发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处,本发明提供了一种热成形钢板辊压成形装置及方法。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:一种热成形钢板辊压成形装置,包括装置主体,装置主体上依次设置有初始定位辊轮、成形辊轮、加热装置、控制箱、淬火装置、校形定位辊轮、下料定位辊轮;
初始定位辊轮包括初始定位上辊轮、初始定位下辊轮,初始定位下辊轮设置在初始定位上辊轮的正下方且初始定位下辊轮与初始定位上辊轮共同设置在设备主体的进料口处;原始板料由初始定位辊轮定位和夹紧,在初始定位辊轮的滚动下,原始板料向前移动至成形辊轮处;
成形辊轮位于初始定位辊轮的前方,成形辊轮设置有多道,多道成形辊轮按照顺序依次排列;每道成形辊轮均由成形上辊轮、成形下辊轮组成,成形上辊轮与成型下辊轮相互匹配;在成形上辊轮和成形下辊的挤压下,原始板料变形,并在成形过程中连续性移动至加热装置处;
加热装置位于成形辊轮的前方,由控制箱控制加热装置的工作;控制箱位于成形辊轮的前方,控制箱包括箱体,箱体的侧壁上设置有控制屏、电源控制按钮、功率控制按钮;加热装置固定安装在箱体的下部;原始板料在形变的同时通过加热装置,加热装置迅速将变形板料高温加热;
淬火装置位于控制箱的前方,淬火装置将高温加热后的变形板料迅速淬火;
校形定位辊轮位于淬火装置的前方,校形定位辊轮设置有多级,多级校形定位辊轮按照顺序依次排列;每级校形定位辊轮均由校形定位上辊轮、校形定位下辊轮组成,校形定位上辊轮与校形定位下辊轮相互匹配;变形板料经过加热和淬火后转变为淬火校形过程中的零件,在校形定位上辊轮、校形定位下辊轮的校形作用下,形成最终零件,在校形定位辊轮的辊动下,最终零件向前移动至下料定位辊轮处;
下料定位辊轮位于校形定位辊轮的前方,下料定位辊轮包括下料定位上辊轮31、下料定位下辊轮,下料定位下辊轮设置在下料定位上辊轮的正下方且下料定位上辊轮、下料定位下辊轮共同设置在设备主体的出料口处,最终零件在下料定位辊轮处实现位置定位,用于下游自动化取件设备的精准抓取。
进一步地,成形辊轮设置有七道,依次为第一道成形辊轮、第二道成形辊轮、第三道成形辊轮、第四道成形辊轮、第五道成形辊轮、第六道成形辊轮、第七道成形辊轮,第一道成形辊轮由相互匹配的第一道成形上辊轮、第一道成形下辊轮组成,第二道成形辊轮由相互匹配的第二道成形上辊轮、第二道成形下辊轮组成,第三道成形辊轮由相互匹配的第三道成形上辊轮、第三道成形下辊轮组成,第四道成形辊轮由相互匹配的第四道成形上辊轮、第四道成形下辊轮组成,第五道成形辊轮由相互匹配的第五道成形上辊轮、第五道成形下辊轮组成,第六道成形辊轮由相互匹配的第六道成形上辊轮、第六道成形下辊轮组成,第七道成形辊轮由相互匹配的第七道成形上辊轮、第七道成形下辊轮组成;
第一道成形上辊轮、第二道成形上辊轮、第三道成形上辊轮、第四道成形上辊轮、第五道成形上辊轮、第六道成形上辊轮、第七道成形上辊轮上分别设置有倾斜度不同的上切削面;
第一道成形下辊轮、第二道成形下辊轮、第三道成形下辊轮、第五道成形下辊轮、第七道成形下辊轮上分别设置有与各自对应的上切削面相卡合的下切削面。
进一步地,加热装置为感应加热线圈、火焰加热器、微波加热器、电加热器中的任一种。
进一步地,淬火装置为表面淬火循环系统,表面淬火循环系统包括淬火循环管道、淬火压力泵箱、循环收集箱、淬火液体喷头,淬火压力泵箱内设置有淬火压力泵,淬火循环管道通过淬火压力泵与淬火液体喷头相连通且淬火循环管道与循环收集箱相连通。
进一步地,校形定位辊轮设置有四级,依次为第一级校形定位辊轮、第二级校形定位辊轮、第三级校形定位辊轮、第四级校形定位辊轮,第一级校形定位辊轮由相互匹配的第一级校形定位上辊轮、第一级校形定位下辊轮组成,第二级校形定位辊轮由相互匹配的第二级校形定位上辊轮、第二级校形定位下辊轮组成,第三级校形定位辊轮由相互匹配的第三级校形定位上辊轮、第三级校形定位下辊轮组成,第四级校形定位辊轮由相互匹配的第四级校形定位上辊轮、第四位校形定位下辊轮组成。
