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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种五轴激光冲击的无模具成形设备及其路径优化算法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118808916B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410802417.3，技术领域涉及：B23K26/356；该发明授权一种五轴激光冲击的无模具成形设备及其路径优化算法是由何健超;刘浩;黄友谋;张得礼;刘毅华;孙澜纾;曹天驭设计研发完成，并于2024-06-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种五轴激光冲击的无模具成形设备及其路径优化算法在说明书摘要公布了：本发明本发明提供了一种五轴激光冲击的无模具成形设备及其路径优化算法，所述方法包括基于XYZAC五个自由度控制系统的路径优化算法；通过调整激光参数进行激光冲击，对不同金属材料进行微成形实验；构建五轴激光冲击路径优化模型，利用激光参数优化控制金属表面的微结构成形；研究激光参数和冲击路径对成形质量的影响，针对不同金属材料进行优化实验，显著提高成形质量和重复性。该方法在金属微成形领域具有广泛应用前景，提高了复杂形状制造的精度和效率，同时增强了设备的适应性和可靠性。

本发明授权一种五轴激光冲击的无模具成形设备及其路径优化算法在权利要求书中公布了：1.一种基于五轴激光冲击的无模具成形设备的路径优化方法，其特征在于，所述方法具体步骤为： S1、获取当前激光参数，所述参数包括能量、频率、脉宽； S2、基于材料特性计算激光冲击压强和应变； S3、对成形工况进行判断，针对快速成形工况采用路径优化算法进行路径规划，针对精细成形工况调整激光参数进行微成形实验； S4、对运行模式进行判断，针对正常运行模式构建路径优化模型优化控制微结构，针对异常处理模式调整激光参数和路径优化成形质量； S5、基于参数通过构建优化模型得到最佳冲击路径； S6、根据最优路径和激光参数进行激光冲击成形； 所述步骤S3中的工况判断，包括：快速成形工况和精细成形工况；所述快速成形工况，通过路径优化算法进行路径规划；所述精细成形工况，通过调整激光参数进行微成形实验； 激光诱导冲击波基本方程是从能量、质量和动量守恒定律结合得来的，其一维平面表达式如下： 能量守恒方程：PUP＝12ρ0USUp2+ρ0USE-E0 质量守恒方程：ρ0US＝ρUS-Up 动量守恒方程：P-P0＝ρ0USUP 其中，ρ0是波阵面前的密度、P0是波阵面前的压力、E0是波阵面前的能量；ρ是波阵面后介质密度、P是波阵面后冲击波压力、US是波阵面后波阵面扩散速度、E是波阵面后冲击波能量；Up为波阵面上和波阵面后面粒子运动速度，假设Up为零，那么结合方程可表示如下： 激光诱导冲击波的各个参数可以通过组合上述各个方程求解得出； 在激光冲击成形过程中，激光功率密度I0与脉宽τ、脉冲能量E和光斑直径d的关系，可以用下面公式表示: 为了提高冲击波的峰值压强，提出一种约束模型，在激光冲击成形过程中，通过在金属表面覆盖一层吸收层和约束层，可以显著提升冲击波的峰值压强，在约束模型下估算激光诱导冲击波峰值压强的方法，以及基于能量守恒定律和宏观气体膨胀理论提出的等离子体运动宏观方程，根据能量守恒定律和宏观气体膨胀理论，给出等离子体运动的宏观方程： 其中：It是激光功率密度，Pt是激光诱导冲击波压力，Lt是吸收层厚度，Vt是等离子体膨胀速度，Z1为被冲击靶材声阻抗，Z2为约束层的声阻抗，由上两式可以得到激光诱导冲击波峰值压强的计算公式： 在上式中，Pmax是峰值压强，I0是激光功率密度，α是激光与金属材料的作用效率，α通常取0.1～0.2；在公式中，Z1为被激光冲击材料声阻抗，Z2是约束层声阻抗，Z是Z1和Z2的复合声阻抗；在上述模型中包括理想型假设，假设激光照射范围内被冲击材料表面受热均匀；约束层与被冲击材料各向同性；等离子体气化状态看做是理想气体；等离子体扩散方向只在轴向； 激光冲击诱导塑性变形的应变率估算是理解材料在激光冲击下行为的重要步骤，应变率是描述材料在单位时间内发生形变的速率，通常在高能激光冲击过程中，应变率非常高，达到10^6s^-1以上，下面是估算激光冲击诱导塑性变形应变率的方法和步骤： 激光冲击波压力：激光脉冲作用在材料表面时，会产生瞬时的高压冲击波，这个压力通常通过激光的能量密度来计算； 应变率定义为应变ε随时间t的变化率，公式为： 激光冲击波压力P可以通过以下公式估算： I是激光的能量密度，c是材料声速，R是材料的反射率； 计算塑性应变率，塑性应变率可以通过冲击波压力和材料的密度以及波速估算，公式为： ρ为材料的密度。

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