CN102676767B - 用于预成形板的退火的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于预成形板的退火的系统和方法。用于使可成形板退火的系统，包括冲压机，配置为使用第一模具和第二模具使板预成形。系统还包括传送装置，其配置为接合预成形板和从冲压机传送板。传送装置包括加热元件，所述加热元件配置为使预成形板退火。在第一模具从板脱离之后而板被第二模具支撑时，加热元件在冲压机中使预成形板退火。还披露了一种处理可成形板的方法和一种在多阶段冲压机中处理预成形板的方法，每一个使用所述系统。
Description
技术领域
本发明涉及用于预成形板的退火的系统和方法。
背景技术
退火是应用于材料的热处理，其意图改变材料特性，诸如强度和硬度。退火通常通过将对象材料加热到材料的再结晶温度之上、保持所选择的温度持续一段时间、以及随后冷却而执行。退火通常用于改进材料的延展性，释放内部应力，通过使材料的结构更均一而精化材料的结构，以及改进材料的冷工作特性。
取决于对象材料，在加热阶段之后，可以允许材料慢慢地冷却到环境条件，或通过将其在流体中淬火而更快地冷却。在退火过程之后，材料通常足够软，用于进一步成型、成形或冲压。
将坯件板冲压到期望形状可以通过一系列阶段实现。经常地，冲压操作生产的最终形状以及生产率被板承受变形而不产生分裂和撕裂的能力所限。退火可以在这样的多阶段冲压过程期间使用，以去除应变硬化作用和恢复部分成形的板(也叫作，预成形件)的延展性，以便为形成为期望的最终形状而准备板。
发明内容
一种用于使可成形板退火的系统，包括冲压机，该冲压机配置为使用第一模具和第二模具使板预成形。系统还包括传送装置，该传送装置配置为接合预成形板和从冲压机传送板。传送装置包括加热元件，所述加热元件配置为使预成形板退火。在第一模具从板脱离之后而板被第二模具支撑时，加热元件在冲压机中使预成形板退火。
传送装置可以包括一组支柱，所述支柱配置为接合预成形板和将板保持为抵靠第二模具。传送装置可以还包括可操作地连接到支柱中的至少一个的至少一个吸盘。在这样的情况下，所述至少一个吸盘可以配置为当预成形板正被加热元件退火时接合和保持预成形板，以及被配置用于从冲压机传送板。
第二模具包括夹紧机构，所述夹紧机构配置为，当预成形板正被加热元件退火时，相对于第二模具保持传送装置。
加热元件可以配置为感应线圈，所述感应线圈适于当预成形板正被退火时产生电磁力。电磁力可以用于在预成形板的退火期间将预成形板压靠第二模具。
第一模具可以包括一组端部止挡部，所述端部止挡部配置为，当预成形板正被加热元件退火时，接合传送装置和相对于第二模具保持传送装置。
该系统可以还包括冷却装置，所述冷却装置配置为在预成形板的退火期间冷却第二模具。另外，该系统可以包括用于加热元件的柔性配线和用于预成形板的柔性冷却剂供应管线。这样的柔性配线和柔性冷却剂供应管线可以可操作地连接到传送装置。
传送装置可以配置为线性传送机构、机器人臂和台架式机器人中的一种。另外，传送装置可以通过控制器调节。
还提供了一种处理可成形板的方法和一种在多阶段冲压操作中处理预成形板的方法，每一个使用所披露的系统。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述并连同附图而显而易见。
附图说明
图1是用于使可成形板退火的系统的示意图，所述系统包括冲压机和传送装置，其中，该传送装置被递送以使预成形板退火；
图2是图1所示系统的示意图，所示的传送装置接合预成形板以及使预成形板退火；
图3是图1所示系统的示意图，冲压机的下模具被示出将传送装置与夹紧机构接合；
图4是图1所示系统的示意图，所示的传送装置将经退火的预成形板从冲压机取出；和
图5是示出用于冲压金属板材的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的元件在多幅图中用相同的附图标记指出，图1-4示出用于使预成形板(也叫作，预成形件)12退火的系统10。系统10包括冲压机14。冲压机14布置为用于由可成形板(诸如，板材坯件)预成形期望的形状，以由此将坯件转变为预成形件12。因此配置为，冲压机14可以是多阶段冲压操作中的初始阶段或中间阶段的一部分，所述冲压操作被设计为由板材坯件形成期望的最终形状。
压机14包括第一或上成形模具16和第二或下成形模具18。为了由板材坯件产生期望的预成形件12，板材坯件被定位在成形模具16和18之间，上成形模具用于使坯件压靠下成形模具。如所预想的，预成形件12可以来自任何可成形的贱金属(base metal)，诸如，钢、铝、镁或钛。
