CN108772712A - 一种钢铝混合热冲压自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种钢铝混合热冲压自动化生产线，包括依次布设的上料台、多层加热炉、压力机组、激光切边冲孔装置、传送带和控制系统，上料台和多层加热炉之间设有上料机器人，多层加热炉和压力机组之间设有下料机器人，压力机组和激光切边冲孔装置之间设有送料机器人，激光切边冲孔装置和传送带之间设有卸料机器人，控制系统包括PLC控制器，通过线缆分别与多层加热炉、压力机组、激光切边冲孔装置、上料机器人、下料机器人、送料机器人及卸料机器人相连。本发明能实现热冲压件的钢铝混线生产，减少生产线的布置，大幅降低生产成本。

Description

一种钢铝混合热冲压自动化生产线

技术领域

本发明属于金属塑性加工的技术领域，尤其涉及一种钢铝混合热冲压自动化生产线。

背景技术

热冲压技术是一种成形高强轻质零件的新技术，具有成形件回弹量小、贴模性好、尺寸精度高等优点。通过使用轻质高强板料成形的汽车零部件，可以提高汽车的安全性能并降低车身重量，为实现汽车轻量化做出了重大贡献。

目前，传统的热冲压工艺生产线存在以下问题：

1、只能单独生产高强钢或者铝合金的热冲压件，没有实现高强钢和铝合金的混线生产，而热冲压生产线的成本过高、空间需求大，因此生产成本偏高导致企业负担重；

2、生产过程中不能判断板料的种类，控制系统只能对单一的高强钢或者铝合金零部件生产起控制作用；

3、传统热冲压生产线的加热系统装置同时只能加热板料到某一温度，不能实现对铝合金和高强钢的差温加热；

4、传统热冲压线没有将切边冲孔这一工序纳入，没有完全实现零部件生产的自动化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铝混合热冲压自动化生产线，能实现高强钢和铝合金热冲压件的混线同时生产，减少生产线的布置，大幅降低企业生产成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，包括依次布设的上料台、多层加热炉、压力机组、激光切边冲孔装置、传送带和控制系统，所述上料台和多层加热炉之间设有上料机器人，所述多层加热炉和压力机组之间设有下料机器人，所述压力机组和激光切边冲孔装置之间设有送料机器人，所述激光切边冲孔装置和传送带之间设有卸料机器人，所述控制系统包括PLC控制器，所述PLC控制器通过线缆分别与多层加热炉、压力机组、激光切边冲孔装置、上料机器人、下料机器人、送料机器人及卸料机器人相连。

按上述方案，所述多层加热炉为从上往下依次设有数个炉腔的矩形壳体结构，所述炉腔内设有板料支撑架和气体保护装置，炉腔内壁上铺设有隔热材料层，炉腔内壁上设有加热元件和测温元件，所述炉腔前后分别设有炉门，炉门两侧通过炉门驱动机构与多层加热炉相联，所述PLC控制器通过线缆与所述加热元件、测温元件及气体保护装置相连。

按上述方案，所述炉门驱动机构包括设于滑轨、滑块、驱动电机和连杆，所述滑轨竖直设于所述炉腔两侧外壁上，所述滑块与滑轨相配置，所述驱动电机驱动滑块沿滑轨上下滑动，所述连杆一端与滑块相铰接，另一端与炉门相铰接，所述PLC控制器通过线缆与所述驱动电机相连。

按上述方案，所述板料支撑架由氧化铝制成。

按上述方案，所述加热元件为辐射管，所述测温元件为热电偶。

按上述方案，所述气体保护装置包括保护气体管道、节流阀和气体传感器，所述保护气体管道嵌设于所述炉腔腔壁，与炉腔相贯通，所述节流阀设于保护气体管道内，所述气体传感器设于炉腔内壁上，所述PLC控制器通过线缆与节流阀和气体传感器相连。

按上述方案，所述压力机组包括第一压力机和第二压力机，所述第一压力机冲压钢板料，所述第二压力机冲压铝合金板料。

按上述方案，所述上料机器人、送料机器人和卸料机器人均为码垛机器人。

按上述方案，所述下料机器人包括导轨、移动基座、旋转台、立柱、伸缩臂和机械手，所述移动基座底部与导轨相连，沿导轨水平移动，移动基座顶部安设有旋转电机，所述旋转电机的输出轴与所述旋转台底部相连，所述立柱安设于旋转台顶部，立柱上安设液压缸，液压缸的活塞杆顶部与所述伸缩臂的一端相连，伸缩臂的另一端与所述机械手相连。

