CN108555159A - 一种能够高温更换模具的热成形系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种能够高温更换模具的热成形系统及方法，热成形系统包括换模车、轨道、热成形机、升温炉、降温炉、模具定位台、模具回收台及系统控制台；换模车上设有换模夹持臂，换模车设在轨道上；热成形机、升温炉、降温炉、模具定位台及模具回收台沿轨道一侧排成一列，系统控制台位于此列设备后方。方法步骤为：通过叉车将常温冷模具从模具库中运送到模具定位台上进行定位；通过换模车及换模夹持臂将模具运送到升温炉内进行预加热；将预热后模具运送到热成形机内进行固定，完成零件热成形；解除热成形机内对模具的固定，将高温模具运送到降温炉内冷却至常温；将冷却后模具运送到模具回收台上，再通过叉车运送到模具库中；重复上述步骤，完成高温模具更换。

Description

一种能够高温更换模具的热成形系统及方法

技术领域

本发明属于高温热成形技术领域，特别是涉及一种能够高温更换模具的热成形系统及方法。

背景技术

目前，国内能够生产飞机的航空企业普遍存在品种多且批量小的特点，导致飞机零部件同样存在品种多及批量小的特点，而诸多飞机零部件需要通过热成形方式加工，导致飞机零部件在热成形过程中，需要经常更换热成形模具。

由于国内航空企业热成形生产线的配套设施不全，生产现场除了配备有热成形机作为主体设备，而换模设备、升温炉及降温炉等配套设备并未配备，导致在热成形过程中，高温模具更换等环节必须采用手工作业方式，在每次更换模具时，必须等到热成形机内的高温模具完全冷却后，才能进行手工换模作业，而高温模具冷却到常温通常需要大约24个小时，导致零件的生产周期较长，同时也大幅度降低了热成形机的利用率，从而严重影响了生产效率。

经实际测试，整个换模过程依次包括模具降温、卸模、装模和模具升温，全部完成大约需要30个小时，按照每批加工10个零件计算，设备利用率仅为15％左右。对于模具装卸，也就是运输及台面归位的过程，目前采用的是人工与叉车相结合的常温作业方式，不但作业效率低下，并且也容易损伤设备。目前，模具固定采用的是传统的T型槽与压板装置，在热成形过程中，压板装置容易松动，此时将难以有效阻止模具沿台面的移动，从而导致零件成形后的精度较低。再有，传统的压板装置需要反复多次的进行模具固定，其内的不锈钢螺栓很难承受反复紧固的受力状态，因此不锈钢螺栓的报废量居高不下，为此每年都要花费上百万元。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种能够高温更换模具的热成形系统及方法，在热成形系统集中配备了换模设备、热成形机、模具定位台、系统控制台、升温炉、降温炉及模具回收台，首次实现了高温换模，整个换模过程可在0.5小时内完成，换模所需时间大幅度缩短，设备利用率和生产效率获得大幅度提高，有效降低了生产能耗和生产成本，同时有效改善了工人的工作环境和劳动强度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种能够高温更换模具的热成形系统，包括换模车、轨道、热成形机、升温炉、降温炉、模具定位台、模具回收台及系统控制台；在所述换模车上设有换模夹持臂，换模车设置在轨道上，换模车相对于轨道具有移动自由度；在所述热成形机设有模具固定装置；所述热成形机、升温炉、降温炉、模具定位台及模具回收台沿轨道一侧排成一列，所述系统控制台位于此列设备的后方；所述换模车用于在高温下拆装模具和在设备间运送模具，所述模具定位台用于对模具的安装位置进行预调整和预设置，所述升温炉用于对常温冷模具进行预加热，所述降温炉用于将高温模具冷却至常温，所述模具回收台用于对常温冷模具进行回收，所述系统控制台用于对热成形系统中各个设备的运行状态和运行参数进行控制。

一种热成形及高温模具更换方法，采用了所述的能够高温更换模具的热成形系统，包括如下步骤：

步骤一：通过叉车将常温冷模具从模具库中运送到模具定位台上，对模具定位台上的模具进行位置数据测量，获取模具当前位置数据信息，确定换模夹持臂与模具的相对位置关系，预设置模具在热成形机中的位置；

步骤二：根据步骤一中确定的模具与换模夹持臂的相对位置关系，通过换模夹持臂将模具从模具定位台上端起，同时进行位置校正，使模具的轴线与升温炉台面轴线重合，再通过换模车和换模夹持臂将模具从模具定位台上运送到升温炉内，对模具进行预加热，直到模具升温到预定温度，通过系统控制台对预定温度和升温速率进行设定和调整；

步骤三：通过换模夹持臂将模具从升温炉中端起，同时要保证模具轴线与热成形机台面轴线重合，再通过换模车和换模夹持臂将模具从升温炉中运送到热成形机内，且模具置于步骤一中预设置的位置，利用热成形机内的模具固定装置对模具进行固定，利用热成形机及模具完成零件的热成形；

