CN105834268A - 铝合金板材热冲压成型生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金板材热冲压成型生产线，包括：拆垛机，用于将板材移送至上料位置处，交由机械手；喷雾机，对板材双面润滑剂喷涂；加热炉，用于对双面喷涂有润滑剂的板材进行加热和保温，包括：依次设置的上料区、炉膛和下料区，所述炉膛内设置有至少一个加热区和至少一个保温区；炉膛每层至少有两序依序送入的板料；炉膛内的加热方式为喷嘴式，上料区和下料区均为滚动式升降台，加热区和保温区均设置有多层双向滚动台，且滚动式升降台的升降高度与多层双向滚动台的每层高度一致；压机，用于将固溶后的板材进行冲压成型；板链输送机，接收冲压后的零件；时效炉，对零件进行时效处理。本发明可以高效率地对铝合金板材进行热冲压成型。

Description

铝合金板材热冲压成型生产线

技术领域

本发明涉及热冲压成型领域，特别涉及一种铝合金板材热冲压成型生产线。

背景技术

高强度铝合金板材热冲压是一种全新的成形制造工艺，即HFQ工艺。其特点是将铝合金的固溶处理与冲压成形同时完成。热冲压工艺中的高强度铝合金板材的固溶处理需要将坯料加热至450-550℃并保温一定时间。然后将坯料快速从加热炉内取出并送入模具内冲压成形并保压淬火。制得的铝合金件根据所用合金的强化机制进行人工时效或自然时效，得到高强度零件。

目前，市场上常用的铝合金板材加热炉采用批量周期加热的方式，即，将多张铝合金板材同时放入加热炉中加热保温，并同时出炉，由于出炉后的铝合金需要快速的冲压成型，因此，此种加热方式无法与连续的冲压生产并线。也即是说，现在市场上并没有一条完成的铝合金连续式热冲压线。

采用当前超高强度钢板的热冲压设备和工艺是实践高强度铝合金板材的热冲压的一个潜在参考方式。高强度钢板的热冲压工艺分为连续式辊底加热炉方式和多层箱式加热炉方式。前者由机器人将被加热坯料送至加热炉滚动进口端，被加热坯料在加热炉内由单向滚动滚轮水平传送直至到达加热炉出口端，再由机器人夹拾并送入压机。由于坯料需要边加热和保温，边连续送进，且生产节拍要求每分钟三次，加热保温时间需要接近300秒，因此，加热方式炉膛的长度为30-40米。由于超高强度铝合金如AA7075所需的固溶加热保温时间需要30分钟以上，在要求同样生产节拍下，炉膛长度为180米以上，不符合实际应用。如果采用当前多层箱式加热炉做铝合金板材的固溶加热，生产节拍只有0.6次/分钟，冲压生产效率低，同样难以满足实际生产需要。

发明内容

本发明提供一种铝合金板材热冲压成型生产线，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铝合金板材热冲压成型生产线，包括：依次设置的：

拆垛机，用于将板材移送至上料位置处，交由机械手；

喷雾机，对板材进行双面润滑剂喷涂；

加热炉，用于对双面喷涂有润滑剂的板材进行加热和保温，包括：依次设置的上料区、炉膛和下料区，所述炉膛内设置有至少一个加热区和至少一个保温区，其中炉膛每层至少有两序(即两列)依序送入的板料；其中炉膛内的加热方式为喷嘴式对板料做直喷加热，其中，所述上料区和下料区均为滚动式升降台，所述加热区和保温区均设置有多层双向滚动台，且滚动式升降台的升降高度与多层双向滚动台的每层高度一致；

压机，用于将固溶后的板材进行冲压成型；

板链输送机，接收冲压后的零件；

时效炉，对零件进行时效处理。

作为优选，所述炉膛上与每层所述双向滚动台对应位置处均开设有炉门。

作为优选，炉膛上与上料区对应的炉门，开设高度不大于20mm；炉膛上与下料区对应的炉门，开设高度不大于30mm。

作为优选，所述炉膛内双向滚动台设置有4-10层，所述滚动式升降台为滚动式4-10层升降台。

作为优选，所述炉膛内4-10层双向滚动台上每层都有多序依次送入的板材在加热和保温。

作为优选，所述炉膛内的加热方式是喷嘴式。热气流直喷到被加热板材的正反两面。

作为优选，所述上料区和下料区的四周均采用导板导向，且与每层双向滚动台对应位置处均设置有高度止档位。

作为优选，所述压机采用带有冷却水道的成型模具。

作为优选，所述加热炉为并联设置的两组，所述两组加热炉的尺寸不大于2×11m，相对于现有技术，大大降低了占地面积。

作为优选，所述拆垛机与喷雾机、喷雾机与加热炉、加热炉与压机、压机与板链输送机、板链输送机与时效机之间均设置有机器人，所述机器人在两设备之间送料。

与现有技术相比，本发明存在以下优点：

1、本发明采用多层多级步进式连续辊底加热炉，并将炉膛的每层分多级加热区和保温区。这样，尽管坯料在每层依然需要加热保温30分钟，但多级的分区保证了每层有许多坯料同时在加热炉内进行加热和保温，确保了产率，同时也不需要增大加热炉的长度和尺寸，便可以实现每分钟3件的生产节拍。