一种热成形钢板辊压成形装置的加工方法,加工方法为连续性的生产过程,具体加工方法为:
初始定位上辊轮和初始定位下辊轮对原始板料进行定位和夹紧,由于初始定位上辊轮和初始定位下辊轮的转动,会带着原始板料向前移动;
原始板料移动到成形辊轮处,在成形上辊轮和成形下辊轮的挤压下,实现原始板料形状的改变,此时,原始板料会出现弯曲和底部圆角半径的缩小,通过多道成形辊轮的挤压,完成原始板料的成形;
在原始板料的成形过程中,原始板料逐渐变形为变形板料,变形板料连续性通过加热装置,加热装置对变形板料迅速加热;被加热后的变形板料在各辊轮作用下继续前行,进入到淬火装置中,对变形板料的变形表面进行淬火;
变形板料经过加热和表面淬火后转变为淬火校形过程中的零件,淬火校形过程中的零件在各辊轮作用下继续前行,进入到校形定位辊轮处,校正加热淬火过程中产生的不符合标准的变形,校形后的零件,最终经过上料定位上辊轮、下料定位下辊轮实现位置定位,便于下游的自动化取件设备精准抓取。
进一步地,淬火装置为表面淬火循环系统时,使用冷却液进行淬火,由淬火压力泵箱内的淬火压力泵控制喷涂冷却液的速度和流量,通过淬火液体喷头喷出冷却液到零件表面,实现淬火;淬火后的冷却液落入淬火循环液体箱内收集,以便于用于下一次淬火过程。
本发明公开了一种热成形钢板辊压成形装置及方法,将传统冷辊压技术应用于热成形技术中,并对原始板料进行加热淬火,由于淬火发生在零件的表面,厚度方向上具有未加热淬火的部分,因此,即保证了已淬火厚度部分的强度和刚度,又保证了未淬火厚度部分很好的韧性,实现了零件在厚度方向的性梯度,有效提升了零件的整体性能,充分满足零件的尺寸、形状多变的生产需求,有效解决零件精密度差的问题。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种热成形钢板辊压成形装置,包括装置主体,装置主体上依次设置有初始定位辊轮、成形辊轮1、加热装置3、控制箱4、淬火装置5、校形定位辊轮2、下料定位辊轮;
如图1所示,初始定位辊轮包括初始定位上辊轮11、初始定位下辊轮12,初始定位下辊轮12设置在初始定位上辊轮11的正下方且初始定位下辊轮12与初始定位上辊轮11共同设置在设备主体的进料口处;原始板料6由初始定位辊轮定位和夹紧,为后续的辊压成形做准备,在初始定位辊轮的滚动下,原始板料6向前移动至成形辊轮1处;
成形辊轮1位于初始定位辊轮的前方,成形辊轮1设置有多道,多道成形辊轮按照顺序依次排列;每道成形辊轮均由成形上辊轮、成形下辊轮组成,成形上辊轮与成型下辊轮相互匹配;在成形上辊轮和成形下辊的挤压下,原始板料6变形,并在成形过程中连续性移动至加热装置3处;
加热装置3位于成形辊轮1的前方,由控制箱4控制加热装置3的工作;控制箱4位于成形辊轮1的前方,控制箱包括箱体41,箱体41的侧壁上设置有控制屏43、电源控制按钮44、功率控制按钮45;控制箱4用于调控加热装置,实现对加热装置3的加热电流、加热功率、加热温度、加热时间等各参数的设置,对于不同的加热装置3采用与其配套的控制箱即可。同时,控制屏43用于显示加热时,各参数的具体情况;电源控制按钮44连通电源,实现电源的接通与断开;功率控制按钮45用于调节加热装置3的功率大小。
对于加热装置3,固定安装在箱体41的下部,加热装置3可采用如图5所示的感应加热线圈311,也可采用如图6所示的火焰加热器312,还可以采用微波加热器、电加热器等各种形式的加热装置;原始板料6在形变的同时通过加热装置3,加热装置3迅速将变形板料高温加热,在控制箱的调控作用下,由加热装置对变形的料板实施加热。
对于淬火装置5,位于控制箱4的前方,高温加热后的变形板料在淬火装置5被迅速淬火。对于淬火装置,既可以采用冷却液进行淬火,也可以采用低温气体进行淬火。当采用冷却液进行淬火时,使用的装置为图7所示的表面淬火循环系统51,表面淬火循环系统51包括淬火循环管道511、淬火压力泵箱514、循环收集箱512、淬火液体喷头513,淬火压力泵箱514内设置有淬火压力泵,淬火循环管道511通过淬火压力泵与淬火液体喷头513相连通且淬火循环管道511与循环收集箱512相连通。由此,淬火压力泵控制喷涂冷却液的速度和流量;淬火液体喷头513对准料板变形部位的表面进行冷却,实现淬火;淬火循环液体箱512则可以将喷涂后的冷却液收集起来,实现冷却液的重复利用。