系统10还包括传送装置20，其配置为接合预成形件12和传送来自冲压机14的预成形件。如图1-4所示，传送装置20包括机械臂末端(end-of-arm)设备21，该设备将两个加热元件22并入。加热元件22配置为在冲压机14中对预成形件12进行退火，同时预成形件保留在下模具18中。虽然示出两个加热元件22，但可以使用任何数量的加热元件，以便对如所需的预成形件12的大面积或小面积进行退火。虽然板材坯件在上面被描述为在冲压机14中部分地成形并随后被传送至下一成形阶段，但预成形件12也可以在冲压机14中成形，经由加热元件22退火，随后在同一冲压机14中被压成最终形态。
每一个加热元件22配置为，在第一模具16与预成形件脱离之后而预成形件被第二模具18支撑时，被激活以在冲压机14中对预成形件12进行退火。如所示的，加热元件22可以是电气装置，其可以以磁场形式储存能量，所述磁场由穿过其中的电流产生。加热元件22可以配置为感应线圈，所述感应线圈使用由导电材料(诸如，铜)形成的管，其中，每一个导电线圈配置为，当电流穿过线圈时产生电磁力，以对预成形件12进行退火。
感应线圈加热元件22通常由铜管制造，所述铜管配置形状为与需要退火的预成形件12互补。大体上，当电流施加到铜管的壁时，冷却剂经过线圈，以防止铜管熔化。被施加的电流通常是在某一预定频率下的交流电流，所述电流由外部电源(未示出)提供并被柔性配线传送至感应器，而冷却剂由柔性冷却剂供应管线传送。用于线圈的柔性配线和柔性冷却剂供应管线两者均附连到传送装置20。配线和冷却剂供应管线的柔性特性，在多阶段冲压操作期间，促使传送装置20相对于压机14重新定位。柔性配线和冷却剂供应管线可以被包束至管道23中，该管道可以继而被安装在传送装置20上，如图1-4所示的。
外部电源提供的并经过感应线圈加热元件22的电流在线圈中产生磁场。因为预成形件12导电，产生在感应线圈中的磁场在预成形件中感生出相反磁场。这两个相反磁场相互作用，以产生排斥的电磁力。在预成形件12中感应的磁场在预成形件中产生涡流，所述涡流作为热能消散，其继而导致预成形件的温度升高，因此使预成形件的微观结构退火。
作为副作用，相反磁场产生的电磁力趋于将感应线圈加热元件22从周围结构(包括预成形件12)排斥开。然而，预成形件12常常是相对柔性的结构，特别是如果由诸如铝这样的材料的板材形成时。因此，如果预成形件没有被足够地支撑，预成形件12可以在加热元件22产生的电磁力的作用下挠曲或屈服。预成形件12的这样的挠曲可以改变特定加热元件22和预成形件的倾向于被退火的区域之间的相对间隔，以及不利地影响来自加热元件的热效应的穿透深度。在退火过程期间预成形件12的挠曲可以还引起预成形件的永久变形，和增加最终冲压后形状的尺寸变化。
根据系统10的实施例，当预成形件12正被退火时，加热元件22产生的电磁力可以足以使预成形件压靠并保持靠在第二模具18上。因此，电磁力可以用于作用于预成形件，以便使预成形件压靠第二模具18。为了在预成形件12的退火期间利用加热元件22产生的电磁力，传送装置20特征在于坚固的结构，以当被电磁力作用时限制它的折曲。加热元件22可以另外与传送装置20一起整体地配置，以限制加热元件相对于传送装置的偏离。此外，虽然传送装置20配置为在多阶段冲压操作期间相对于压机14运动或重新定位，但传送装置刚性地安装在它的相关联的支撑件(未示出)中。传送装置20的这样的刚性安装倾向于减少传送装置相对于第二模具18的偏离。
传送装置20可以另外通过特别配置的装置而与预成形件12牢固地接合。如图1-4所示，传送装置20可以包括支柱24，所述支柱配置为接合预成形件12和将预成形件保持为抵靠第二模具18。如还在图1、2和4中示出的，传送装置20还包括吸盘26，所述吸盘可操作地连接到支柱24。每一个吸盘26配置为，当预成形板正被加热元件22退火时，接合和保持预成形件12。另外，吸盘26配置为用于将经退火的预成形件12从冲压机14传送至冲压操作的下一阶段(图4中示出)。
如图2所示，第一模具16可以包括一组端部止挡部28。该组端部止挡部28配置为，当预成形件12正被加热元件22退火时，接合传送装置20和相对于第二模具18保持传送装置。该组端部止挡部28可以当传送装置20不够坚固或它的安装不够刚性时特别有用，以阻止在退火期间其相对于预成形件12的显著偏离。该组端部止挡部28可以配置为在预成形件12的退火期间从第一模具16收回，以便将传送装置20相对于第二模具18保持在位。