2、与现有技术的钢材的热冲压成型生产线相比，加热炉的炉膛长度只需要2×11米，便可以实现同样的生产节拍，因此本发明的铝合金板材热冲压成型生产线占地面积小。

3、本发明的炉膛很短，因此大幅节能。

4、本发明因炉膛很短、停机维修方便，出现故障时，停机时间很短，维修成本低。

5、本发明产品移动距离短，出口端坯料定位容易控制，无需使用复杂的定位装置，便能够保证机器人或者机械手成功抓取。

附图说明

图1为本发明的铝合金板材热冲压成型生产线的结构示意图；

图2-3为本发明的加热炉的内部结构示意图。

图中所示：10-拆垛机、20-喷雾机、30-加热炉、301-保温层、302-辊道、303-轴承、304-传动轴、305-气管、306-喷嘴、310-上料区、320-炉膛、321-加热区、322-保温区、330-下料区、40-压机、50-板链输送机、60-时效炉、710-喷雾机上料机器人、720-加热炉上料机器人、730-压机上料机器人、740-装料机器人、750-时效炉上料机器人。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本发明提供一种铝合金板材冲压成型生产线，包括：依次设置的拆垛机10、喷雾机上料机器人710、喷雾机20、加热炉上料机器人720、加热炉30、高速高温板料输送系统730、压机40、装料机器人740、板链输送机50、时效炉上料机器人750和时效炉60。

继续参照图1，所述拆垛机10用于将铝合金板材移送至指定的上料位置处，以便于喷雾机上料机器人710取料。

所述喷雾机20的前后两侧设置有进料端和出料端，喷雾机上料机器人710将板材从上料位置处取放到喷雾机20的进料端，由进料端将板材送入喷雾机20中，喷雾机20对板材进行双面润滑剂喷涂，喷涂后移送至出料端，由加热炉上料机器人720夹取移送至加热炉30。

所述加热炉30采用多层多级步进式连续辊底加热炉，用于对双面喷涂有润滑剂的板材进行加热和保温。具体地，所述加热炉30包括：依次设置的上料区310、炉膛320和下料区330，所述炉膛320内设置有至少一个加热区321和至少一个保温区322，其中，所述上料区310和下料区330均为滚动式升降台，所述加热区321和保温区322均设置有多层双向滚动台，且滚动式升降台的升降高度与多层双向滚动台的每层高度一致。

具体地，所述炉膛320上与每层所述双向滚动台对应位置处均开设有炉门，炉膛320上与上料区310对应的炉门，开设高度不大于20mm；炉膛320上与下料区330对应的炉门，开设高度不大于30mm。这样不仅可以确保炉膛320内的热量不被散发，且不会影响到其它层中的正在加热或保温的板材，确保了板材的固溶质量。

更进一步的，所述加热炉30采用喷嘴式加热方法，对板材进行加热和保温。具体参照图2-3，炉膛320的内部结构为，包括：保温层301、设置在所述保温层321内部的多层辊道302，所述的辊道302构成所述双向滚动台，还包括设置在两层辊道302之间的气管305以及沿气管305上下两侧均匀设置的喷嘴306，所述喷嘴306对炉膛320内部的板材进行吹热风加热，加热速度快且目标性强，加热效果好。

进一步的，所述辊道302由传动轮304通过轴承303控制转动，实现双向转动，进而带动板材在加热区321或者保温区322内往复运动。

所述双向滚动台设置有8-10层，所述滚动式升降台为滚动式4-10层升降台，具体地，本实施例优选采用9层，且每层设置一个加热区321和三个保温区322，位于加热区321或者保温区321的板材由双向滚动台带动往复运动，直至加热或者保温完成，双向滚动台将板材移送至下一区域。

所述上料区310和下料区330的四周均采用导板导向，且与每层双向滚动台对应位置处均设置有高度止档位，做高度定位，确保滚动式升降台与炉膛320内的双向滚动台的高度相同，进而使板材可以顺利传输。

继续参照图1，所述压机40采用带有冷却水道的成型模具，用于将固溶后的板材进行冲压成型；所述板链输送机50用于接收冲压后的零件，并将其送至时效炉60处；所述时效炉60用于对零件进行时效处理。

作为优选，所述加热炉30设置有两组，所述两组加热炉30的尺寸不大于2×11m，相对于现有技术，大大降低了占地面积。如果按两个加热炉30，每个加热炉设置9层，完全可以实现每分钟3个零件出炉的生产节拍，而炉膛320占地只有2×11米长，相对于现有技术，可实施性强。

继续参照图1，下面详细说明本发明的工作过程：

拆垛机10将板材移送至指定地点，喷雾机上料机器人710到指定地点取板材，并将之放置到喷雾机20的进料端。

喷雾机20进料端将板材送入喷雾机20，喷雾机20对板材进行双面润滑剂喷涂，喷涂后移送至出料端。

加热炉上料机器人720夹取出料端的板材，并将之移送至加热炉30的上料区310；

上料区310的滚动式升降台按顺序由最底层开始直至升至最高层。且滚动式升降台的每一层与炉膛320的双向滚动台的同层开口对齐。所述滚动式升降台上有滚轮组。滚轮组具备双向滚动并且速度和转角可调。

