CN104841780A - 高强钢板冲压件热成型生产自动线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，旨在解决现有设备体积大、成本高、应用范围小等问题。生产自动线包括依次布置的送料装置、快速更换叶片轮轴式加热炉、下传送件装置、上传送件装置、高速压机及取件装置，高速压机内设有水冷模具；送料装置将工件送入快速更换叶片轮轴式加热炉进行高温加热，下传送件装置将加热后的工件从快速更换叶片轮轴式加热炉内取出，上传送件装置布置在下传送件装置上方，其将下传送件装置取出的工件抓取后传送至高速压机进行压型，取件装置将高速压机压型后的工件取出并传递至输送机进行输送。

Description

高强钢板冲压件热成型生产自动线
技术领域
本发明涉及一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，属于热成型领域。
背景技术
汽车热成型高强钢板零件已被广泛使用，它是当今汽车轻量化最佳途径。世界上有多个国家已能生产该自动线，但我们国家至今不能自制。目前国内的20几条自动线全部是进口的。按目前的轿车年产1000多万台计算至少需要100多条这样的生产线。(每套自动线含高速压机约7000万人民币)。国外生产的自动线大部分是隧道炉加热，也有屉柜式炉等形式的，但总体经济效益没有隧道炉好，隧道式自动线的广泛应用有其优势，但也存在一些劣势：
1.价格昂贵
2.使用隧道炉进行热成型，由于钢板在温度急变时会发生变形，使输送时的线接触变成点接触，因此必须满足梯度升温要求来克服温度急变引起的工件形变，隧道炉必须达到一定长度，隧道炉体积一般为15米x3米x2.5米，否则破坏了输送规律，达不到自动化的要求。
3.由于已成型的零件不能输送，所以很多复杂的冲压件在这条生产线不能实现，缩小了热成型应用范围。
4.因隧道炉加热后的零件硬度已达HRC45℃，所以压成件必须用激光修边，激光修边成本高，占成本的25％，使热成型冲压件成本过高。
因此，迫切需要开发一套低价格多用途的自动线，生产出低成本的热成型高强板冲压件。
发明内容
本发明提供一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，解决现有设备体积大、成本高、应用范围小等问题。
本发明的目的是通过以下方案实现的，结合附图：
一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，包括依次布置的送料装置1、快速更换叶片轮轴式加热炉2、下传送件装置3、上传送件装置4、高速压机5及取件装置7，高速压机5内设有水冷模具6；送料装置1将工件送入快速更换叶片轮轴式加热炉2进行高温加热，下传送件装置3将加热后的工件从快速更换叶片轮轴式加热炉2内取出，上传送件装置4布置在下传送件装置3上方，其将下传送件装置3取出的工件抓取后传送至高速压机5进行压型，取件装置7将高速压机5压型后的工件取出并传递至输送机进行输送。
2.按照权利要求1所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述快速更换叶片轮轴式加热炉2的工作部分为叶片轮轴式结构，包括主轴21、多个轮辐22、多个叶片23，主轴21水平布置，多个轮辐22沿主轴21轴向平行排列且通过花键副连接，多个叶片23沿轮辐22圆周方向均布且与轮辐22垂直插接；主轴21两端部伸出炉体28，其一端连接有伺服电机24，另一端连接滑动式轴承支座；在炉体28两侧与主轴21相垂直的方向分别设有进料口和出料口。
所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其中，送料装置1包括一号气缸11、二号气缸12、一号导轨13、托架支座14及托架15，托架支座14与一号导轨13滑动连接，一号气缸11与托架支座14连接，用于控制托架支座14沿一号导轨13水平移动，托架15和托架支座14之间设置二号气缸12，二号气缸12用于控制托架15上下移动，托架15前方设有用于放置工件的延伸臂。
所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其中，下传送件装置3包括取件托盘31、下伺服电机32、由下齿轮33和下齿条34组成的下齿轮齿条机构、三号气缸35，三号气缸35固定在取件托盘31下方，下齿轮齿条机构设置在三号气缸35下方，下伺服电机32设置在下齿轮齿条机构下方。