由加热和淬火过程会造成形变误差,因此需校形定位辊2进行校正,校形定位辊轮2位于淬火装置5的前方,校形定位辊轮2设置有多级,多级校形定位辊轮按照顺序依次排列;每级校形定位辊轮均由校形定位上辊轮、校形定位下辊轮组成,校形定位上辊轮与校形定位下辊轮相互匹配;变形板料经过加热和淬火后转变为淬火校形过程中的零件,在校形定位上辊轮、校形定位下辊轮的校形作用下,使零度精度公差达到零件设计要求,从而形成最终零件,在校形定位辊轮的辊动下,最终零件向前移动至下料定位辊轮处;
下料定位辊轮位于校形定位辊轮2的前方,下料定位辊轮包括下料定位上辊轮31、下料定位下辊轮32,下料定位下辊轮32设置在下料定位上辊轮31的正下方且下料定位上辊轮31、下料定位下辊轮32共同设置在设备主体的出料口处,最终零件在下料定位辊轮处实现位置定位,用于下游自动化取件设备的精准抓取。
进一步地,如图1-3所示,具体展现一种成形辊轮1、校形定位辊轮2的设置方式,具体的为:成形辊轮1设置有七道,依次为第一道成形辊轮、第二道成形辊轮、第三道成形辊轮、第四道成形辊轮、第五道成形辊轮、第六道成形辊轮、第七道成形辊轮,第一道成形辊轮由相互匹配的第一道成形上辊轮13、第一道成形下辊轮14组成,第二道成形辊轮由相互匹配的第二道成形上辊轮15、第二道成形下辊轮16组成,第三道成形辊轮由相互匹配的第三道成形上辊轮17、第三道成形下辊轮18组成,第四道成形辊轮由相互匹配的第四道成形上辊轮19、第四道成形下辊轮110组成,第五道成形辊轮由相互匹配的第五道成形上辊轮111、第五道成形下辊轮112组成,第六道成形辊轮由相互匹配的第六道成形上辊轮113、第六道成形下辊轮114组成,第七道成形辊轮由相互匹配的第七道成形上辊轮115、第七道成形下辊轮116组成;
如图4所示,第一道成形上辊轮13、第二道成形上辊轮15、第三道成形上辊轮17、第四道成形上辊轮19、第五道成形上辊轮111、第六道成形上辊轮113、第七道成形上辊轮115上分别设置有倾斜度不同的上切削面118;
第一道成形下辊轮14、第二道成形下辊轮16、第三道成形下辊轮18、第五道成形下辊轮112、第七道成形下辊轮116上分别设置有与各自对应的上切削面118相卡合的下切削面117。
校形定位辊轮2设置有四级,依次为第一级校形定位辊轮、第二级校形定位辊轮、第三级校形定位辊轮、第四级校形定位辊轮,第一级校形定位辊轮由相互匹配的第一级校形定位上辊轮21、第一级校形定位下辊轮22组成,第二级校形定位辊轮由相互匹配的第二级校形定位上辊轮23、第二级校形定位下辊轮24组成,第三级校形定位辊轮由相互匹配的第三级校形定位上辊轮25、第三级校形定位下辊轮26组成,第四级校形定位辊轮由相互匹配的第四级校形定位上辊轮27、第四位校形定位下辊轮28组成。
对于成形辊轮和校形定位辊轮不限于上述设置方式,可根据具体零件的设计要求,设置成不同形状或不同角度的上、下切削面,如盆形的零件、U型的零件。对于成形辊轮和校形定位辊轮的不设置,在行业内根据可根据具体零件的设计要求进行具体设置。
本发明还公开了一种热成形钢板辊压成形装置的加工方法,该加工方法为连续性的生产过程,具体加工方法为:
原始板料6如图8所示,初始定位上辊轮11和初始定位下辊轮12对原始板料6进行定位和夹紧,由于初始定位上辊轮11和初始定位下辊轮12的转动,会带着原始板料6向前移动;
原始板料6移动到成形辊轮1处,在成形上辊轮和成形下辊轮的挤压下,实现原始板料6形状的改变,此时,原始板料6会出现弯曲和底部圆角半径的缩小,通过多道成形辊轮的挤压,完成原始板料6的成形;
在原始板料6的成形过程中,原始板料6逐渐变形为变形板料,变形板料连续性通过钢板移动通道46,加热装置3对变形板料迅速加热;加热装置3可采用如图5所示的感应加热线圈311、如图6所示的火焰加热器312,也可以采用微波加热器、电加热器等多种形式,由控制箱4对加热电流、加热功率、加热温度、加热时间等各参数进行控制,若采用电加热器则可省去控制箱的安装;
