座上安装对称分布的单杆双作用液压缸；把连接块接到单杆双作用液压缸活塞杆上；再把左剪切模和右剪切模与连接块相连；利用计算机通过液压控制装置控制单杆双作用液压缸，将左剪切模和右剪切模进行安装，再通过三维移动调整控制装置控制三维移动调整平台的移动，使得组合成形模具十字剪切槽凹模中心位于激光光路中心上；
[0022] S2.将工件系统放置于组合成形模具上，使得掩膜透光孔中心位于激光光路上，之后压边定位装置对工件系统进行压紧；
[0023] S3.调整聚焦镜获得合适的激光光斑直径，利用计算机通过激光发生控制器控制纳秒脉冲激光发射器产生合适的脉冲能量及脉冲次数；
[0024] S4.打开纳秒脉冲激光发射器开关，持续特定数量的脉冲，激光聚焦到工件系统上，通过掩膜透光孔滤去多余边缘光束，再穿过约束层到达吸收层，吸收层表面材料迅速气化和电离，形成高温高压的等离子体，等离子体迅速膨胀，产生强冲击波，在冲击波和组合成形模具的作用下，上层薄板和下层薄板发生剪切变形，压边定位装置卸压，计算机通过液压控制装置控制单杆双作用液压缸，将左剪切模和右剪切模退让一定行程，压边定位装置压紧，再次打开纳秒脉冲激光发射器开关，持续特定数量的脉冲使上下薄板剪切部分发生塑性变形并形成卡结，从而完成新型金属薄板的剪切变形连接；
[0025] S5.一次金属薄板的剪切变形连接完成后，压边定位装置卸压；计算机通过液压控制装置控制液压缸，将左剪切模和右剪切模进行拆卸，打开十字形剪切槽凹模，取出完成的工件系统的连接接头；之后计算机通过液压控制装置控制液压缸，将左剪切模和右剪切模进行安装，由此进入下一个工作生产循环。
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 1.本发明采用脉冲激光作为间接能量源，通过组合模具实现了同种或异种的多层金属薄板的剪切变形连接，显著增大了金属薄板在连接平面内的扭转强度和剥离强度，垂直方向上亦拥有可靠的连接强度；本发明中组合模具装卸装置实现了组合模具的自动安装和卸载，此外，组合模具安装后，该装置具有自动保压功能，保证了工件剪切变形连接生产精度和效率。
[0028] 2.凹模砧板与槽A之间可以设置垫片，从而控制上层薄板和下层薄板的剪切变形深度。
[0029] 3.凹模支撑上，且沿左剪切模、右剪切模移动方向上设置有导轨，用于对左剪切模、右剪切模导向与定位。