所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其中，上传送件装置4包括上伺服电机41、传送滑块42、传送导轨43、行走臂44、端拾器45、钢丝绳导轮机构46、四号气缸47、五号气缸48、勾爪49，上伺服电机41固定在传送滑块42上方，传送滑块42与传送导轨43滑动连接，行走臂44与传送滑块42固定连接，端拾器45与行走臂44滑动连接，其可在钢丝绳导轮机构46的导向下沿行走臂44滑动，四号气缸47与端拾器45连接，端拾器45下部设有勾爪49，五号气缸48与勾爪49连接。
所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其中，水冷模具其镶块为实型铸造镶块，镶块模面内铸有大水室61、进水室62和出水室63，且进水室62、大水室61及出水室63之间均设置若干连通孔66。本发明采用的水冷模具是铸造式水室开孔结构，成本低效果好，冷却面与模面完全一致。
所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其中，取件装置7包括六号气缸71、七号气缸72、电磁铁式端拾器73、连接板74、输送导轨75、固定底板76，固定底板76通过支撑座固定，输送导轨75与固定底板76滑动连接，七号气缸72平行设置在输送导轨75上方，七号气缸72和输送导轨75的前端均与连接板74固定连接，六号气缸71固定在连接板74前方，其下端固定有电磁铁式端拾器73。
与现有进口隧道炉式热成型自动线相比，本发明具有以下优点：
进口线为7000万人民币，而本发明加热炉、取送料装置、自动控制部分约500万人民币，高速压机300万人民币(800T)，自动线价格降低85％左右。
快速更换叶片轮轴式加热炉可实现平板毛坯和已成型零件的连续规律输送，当零件差异大时，可快速更换叶片轮轴。造价低、体积小、能耗低。
本发明采用的水冷模具是铸造式水室开孔结构，成本低效果好，冷却面与模面完全一致。
针对本发明热成型自动生产线是在温度20-850℃变化区间工作，送零件进加热炉的送料装置采用气缸结构，向炉内取出加热件和送加热件到水冷模具的上下传送件装置采用伺服电机，从模具取出已压制完零件的取件装置采用气缸结构，能够满足各自对时间准确性的要求。
由于本发明热成型生产自动线价格低；冷成型后用模具修边，再进入热整形淬火工序，省去激光切割；且不需要进口设备节省了国外劳务费用，本发明热成型生产自动线生产出的高强板汽车零件成本可降低25-40％。
如采用现有技术，冷冲压可以冲出的汽车零件在加热到800℃以上不能实现，而本发明热成型生产自动线能克服以上问题，使汽车上复杂的冲压件能在冷成型后再入模整形淬火，扩大了应用范围。
与国外水冷模具对比，价格降低70％，水冷效果大大提高。
附图说明
图1为本发明高强钢板冲压件热成型生产自动线结构示意图；
图2为本发明所述快速更换叶片轮轴式加热炉主视剖视图；
图3为本发明所述快速更换叶片轮轴式加热炉侧视剖视图；
图4为本发明所述送料装置结构示意图；
图5为本发明所述下传送件装置结构示意图；
图6为图5的侧视图；
图7为本发明所述上传送件装置结构示意图；
图8为本发明所述高速压机结构示意图；
图9为本发明所述水冷模具镶块的结构三视图；
图10为本发明所述取件装置结构示意图。
图中：
1-送料装置2-快速更换叶片轮轴式加热炉3-下传送件装置4-上传送件装置5-高速压机6-水冷模具7-取件装置；
11-一号气缸12-二号气缸13-一号导轨14-托架支座15-托架；
21-主轴22-轮辐23-叶片24-伺服电机25-固定架26-直线导轨27-弹簧28-炉体29-上盖221-定位轮辐211-隔热材料30-轻体砖；
31-取件托盘32-下伺服电机33-下齿轮34-下齿条35-三号气缸；
41-上伺服电机42-传送滑块43-传送导轨44-行走臂45-端拾器46-钢丝绳导轮系统47-四号气缸48-五号气缸49-勾爪；
51-滑块52-油箱53-液压缸54-大口径快速注油口55-压力注油口；