本发明的有益效果是：本发明提供一种钢铝混合热冲压自动化生产线，通过对加热炉炉腔的合理分配，在控制系统的统一调节下，实现高强钢板料和铝合金板料的混线生产，减少了生产线布置，提高了生产线的利用率，降低了企业成本；2、加热炉采用多层箱式炉，由于炉内无机构运动，可靠性优于辊底式炉，而且不仅适用于高强钢，同时兼顾了铝合金冲压，从而实现了钢铝混线生产，每个炉层采用独立的多点控温系统和炉内气氛自动控制系统，因此可以根据产量和功能的需要，选择实际使用的炉层数量，也可改变进出炉的炉层顺序；3、合理分布利用机器人，不仅提高了工作效率，而且节约了土地资源，降低企业成本；4、该生产线具有合理的生产线结构和工艺设计，大幅节省空间，节约土地资源，同时减少劳动力的使用，有效的降低了企业成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例的生产线的布局示意图。

图2为本发明一个实施例的加热炉的结构示意图。

图3为本发明一个实施例的加热炉炉门驱动单元的结构示意图。

图4为本发明一个实施例的下料机器的人结构示意图。

其中：1.上料台，2.多层加热炉，3.压力机组，4.激光切边冲孔装置，5.上料机器人，6.下料机器人，7.送料机器人，8.卸料机器人，9.炉腔，10.炉门，11.滑轨，12.滑块，13.连杆，14.板料支撑架，15.导轨，16.移动基座，17.旋转台，18.立柱，19.伸缩臂，20.机械手，21.液压缸。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种钢铝混合热冲压自动化生产线，包括依次布设的上料台1、多层加热炉2、压力机组3、激光切边冲孔装置4、传送带和控制系统，上料台和多层加热炉之间设有上料机器人5，多层加热炉和压力机组之间设有下料机器人6，压力机组和激光切边冲孔装置之间设有送料机器人7，激光切边冲孔装置和传送带之间设有卸料机器人8，控制系统包括PLC控制器，通过线缆分别与多层加热炉、压力机组、激光切边冲孔装置、上料机器人、下料机器人、送料机器人及卸料机器人相连。上料台上的高强钢板料和铝合金板料分开堆放，上料机器人根据堆放位置判断抓取的板料类型。

如图2所示，多层加热炉为从上往下依次设有数个炉腔9的矩形壳体结构，炉腔内设有板料支撑架14和气体保护装置，炉腔内壁上铺设有隔热材料层，炉腔内壁上设有加热元件和测温元件，炉腔前后分别设有炉门10，炉门两侧通过炉门驱动机构与多层加热炉相联，PLC控制器通过线缆与加热元件、测温元件及气体保护装置相连，分别控制炉腔内的温度及保护气体含量。

板料支撑架由氧化铝制成，板料支撑架由数根支撑杆均匀间隔组成，与炉腔内壁固定相连，可以根据板料的尺寸调整相邻两根支撑杆的间距，以便板料稳固放置。

加热元件为辐射管，测温元件为热电偶，通过热电偶反馈的温度值调节辐射管的加热温度，使得炉腔内温度得以维持在适合的范围值。

气体保护装置包括保护气体管道、节流阀和气体传感器，保护气体管道嵌设于炉腔腔壁，与炉腔相贯通，输入保护气体使得板料加热顺利进行，节流阀设于保护气体管道内，气体传感器设于炉腔内壁上，PLC控制器通过线缆与节流阀和气体传感器相连，气体传感器监测炉腔内的保护气体含量，PLC控制器根据含量值调整节流阀的开合度，进而控制保护气体的输入量。

如图3所示，炉门驱动机构包括设于滑轨11、滑块12、驱动电机和连杆13，滑轨竖直设于所述炉腔两侧外壁上，滑块与滑轨相配置，驱动电机驱动滑块沿滑轨上下滑动，连杆一端与滑块相铰接，另一端与炉门相铰接，PLC控制器通过线缆与驱动电机相连。滑块上移带动炉门向下关闭，滑块下移带动炉门向上开启。

上料机器人、送料机器人和卸料机器人均为码垛机器人，通过吸盘吸取运送板料。

如图4所示，下料机器人包括导轨15、移动基座16、旋转台17、立柱18、伸缩臂19和机械手20，移动基座底部与导轨相连，沿导轨水平移动，移动基座顶部安设有旋转电机，旋转电机的输出轴与旋转台底部相连，带动旋转台旋转，立柱安设于旋转台顶部，立柱上安设液压缸21，液压缸的活塞杆顶部与伸缩臂的一端相连，伸缩臂的另一端与机械手相连。