步骤四：解除热成形机内模具固定装置对模具的固定，通过换模车及换模夹持臂将高温模具从热成形机内运送到降温炉内，直到高温模具冷却至常温；

步骤五：通过换模车及换模夹持臂将常温冷模具从降温炉运送到模具回收台上，再通过叉车将常温冷模具从模具回收台运送到模具库中。

步骤六：重复步骤一至步骤五，完成第二组模具的取模、模具预热、装模、零件热成形、卸模、模具降温及模具入库，同时也完成了高温模具的更换。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，在热成形系统集中配备了换模设备、热成形机、模具定位台、系统控制台、升温炉、降温炉及模具回收台，首次实现了高温换模，整个换模过程可在0.5小时内完成，换模所需时间大幅度缩短，设备利用率和生产效率获得大幅度提高，有效降低了生产能耗和生产成本，同时有效改善了工人的工作环境和劳动强度。

附图说明

图1为本发明的一种能够高温更换模具的热成形系统结构示意图；

图中，1—换模车，2—换模夹持臂，3—轨道，4—热成形机，5—升温炉，6—降温炉，7—模具定位台，8—模具回收台，9—系统控制台，10—模具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种能够高温更换模具的热成形系统，包括换模车1、轨道3、热成形机4、升温炉5、降温炉6、模具定位台7、模具回收台8及系统控制台9；在所述换模车1上设有换模夹持臂2，换模车1设置在轨道3上，换模车1相对于轨道3具有移动自由度；在所述热成形机4设有模具固定装置；所述热成形机4、升温炉5、降温炉6、模具定位台7及模具回收台8沿轨道3一侧排成一列，所述系统控制台9位于此列设备的后方；所述换模车1用于在高温下拆装模具和在设备间运送模具，所述模具定位台7用于对模具的安装位置进行预调整和预设置，所述升温炉5用于对常温冷模具进行预加热，所述降温炉6用于将高温模具冷却至常温，所述模具回收台8用于对常温冷模具进行回收，所述系统控制台9用于对热成形系统中各个设备的运行状态和运行参数进行控制。

一种热成形及高温模具更换方法，采用了所述的能够高温更换模具的热成形系统，包括如下步骤：

步骤一：通过叉车将常温冷模具从模具库中运送到模具定位台7上，对模具定位台7上的模具进行位置数据测量，获取模具当前位置数据信息，确定换模夹持臂2与模具的相对位置关系，预设置模具在热成形机4中的位置；

步骤二：根据步骤一中确定的模具与换模夹持臂2的相对位置关系，通过换模夹持臂2将模具从模具定位台7上端起，同时进行位置校正，使模具的轴线与升温炉5台面轴线重合，再通过换模车1和换模夹持臂2将模具从模具定位台7上运送到升温炉5内，对模具进行预加热，直到模具升温到预定温度(900℃)，通过系统控制台9对预定温度和升温速率进行设定和调整；

步骤三：通过换模夹持臂2将模具从升温炉5中端起，同时要保证模具轴线与热成形机4台面轴线重合，再通过换模车和换模夹持臂将模具从升温炉5中运送到热成形机4内，且模具置于步骤一中预设置的位置，利用热成形机4内的模具固定装置对模具进行固定，利用热成形机4及模具完成零件的热成形；

步骤四：解除热成形机4内模具固定装置对模具的固定，通过换模车1及换模夹持臂2将高温模具从热成形机4内运送到降温炉6内，直到高温模具冷却至常温；

步骤五：通过换模车1及换模夹持臂2将常温冷模具从降温炉6运送到模具回收台8上，再通过叉车将常温冷模具从模具回收台8运送到模具库中。

步骤六：重复步骤一至步骤五，完成第二组模具的取模、模具预热、装模、零件热成形、卸模、模具降温及模具入库，同时也完成了高温模具的更换。

本实施例中，热成形系统的性能指标为：在900℃的高温条件下进行模具的快速装卸；换模时间在20分钟～30分钟；可由不同厂家的热成形设备构建出热成形生产线。需要注意的是，在模具运送和拆装过程中，生产现场采用围栏封闭，防止人员穿越轨道或接触设备，确保人员及生产安全。

本实施例中，换模车1及换模夹持臂2的性能指标为：在900℃的高温条件下进行模具的夹持、运送和定位；在换模夹持臂2上安装有现场视景监控系统，通过现场视景监控系统可监控生产现场，保证生产安全；换模车1的体积为3.5m×3m×2.5m(长×宽×高)；换模夹持臂2在夹持模具时应保证重心平衡，确保换模车1的稳定性；换模车1在轨道3上的移动速度为20m/min；换模夹持臂2可采用380V交流供电或采用蓄电池供电；换模夹持臂2的最大载重量为2000kg(可调整)；换模夹持臂2具有升降、伸缩及夹持运动自由度(自由度调整范围在0～150mm)，可满足设备高度不同及模具尺寸不同的热成形生产线；换模夹持臂2的夹持臂具有绕垂直轴旋转的功能，用于模具与设备台面基准线之间的微调整，保证模具与设备台面之间的定位精度；换模夹持臂2具有模具隔热保护措施，可防止和减少模具运送过程中的热量散失；换模夹持臂2具有自动控制和手动控制两者操作模式，且换模夹持臂2具有紧急手动停车按钮；换模夹持臂2的控制精度为±0.5mm；换模夹持臂2上设有模具支撑及锁紧机构，以保证模具运送过程的安全性。