待加热的板材由加热炉上料机器人720放置于上料区的滚动式升降台的固定位置处，滚动式升降台升至某层固定高度，然后该层的进口炉门打开，炉门开口高度不超过20mm。待加热的板材被进口升降台上的自转滚轮和炉膛320内的双向滚轮水平送入炉膛320。加热炉30进口炉门随后关闭。

待加热的板材按生产节拍顺序由最底层到最高层被送入多层多级步进式连续加热炉内，首先进入第一个加热区321，在加热和保温过程中，位于前一级加热/保温区321/322的板材被炉内滚轮根据设定时间自动步进送入后一级加热/保温区321/322。直至坯料最终被送入最后一级步进加热/保温区321/322。在每级加热/保温区321/322，坯料不做连续送进，只停留原地做来回往复运动。

当板材被加热和保温完成后，某层加热炉30的出口炉门开启，炉门开口高度不超过30mm。炉膛320内滚轮与下料区330的滚动式升降台上的滚轮组自转，将已加热板材送出炉膛320。当然，在炉门打开之前，下料区的滚动式升降台已预先升至该层高度。

带自动定位功能的下料区的滚动式升降台将已加热板材水平送至固定位置。随后加热炉30出口端炉门关闭，高速高温板料输送系统730随后夹拾起下料区330的已加热板材并在10秒内快速的将固溶加热保温后的高热板材送入压机40做板料压制和保压淬火，冲压后的板材有装料机器人740取下，放置到板链输送机50上，并冷却后的工件由时效炉上料机器人750从板链输送机50上取下，并送入时效炉60进行时效处理。

与现有技术相比，本发明存在以下优点：

1、本发明采用多层多级步进式连续辊底加热炉，并将炉膛320的每层分多级加热区321和保温区322。这样，尽管坯料在每层依然需要加热保温30分钟，但多级的分区保证了每层有许多坯料同时在加热炉30内进行加热和保温，确保了产率，同时也不需要增大加热炉30的长度和尺寸。

2、与现有技术的钢材的热冲压成型生产线相比，加热炉的炉膛320长度只需要2×11米，便可以实现同样的生产节拍，因此本发明的铝合金板材热冲压成型生产线占地面积小。

3、本发明的炉膛320很短，因此大幅节能。

4、本发明因炉膛320很短停机维修方便，出现故障时，停机时间很短，维修成本低。

5、本发明产品移动距离短，出口端坯料定位容易控制，无需使用复杂的定位装置，便能够保证机器人或者机械手成功抓取。

6、如果按两个加热炉30，每炉9层，每层5个分区进行加热，完全实现了每分钟3个零件出炉的生产节拍，而炉膛占地只有2×11米长。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，包括：依次设置的

拆垛机，用于将板材移送至上料位置处，交由机械手；

喷雾机，对板材进行双面润滑剂喷涂；

加热炉，用于对双面喷涂有润滑剂的板材进行加热和保温，包括：依次设置的上料区、炉膛和下料区，所述炉膛内设置有至少一个加热区和至少一个保温区；其中炉膛每层至少有两序依序送入的板料；且炉膛内的加热方式为喷嘴式，其中，所述上料区和下料区均为滚动式升降台，所述加热区和保温区均设置有多层双向滚动台，且滚动式升降台的升降高度与多层双向滚动台的每层高度一致；

压机，用于将固溶加热后的板材进行冲压成型；

高速高温板料输送系统，用于将固溶加热保温后的板料用小于10秒的时间从加热炉的下料区送入压机；

板链输送机，接收冲压后的零件；

时效炉，对零件进行时效处理。

2.如权利要求1所述的铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，所述炉膛上与每层所述双向滚动台对应位置处均开设有炉门。

3.如权利要求2所述的铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，炉膛上与上料区对应的炉门，开设高度不大于20mm；炉膛上与下料区对应的炉门，开设高度不大于30mm。

4.如权利要求1所述的铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，所述双向滚动台设置有4-10层，所述滚动式升降台为滚动式4-10层升降台。

5.如权利要求1所述的铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，所述上料区和下料区的四周均采用导板导向，且与每层双向滚动台对应位置处均设置有高度止档位。

6.如权利要求1所述的铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，所述压机采用带有冷却水道的成型模具。

7.如权利要求1所述的铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，所述加热炉设置有两组，所述两组加热炉的总体尺寸不大于2×11m。

8.如权利要求1所述的铝合金板材热冲压成型生产线，其特征在于，所述拆垛机与喷雾机、喷雾机与加热炉、压机与板链输送机、板链输送机与时效机之间设置有机器人，所述加热炉和压机之间设置有高速板材输送系统，所述机器人在上述每两设备之间送料，高速板材输送系统在加热炉和压机之间送料。