61-大水室62-进水室63-出水室64-横向筋65-纵向筋66-联通孔67-密封槽；
71-六号气缸72-七号气缸73-电磁铁式端拾器74-连接板75-输送导轨76-固定底板。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明的技术方案。
一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，如图1所示，其包括依次布置的送料装置1、快速更换叶片轮轴式加热炉2、下传送件装置3、上传送件装置4、高速压机5及取件装置7，高速压机5内设有水冷模具6；送料装置1将工件送入快速更换叶片轮轴式加热炉2进行高温加热，下传送件装置3将加热后的工件从快速更换叶片轮轴式加热炉2内取出，上传送件装置4布置在下传送件装置3上方，其将下传送件装置3取出的工件抓取后传送至高速压机5进行压型，取件装置7将高速压机5压型后的工件取出并传递至输送机进行输送。
所述快速更换叶片轮轴式加热炉2，如图2、图3所示，其工作部分为叶片轮轴式结构，包括主轴21、4个轮辐22、多个叶片23，主轴21与地面平行布置，4个轮辐22沿主轴21轴向平行排列，且轮辐22与主轴21通过花键副连接。多个叶片23沿轮辐22圆周方向均布固定，沿主轴21轴向共安装有两周叶片23，每个叶片23垂直插接在两个相邻的轮辐22上，且叶片23与其中一个轮辐22插接后焊接固定，与另一个轮辐22插接时采用间隙配合，这是由于随着温度升高，主轴21必然会随着温度升高产生一定伸长量，增加轮辐22间距，而采用叶片23与一个轮辐22固定同时与另一轮辐间隙配合的结构形式，当轮辐23间距变化时其相对叶片23的位置可以有一定轴向位移，保证了叶片23平整度及轮辐22与主轴21的垂直度。叶片通常为36片，可根据零件的大小减为18片、12片、9片，原则上叶片数不少于8片。炉膛内，在主轴21外周上与轮辐22连接处以外的部位均包覆隔热材料211，使主轴21外部温度低于40℃，经过测算，如主轴21长2700mm，则温度达到900℃时主轴伸长31mm。快速更换叶片轮轴式加热炉2外壳为箱式结构，分炉体28和上盖29，主轴21两端部伸出炉体28，其一端连接有用于驱动主轴21转动的伺服电机24，主轴21另一端(即非传动端)连接有动式轴承支座。滑动式轴承支座包括固定架25、直线导轨26和弹簧27，固定架25前端设有挡板，直线导轨26水平固定在固定架上部，主轴21端部轴承与直线导轨26滑动连接，当主轴21受热伸长或缩短时可沿直线导轨26水平滑动，弹簧27水平设置在固定架前端挡板和主轴前端部轴承之间，使轴承前端受力以保证其以最佳间隙工作。工件用送料装置送入时，位置是有准确的重复精度，旋转时由于重力作用，工件在径向是十分稳定的，通过以上方案，经试验绝大多数工件的轴向稳定性也十分可靠，可以解决工件在加热炉2内的高温形变问题。如需加工个别形状特殊的工件，可以选择在主轴21上增加定位轮辐221。在炉体28两侧分别设有进料口和出料口，进料口和出料口的方向与主轴21垂直。炉体28两端位于主轴21以上的位置为可拆卸的迷宫式耐高温保温轻体砖30，将轻体砖30从炉体上方吊出后，叶片轮轴式结构即可整体吊出，然后吊入新一组叶片轮轴式结构以达到快换目的。炉内金属零件使用的是1Cr25Ni20Si2耐热钢，最高使用温度为1200℃。
所述送料装置1，如图3所示，包括一号气缸11、二号气缸12、一号导轨13、托架支座14及托架15，托架支座14与一号导轨13滑动连接，一号气缸11与托架支座14连接，用于控制托架支座14沿一号导轨13水平移动，托架15和托架支座14之间设置二号气缸12，二号气缸12用于控制托架15上下移动，托架15前方设有用于放置工件的延伸臂。将工件放在延伸臂上，一号气缸11推动托架支座15沿直线导轨13滑行，使托架15从快速更换叶片轮轴式加热炉2进料口进入炉膛，二号气缸12下行带动托架15下移，工件被稳稳放在叶片23上，然后一号气缸11回拉将托架15拉回，二号气缸12上行复位进入下一送料循环。
所述下传送件装置3，如图5、图6所示，包括取件托盘31、下伺服电机32、由下齿轮33和下齿条34组成的下齿轮齿条机构、三号气缸35，三号气缸35固定在取件托盘31下方，用于控制取件托盘31上下移动，下齿轮齿条机构设置在三号气缸35下方，用于沿水平方向传送取件托盘31，下伺服电机32设置在下齿轮齿条机构下方。下齿轮33先行至下齿条34左端，将取件托盘31从快速更换叶片轮轴式加热炉2出料口送入炉膛内指定位置进行接料，然后三号气缸35将取件托盘31上举，托起加热完成的工件，在下齿轮齿条机构的传送下将取件托盘31快速移出加热炉2。