本实施例中，模具定位台7的性能指标为：用于模具初始位置的调整，并可对模具定位基准数据进行动态测量，且测量数据可实时发送动系统数据库中，在升温炉5、降温炉6及热成形机4内用于模具与设备台面的定位；模具定位台7具有升降调整和回转调整功能，用于调整模具位置；模具定位台7的位置调整精度为±0.5mm；模具定位台7上具有换模夹持臂2和叉车的定位及限位装置。

本实施例中，升温炉5的性能指标为：用于将模具从常温加热到900℃的高温状态；升温炉5采用微电脑控制，具有触摸屏和控制面板，并拥有温度设定、升温速率设定及保温功能，能够与系统控制台9进行远程通信；在升温炉5内设有加热装置和耐高温支撑平台，耐高温支撑平台的面积不小于1.6m×1.2m(长×宽)；升温炉5的炉门具有自动和手动开启功能；升温炉5外具有换模夹持臂2定位装置，定位精度为±0.5mm。

本实施例中，降温炉6的性能指标为：用于将900℃的高温模具冷却至常温；降温炉6采用微电脑控制，具有触摸屏和控制面板，并拥有冷却速度设定和保温功能，能够与系统控制台9进行远程通信；在降温炉6内设有耐高温支撑平台，耐高温支撑平台的面积不小于1.6m×1.2m(长×宽)；降温炉6的炉门具有自动和手动开启功能；降温炉6外具有换模夹持臂2定位装置，定位精度为±0.5mm。

本实施例中，系统控制台9的性能指标：由工业计算机、控制软件、数据库及操作按钮组成，拥有手动和自动控制模式；系统控制台9采用触摸屏和图形可视化用户操作界面；系统控制台9具有换模作业规划和管理功能，实现换模作业的自动化和智能化管理；在系统控制台9上依次设有与热成形机4、升温炉5、降温炉6及模具定位台7相连的软硬件接口，可对各个设备进行数据采集和实时控制；系统控制台9的数据库用于存储设备及模具数据，包括模具几参数何及定位参数、炉温控制数据及模具更换作业规划数据等，以在设备作业时和维护时使用。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种能够高温更换模具的热成形系统，其特征在于：包括换模车、轨道、热成形机、升温炉、降温炉、模具定位台、模具回收台及系统控制台；在所述换模车上设有换模机械手，换模车设置在轨道上，换模车相对于轨道具有移动自由度；在所述热成形机设有模具固定装置；所述热成形机、升温炉、降温炉、模具定位台及模具回收台沿轨道一侧排成一列，所述系统控制台位于此列设备的后方；所述换模车用于在高温下拆装模具和在设备间运送模具，所述模具定位台用于对模具的安装位置进行预调整和预设置，所述升温炉用于对常温冷模具进行预加热，所述降温炉用于将高温模具冷却至常温，所述模具回收台用于对常温冷模具进行回收，所述系统控制台用于对热成形系统中各个设备的运行状态和运行参数进行控制。

2.一种热成形及高温模具更换方法，采用了权利要求1所述的能够高温更换模具的热成形系统，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：通过叉车将常温冷模具从模具库中运送到模具定位台上，对模具定位台上的模具进行位置数据测量，获取模具当前位置数据信息，确定换模夹持臂与模具的相对位置关系，预设置模具在热成形机中的位置；

步骤二：根据步骤一中确定的模具与换模夹持臂的相对位置关系，通过换模夹持臂将模具从模具定位台上端起，同时进行位置校正，使模具的轴线与升温炉台面轴线重合，再通过换模车和换模夹持臂将模具从模具定位台上运送到升温炉内，对模具进行预加热，直到模具升温到预定温度，通过系统控制台对预定温度和升温速率进行设定和调整；

步骤三：通过换模夹持臂将模具从升温炉中端起，同时要保证模具轴线与热成形机台面轴线重合，再通过换模车和换模夹持臂将模具从升温炉中运送到热成形机内，且模具置于步骤一中预设置的位置，利用热成形机内的模具固定装置对模具进行固定，利用热成形机及模具完成零件的热成形；

步骤四：解除热成形机内模具固定装置对模具的固定，通过换模车及换模机械手将高温模具从热成形机内运送到降温炉内，直到高温模具冷却至常温；

步骤五：通过换模车及换模机械手将常温冷模具从降温炉运送到模具回收台上，再通过叉车将常温冷模具从模具回收台运送到模具库中；

步骤六：重复步骤一至步骤五，完成第二组模具的取模、模具预热、装模、零件热成形、卸模、模具降温及模具入库，同时也完成了高温模具的更换。