本發(fā)明涉及金屬浮雕工藝品加工方法，具體是涉及一種金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形方法。

背景技術(shù)：

金屬浮雕工藝品作為雕塑藝術(shù)的重要組成部分，發(fā)展至今已有幾千年的歷史，并且隨著人們生活水平和審美情趣的提升，金屬浮雕工藝品受到越來越多的工藝師及大眾的喜愛。當(dāng)前金屬浮雕工藝品的制作方法是直接在金屬材料表面進(jìn)行雕刻，為便于雕刻，該方法需在加工過程中對(duì)金屬加熱使其軟化，且極度依賴人工經(jīng)驗(yàn)，制造過程繁瑣，加工周期長(zhǎng)，效率低，且過程中還會(huì)產(chǎn)生噪聲污染、光污染等，不能滿足個(gè)性化生產(chǎn)需求，限制了金屬浮雕工藝品市場(chǎng)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)當(dāng)前金屬浮雕工藝品加工的不足，本發(fā)明提出了一種金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形方法。

一種金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形方法，其特征是用激光誘導(dǎo)的沖擊波作用成形的變形力，實(shí)現(xiàn)金屬浮雕工藝品的無模數(shù)字化成形。裝置包括三維形貌檢測(cè)反饋系統(tǒng)、激光發(fā)生器、導(dǎo)光系統(tǒng)、激光沖擊頭、工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)。該方法包括以下步驟1)建立浮雕產(chǎn)品三維幾何特征模型，劃分不同的加工區(qū)域：復(fù)雜變形區(qū)域、大變形區(qū)域及小變形區(qū)域；2)建立不同區(qū)域曲面形狀有限元模型，選取不同區(qū)域的激光工藝參數(shù)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)所選參數(shù)，編制NC數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)金屬浮雕工藝品的初步成形；3)采用三維形貌儀對(duì)產(chǎn)品加工信息進(jìn)行采集，分析不同區(qū)域是否達(dá)到加工要求，從而選取參數(shù)進(jìn)行精加工；4)對(duì)精加工產(chǎn)品進(jìn)行著色保護(hù)工藝處理，完成金屬浮雕工藝品的制作。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)金屬浮雕工藝品的無模數(shù)字化成形的專用裝置包括工控機(jī)系統(tǒng)1、激光器控制系統(tǒng)2、激光發(fā)生器3、光路調(diào)控裝置4、導(dǎo)光系統(tǒng)5、脈沖激光6、工件系統(tǒng)7、夾具8、多軸聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)9、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)10、三維形貌掃描儀11。所述工件系統(tǒng)包括約束層、能量吸收層、金屬薄板，所述工作臺(tái)系統(tǒng)包括沿X、Y、Z方向移動(dòng)的工作臺(tái)及固定金屬薄板的專用夾具。所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)直接采用數(shù)控系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制激光頭、工作臺(tái),并使激光頭、工作臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，通過編制CNC程序，實(shí)現(xiàn)工件系統(tǒng)與激光束產(chǎn)生預(yù)設(shè)的相對(duì)移動(dòng)。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：可實(shí)現(xiàn)紫銅、青銅、不銹鋼等金屬浮雕工藝品的無模數(shù)字化成形，與傳統(tǒng)浮雕鏨刻工藝相比，加工參數(shù)精確可控，對(duì)人工經(jīng)驗(yàn)依賴減少，不需制模，提高了效率，降低了成本，環(huán)保清潔，能耗低；能夠低成本個(gè)性化制作，滿足多品種少批量的創(chuàng)意文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)旅游經(jīng)濟(jì)及旅游消費(fèi)市場(chǎng)具有重大促進(jìn)作用。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形裝置示意圖；

圖2為本實(shí)施例金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形方法流程圖；

1.工控機(jī)系統(tǒng)、2.激光器控制系統(tǒng)、3.激光發(fā)生器、4.光路調(diào)控裝置、5.導(dǎo)光系統(tǒng)、6.脈沖激光、7.工件、8.夾具、9.多軸聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)、10.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、11.三維形貌掃描儀。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不應(yīng)以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1為金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形裝置示意圖，包括工控機(jī)系統(tǒng)1、激光器控制系統(tǒng)2、激光發(fā)生器3、光路調(diào)控裝置4、導(dǎo)光系統(tǒng)5、脈沖激光束6、工件系統(tǒng)7、夾具8、多軸聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)9、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)10、三維形貌掃描儀11。所述工件系統(tǒng)包括約束層、能量吸收層、金屬薄板，所述工作臺(tái)系統(tǒng)包括沿X、Y、Z方向移動(dòng)的工作臺(tái)及固定金屬薄板的專用夾具。所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)直接采用數(shù)控系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制激光頭、工作臺(tái)，并使激光頭、工作臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),通過編制CNC程序,實(shí)現(xiàn)工件系統(tǒng)與激光束產(chǎn)生預(yù)設(shè)的相對(duì)移動(dòng)。

金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形方法的具體實(shí)施方式是,激光發(fā)生器3發(fā)出的激光,經(jīng)過光路調(diào)控裝置4及導(dǎo)光系統(tǒng)5導(dǎo)出激光束6，激光束6穿過透明的約束層，作用于金屬薄板表面覆蓋的能量吸收層產(chǎn)生等離子體云,等離子體云進(jìn)一步吸收激光能量而爆炸，所產(chǎn)生的爆轟波在約束層的作用下導(dǎo)致面向薄板的沖擊力，并使薄板產(chǎn)生局部凹坑。由于激光頭及其所導(dǎo)出的激光束沿方向管的軸向移動(dòng)，同時(shí)金屬薄板在工作臺(tái)作用下產(chǎn)生移動(dòng)動(dòng)，所以激光束與金屬薄板的相對(duì)位置不斷變化，激光沖擊形成的塑性凹坑不斷延伸，從而形成浮雕工藝品不同區(qū)域的形貌。根據(jù)工藝要求的不同，由計(jì)算機(jī)通過控制系統(tǒng)調(diào)整激光束與金屬薄板的相對(duì)位置和相對(duì)速度,通過激光器控制系統(tǒng)調(diào)整激光發(fā)生器的輸出參數(shù)，從而加工出所要求的金屬浮雕工藝品。

圖2為本實(shí)施例金屬浮雕工藝品激光沖擊無模數(shù)字化成形方法流程圖，本實(shí)施例的主要步驟包括：

第一步：建立浮雕產(chǎn)品三維幾何特征模型，劃分不同的加工區(qū)域：復(fù)雜變形區(qū)域、大變形區(qū)域及小變形區(qū)域；

第二步：建立不同區(qū)域曲面形狀有限元模型，選取不同區(qū)域的激光工藝參數(shù)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)所選參數(shù)，編制NC數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)金屬浮雕工藝品的初步成形；

第三步：采用三維形貌儀對(duì)產(chǎn)品加工信息進(jìn)行采集，分析不同區(qū)域是否達(dá)到加工要求，從而選取參數(shù)進(jìn)行精加工；

第四步：對(duì)精加工產(chǎn)品進(jìn)行著色保護(hù)工藝處理，完成金屬浮雕工藝品的制作。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。