所述上传送件装置4，如图7所示，其固定在下传送件装置3上方，包括上伺服电机41、传送滑块42、传送导轨43、行走臂44、端拾器45、钢丝绳导轮机构46、四号气缸47、五号气缸48、勾爪49。上伺服电机41固定在传送滑块42上方，传送滑块42与传送导轨43滑动连接，行走臂44与传送滑块42固定连接，端拾器45与行走臂44滑动连接，其可在钢丝绳导轮机构46的导向下沿行走臂44滑动，四号气缸47与端拾器45连接，用于控制端拾器45工作部分上下移动，端拾器45下部设有勾爪49，五号气缸48与勾爪49连接，用于控制勾爪49抓取动作。四号气缸47下行到位，带动端拾器45工作部下行，端拾器45下部勾爪49在五号气缸48的作用下抓取由下传送装置3取出的工件，四号气缸47上行，行走臂44沿传送导轨43快速滑动，同时，端拾器45在钢丝绳导轮机构46的导向下沿行走臂快速同向运动(此段散热最快必须在2秒内到达模具)，到达高速压机5预定位置时，四号气缸47再次下行到位，五号气缸48控制端拾器勾爪49松开，工件进入水冷模具7，端拾器45上行后水平回位，进入下一传送循环。
所述高速压机5，如图8所示，包括滑块51、油箱52、液压缸53、大口径快速注油口54、压力注油口55。滑块51下行时大口径快速注油口54打开，液压油自油箱52中进入液压缸53的上腔，同时压力注油口55的阀门打开，由油泵将液压油注入，当滑块51行进至距模具闭合点一定距离时，大口径快速注油口54关闭，压力注油口5继续工作至模具完全闭合。热成型零件从热态出炉到模具将材料压到下死点，根据料厚不同必须在5秒左右完成，否则没成型前材料已完成相变，工件将不合格，普通的液压机工作时速度为15-40mm/s，非工作行程时的速度为100mm/s左右。通常模具开口500mm以上，仅此就需6秒以上，再加上自炉口到模具的运送时间2-3秒，显然满足不了要求。进口高速压机一台约2000万人民币(800T)，本发明的高速压机利用自由落体原理，改进油路将势能转化，达到既高速又有足够的压力。
高强板热成型必须使用水冷模具，本发明水冷模具与普通冲压模具的结构大致相同，由上下模板、导向装置、定位装置等构成，只是工作部分的凸凹模镶块需要加循环水道，以迅速冷却工件达到淬火的目的。本发明所述水冷模具镶块采用实型铸造法，将所涉及的水冷模具镶块用数控铣加工成铸造用泡沫模型，如图9所示，按数模将模面内偏8-10mm铸成大水室61，再将大水室61根据需要间隔出进水室62和出水室63，且进水室62、大水室61及出水室63之间均设置若干连通孔66，以达到水室内的水循环。大水室61、进水室62和出水室63的表秒形状与模面包面形状相吻合。再根据模具受力情况，通过在大水室61内设置横向筋板64和纵向筋板65，将大水室61间隔成多个小水室，纵向筋板65上不用开连通孔，横向筋板64上开若干连通孔66，以保证水循环路径。模具使用高合金锻模用钢，具有高的耐热、耐疲劳性，并具有表面淬火功能，淬火后工件不发生变形。经过对若干种零件水冷模具的试制，本发明采用的水冷模具冷却效果极佳。镶块铸造后，在数控铣上按数模加工成型，然后钳工精修抛光，进行装配。
所述取件装置7，如图10所示，包括六号气缸71、七号气缸72、电磁铁式端拾器73、连接板74、输送导轨75、固定底板76。固定底板76通过支撑座固定，输送导轨75与固定底板76滑动连接，七号气缸72平行设置在输送导轨75上方，七号气缸72和输送导轨75的前端均与连接板74固定连接，六号气缸71固定在连接板74前方，其下端固定有电磁铁式端拾器73。工件经高速压机5压制完毕后，要将其从模具取出，此时七号气缸72推动电磁铁式端拾器73进入模具，六号气缸71下行，电磁铁式端拾器73电磁铁通电后吸附工件，然后六号气缸71上行，零件脱离模具，七号气缸72回拉使电磁铁式端拾器73回位，电磁铁断电，工件脱落至输送机上。
以上全部过程由控制系统PRC进行自动控制，可根据需要进行编程，调整节拍速度，各环节连接都有可靠的反馈装置，生产过程十分安全可靠。