如图3所示，第二模具可以包括夹紧机构30。该夹紧机构30配置为，当预成形板12正被加热元件22退火时，相对于第二模具18保持传送装置20。夹紧机构30可以配置为通过机电或液压伺服装置(未示出)来接合传送装置20，以便将传送装置相对于第二模具18保持在位。
传送装置20可以配置为线性传送机构，如图1、2和4所示，通常用在传送冲压生产线中的机械人臂(未示出)，或配置为台架式机器人(图3中示出)。台架式机器人是笛卡尔坐标工业机器人，其配置为沿直线操作，而不是沿三个主控制轴线旋转。如图1-4中的每一个所示，传送装置20由控制器32调节，用于在冲压操作的两个阶段之间传送预成形件12。控制器32可以被另外编程，以调节加热元件22的激活、该组端部止挡部28从第一模具16的收回、和/或传送装置20与夹紧机构30的接合。
可以提供第二模具18的辅助冷却，以便抵消在预成形件12的所述退火期间被第二模具吸收的能量。这样的辅助冷却可以经由专用的冷却喷嘴34实现，如图2所示。冷却喷嘴34可以配置为提供第二模具18的空气或流体冷却。
图5描述了处理可成形板的方法40。方法40此处关于用于使可成形板退火的系统10描述，如图1-4所示。该方法开始于框42，在框42处，可成形板被插入到第一压机中，如图1-4中的冲压机14所示，并随后行进至框44。在框44中，该方法包括在冲压机14中使板在第一模具16和第二模具18之间预成形，以及因此产生预成形件12。从框44，该方法前进至框46，在框46中，方法包括使第一模具16从预成形件12脱离。
在框46之后，该方法行进至框48，在此处，方法包括将预成形件12与传送装置20接合而同时通过第二模具18支撑预成形件。在框48中，该方法可以还包括通过支柱24使预成形件12保持为抵靠第二模具18，该支柱24可以包括吸盘26。可替换地，相对于第二模具18保持传送装置20可以经由夹紧机构30完成。
在框48之后，在框50中，该方法包括，经由加热元件22在第一压机(示出为冲压机14)中对预成形件12进行退火。在框50中，该方法可以包括通过电磁力使预成形件12压靠第二模具18，所述电磁力由加热元件22产生。在框50中，该方法可以还包括，通过具有吸盘26的支柱24使预成形件12保持为抵靠第二模具18，以及可以还包括经由一组端部止挡部28相对于第二模具保持传送装置20。
在框50之后，该方法行进至框52，在此处，方法包括，使用传送装置20将预成形件12从第一压机中，即冲压机14中，取出。该方法随后前进至框54，在框54中，方法包括使用传送装置20将预成形件12传送至冲压操作的下一阶段的第二压机(未示出)。框52中预成形件12的取出和框54中预成形件的传送可以通过吸盘26实现。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
Claims (9)
1.一种用于对可成形板退火的系统，该系统包括：
冲压机，具有第一模具和第二模具，所述第一和第二模具配置为使所述板预成形；和
传送装置，配置为接合预成形板和从冲压机传送该板，所述传送装置具有加热元件，所述加热元件配置为使预成形板退火；
其中，在第一模具从板脱离之后而板被第二模具支撑时，加热元件在冲压机中使预成形板退火。
2.如权利要求1所述的系统，其中，传送装置包括支柱，所述支柱配置为接合预成形板和将板保持为抵靠第二模具。
3.如权利要求2所述的系统，其中，传送装置还包括可操作地连接到支柱中的至少一个的至少一个吸盘，且其中，所述至少一个吸盘配置为，当预成形板正被加热元件退火时接合和保持预成形板，以及还配置用于从冲压机传送板。
4.如权利要求1所述的系统，其中，第二模具包括夹紧机构，所述夹紧机构配置为，当预成形板正被加热元件退火时，相对于第二模具保持传送装置。
5.如权利要求1所述的系统，其中，加热元件包括感应线圈，所述感应线圈配置为产生电磁力，且其中，电磁力足以用于当预成形板正被退火时使预成形板压靠第二模具。
6.如权利要求1所述的系统，其中，第一模具包括一组端部止挡部，所述端部止挡部配置为，当预成形板正被加热元件退火时，接合传送装置和相对于第二模具保持传送装置。
7.如权利要求1所述的系统，还包括冷却装置，所述冷却装置配置为在预成形板的退火期间冷却第二模具。
8.如权利要求1所述的系统，还包括用于加热元件的柔性配线和用于预成形板的柔性冷却剂供应管线，其中，所述柔性配线和所述柔性冷却剂供应管线可操作地连接到传送装置。
9.如权利要求1所述的系统，其中，传送装置配置为线性传送机构、机器人臂和台架式机器人中的一种，且其中，传送装置通过控制器调节。
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