上料台的特定位置堆放由高强钢和铝合金板料，上料机器人从上料台吸取板料，通过吸取的位置识别板料的种类，并放入多层加热炉内，记录并将炉腔的编号反馈给终端控制系统，多层加热炉用于加热金属板材，采用多点控温系统，将高强钢和铝合金板材加热到合适的状态，从而进行后续的冲压成型工艺。PLC控制器通过控制加热元件将各炉腔的温度设置成所需加热温度，上料机器人吸取上料台上的高强钢或者铝合金，PLC控制器通过板料的位置判断板料种类，并控制相应的炉门的开启，将高强钢及铝合金板料分别放入终端设置好的炉腔内，并将板料的种类和所处炉腔层数和加热起始时间反馈给PLC控制器，当加热时间达到预定要求是，PLC控制器开启炉门，并发送指令下料机器人移动到加热炉前，用机械手抓取板料，将板料送入对应的高强钢板料或者铝合金板料的压力机，在压力机进行板料的冲压和淬火，冲压完成后，压力机组会反馈给PLC控制器一个信号，同时，PLC控制器控制送料机器人将成型后的板材从压力机内取出，并调度移动工作台，将冲压件放置在移动工作台，移动工作台按照指令运动到指定位置，并反馈信号给PLC控制器，PLC控制器发送指令给激光切边冲孔装置开始进行切边冲孔，最后通过卸料机器人将零件从移动工作台上转移到传送带上，完成整个工艺流程。

Claims (9)

1.一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，包括依次布设的上料台、多层加热炉、压力机组、激光切边冲孔装置、传送带和控制系统，所述上料台和多层加热炉之间设有上料机器人，所述多层加热炉和压力机组之间设有下料机器人，所述压力机组和激光切边冲孔装置之间设有送料机器人，所述激光切边冲孔装置和传送带之间设有卸料机器人，所述控制系统包括PLC控制器，所述PLC控制器通过线缆分别与多层加热炉、压力机组、激光切边冲孔装置、上料机器人、下料机器人、送料机器人及卸料机器人相连。

2.根据上述权利要求1所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述多层加热炉为从上往下依次设有数个炉腔的矩形壳体结构，所述炉腔内设有板料支撑架和气体保护装置，炉腔内壁上铺设有隔热材料层，炉腔内壁上设有加热元件和测温元件，所述炉腔前后分别设有炉门，炉门两侧通过炉门驱动机构与多层加热炉相联，所述PLC控制器通过线缆与所述加热元件、测温元件及气体保护装置相连。

3.根据上述权利要求2所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述炉门驱动机构包括设于滑轨、滑块、驱动电机和连杆，所述滑轨竖直设于所述炉腔两侧外壁上，所述滑块与滑轨相配置，所述驱动电机驱动滑块沿滑轨上下滑动，所述连杆一端与滑块相铰接，另一端与炉门相铰接，所述PLC控制器通过线缆与所述驱动电机相连。

4.根据上述权利要求2或3所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述板料支撑架由氧化铝制成。

5.根据上述权利要求2所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述加热元件为辐射管，所述测温元件为热电偶。

6.根据上述权利要求2所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述气体保护装置包括保护气体管道、节流阀和气体传感器，所述保护气体管道嵌设于所述炉腔腔壁，与炉腔相贯通，所述节流阀设于保护气体管道内，所述气体传感器设于炉腔内壁上，所述PLC控制器通过线缆与节流阀和气体传感器相连。

7.根据上述权利要求1所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述压力机组包括第一压力机和第二压力机，所述第一压力机冲压钢板料，所述第二压力机冲压铝合金板料。

8.根据上述权利要求1所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述上料机器人、送料机器人和卸料机器人均为码垛机器人。

9.根据上述权利要求1所述的一种钢铝混合热冲压自动化生产线，其特征在于，所述下料机器人包括导轨、移动基座、旋转台、立柱、伸缩臂和机械手，所述移动基座底部与导轨相连，沿导轨水平移动，移动基座顶部安设有旋转电机，所述旋转电机的输出轴与所述旋转台底部相连，所述立柱安设于旋转台顶部，立柱上安设液压缸，液压缸的活塞杆顶部与所述伸缩臂的一端相连，伸缩臂的另一端与所述机械手相连。