Claims (8)

1.一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，包括依次布置的送料装置(1)、快速更换叶片轮轴式加热炉(2)、下传送件装置(3)、上传送件装置(4)、高速压机(5)及取件装置(7)，高速压机(5)内设有水冷模具(6)；送料装置(1)将工件送入快速更换叶片轮轴式加热炉(2)进行高温加热，下传送件装置(3)将加热后的工件从快速更换叶片轮轴式加热炉(2)内取出，上传送件装置(4)布置在下传送件装置(3)上方，其将下传送件装置(3)取出的工件抓取后传送至高速压机(5)进行压型，取件装置(7)将高速压机(5)压型后的工件取出并传递至输送机进行输送。
2.按照权利要求1所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述快速更换叶片轮轴式加热炉(2)的工作部分为叶片轮轴式结构，包括主轴(21)、多个轮辐(22)、多个叶片(23)，主轴(21)水平布置，多个轮辐(22)沿主轴(21)轴向平行排列且通过花键副连接，多个叶片(23)沿轮辐(22)圆周方向均布且与轮辐(22)垂直插接；主轴(21)两端部伸出炉体(28)，其一端连接有伺服电机(24)，另一端连接滑动式轴承支座；在炉体(28)两侧与主轴(21)相垂直的方向分别设有进料口和出料口。
3.按照权利要求2所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述多个轮辐(22)为偶数个，多个叶片(23)中的每个叶片(23)垂直插接在两个相邻的轮辐(22)上，且叶片(23)与其中一个轮辐(22)插接后焊接固定，与另一个轮辐(22)插接时采用间隙配合。
4.按照权利要求1所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述送料装置(1)包括一号气缸(11)、二号气缸(12)、一号导轨(13)、托架支座(14)及托架(15)，托架支座(14)与一号导轨(13)滑动连接，一号气缸(11)与托架支座(14)连接，用于控制托架支座(14)沿一号导轨(13)水平移动，托架(15)和托架支座(14)之间设置二号气缸(12)，二号气缸(12)用于控制托架(15)上下移动，托架(15)前方设有用于放置工件的延伸臂。
5.按照权利要求1所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述下传送件装置(3)包括取件托盘(31)、下伺服电机(32)、由下齿轮(33)和下齿条(34)组成的下齿轮齿条机构、三号气缸(35)，三号气缸(35)固定在取件托盘(31)下方，下齿轮齿条机构设置在三号气缸(35)下方，下伺服电机(32)设置在下齿轮齿条机构下方。
6.按照权利要求1所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述上传送件装置(4)包括上伺服电机(41)、传送滑块(42)、传送导轨(43)、行走臂(44)、端拾器(45)、钢丝绳导轮机构(46)、四号气缸(47)、五号气缸(48)、勾爪(49)，上伺服电机(41)固定在传送滑块(42)上方，传送滑块(42)与传送导轨(43)滑动连接，行走臂(44)与传送滑块(42)固定连接，端拾器(45)与行走臂(44)滑动连接，其可在钢丝绳导轮机构(46)的导向下沿行走臂(44)滑动，四号气缸(47)与端拾器(45)连接，端拾器(45)下部设有勾爪(49)，五号气缸(48)与勾爪(49)连接。
7.按照权利要求1所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述水冷模具其镶块为实型铸造镶块，镶块模面内铸有大水室(61)、进水室(62)和出水室(63)，且进水室(62)、大水室(61)及出水室(63)之间均设置若干连通孔(66)。
8.按照权利要求1所述的一种高强钢板冲压件热成型生产自动线，其特征在于，所述取件装置(7)包括六号气缸(71)、七号气缸(72)、电磁铁式端拾器(73)、连接板(74)、输送导轨(75)、固定底板(76)，固定底板(76)通过支撑座固定，输送导轨(75)与固定底板(76)滑动连接，七号气缸(72)平行设置在输送导轨(75)上方，七号气缸(72)和输送导轨(75)的前端均与连接板(74)固定连接，六号气缸(71)固定在连接板(74)前方，其下端固定有电磁铁式端拾器(73)。
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Application publication date: 20150819

Assignee: ZHENJIANG TONLY RUBBER CO.,LTD.

Assignor: Zhai Shuji

Contract record no.: X2022980010275

Denomination of invention: Automatic hot forming production line for high strength steel sheet stamping parts

Granted publication date: 20161026

License type: Common License

Record date: 20220712