被加热后的变形板料在各辊轮作用下继续前行,进入到淬火装置5中,对变形板料的变形表面进行淬火;淬火可采用喷涂冷却液的方式,也可采用喷低温气体的方式;若采用喷涂冷却液的方式,则使用如图6所示的表面淬火循环系统51,由淬火压力泵箱514控制喷涂冷却液的速度和流量,通过淬火液体喷头513喷出冷却液到零件表面,实现淬火;淬火后的冷却液落入淬火循环液体箱512内收集,以便于用于下一次淬火过程;对于喷低温气体的方式与喷涂冷却液的方式是大致相同;
变形板料经过加热和表面淬火后转变为淬火校形过程中的零件,淬火校形过程中的零件在各辊轮作用下继续前行,进入到校形定位辊轮2处,校正加热淬火过程中产生的不符合标准的变形,校形后的零件,最终经过上料定位上辊轮31、下料定位下辊轮32实现位置定位,便于下游的自动化取件设备精准抓取。
下面以如图1所示的实施例对本发明所公开的加工方法做进一步描述。
原始板料6采用材质为22MnB5热成形钢板,厚度为2.0mm,此时,如图4所示,各道成形上辊轮上分别设置有倾斜度不同的上切削面118,各道成形下辊轮上分别具有与其匹配的上切面116相卡合的下切削面117,因此,变形板料为如图9所示的已变形板料7,淬火校形过程中的零件如图10和图11所示的校形板料8。具体加工方法为:
初始定位上辊轮11和初始定位下辊轮12对原始板料6进行定位和夹紧,由于初始定位上辊轮11和初始定位下辊轮12的转动,会带着原始板料6向前移动;原始板料6移动到第一道成形上辊轮13和第一道成形下辊轮14位置后,第一道成形上辊轮13和第一道成形下辊轮14通过对原始板料6挤压,实现对原始板料6形状的改变,使原始板料6沿着折弯方向向上弯曲α度,折弯后与第一道成形上辊轮13和第一道成形下辊轮14的上、下切削面贴合;同理第二道成形上辊轮15和第二道成形下辊轮16、第三道成形上辊轮17和第三道成形下辊轮18、第四道成形上辊轮19和第四道成形下辊轮110、第五道成形上辊轮111和第五道成形下辊轮112、第六道成形上辊轮113和第六道成形下辊轮114,依次对辊压过程中已变形的变形板料7分别完成α度的弯曲和底部圆角半径的缩小;第七道成形上辊轮115和第七道成形下辊轮116对辊压过程中变形板料7完成β度的弯曲和底部圆角半径的缩小,通过以上操作完成对原始板料6的成形;对于弯曲度α、β均需要根据零件具体性能要求进行设定。
在成形过程中,原始板料6主线形变为变形板料7,并在各辊轮的带动下,以一定的速度逐渐移动并通过加热装置,由加热装置3对其进行加热,加热装置可采用感应加热线圈、火焰加热器、微波加热器、电加热器等多种形式;以加热装置3为感应加热线圈为例,此时,控制箱4为感应加热控制箱,在感应加热控制箱的作用下,控制感应加热电流为50A,功率为5000W,迅速将板料加热到800-880℃之间,具体加热温度值需要根据零件具体性能要求进行设定;火焰加热器、微波加热器、电加热器的加热方式均类似,若使用电加热器,则可以不使用控制箱4。
被加热后的已变形板料7在辊轮作用下继续前行,进入到淬火装置5中,淬火装置既可以采用冷却液体,也可采用低温气体。以采用冷却液体为例,使用如图7所示的表面淬火水循环系统51,表面淬火压力泵箱54接受到指令后提供压力给表面淬火液体喷头53,对零件表面进行喷涂冷却液,喷涂冷却液的速率和流量根据零件淬火厚度进行调整并设定。速率和流量不同,会导致零件厚度方向淬火深度不同,进而整体性能不同。对于采用低温气体时,工作过程大致相似。
辊压过程中已变形板料7经过加热和表面淬火后转变为淬火校形过程中的零件(即如图10和11所示的校形零件9),由于加热淬火产生变形,所以要对零件进行校形,达到产品设计精度,校形共分为四步,分别是:第一级校形定位上辊轮21和第一级校形定位下辊轮22对校形零件9进行校正,使零件公差控制在-2mm至2mm之间,同理,第二级校形定位上辊轮23和第二级校形定位下辊轮24使零件公差控制在-1.5mm至1.5mm之间,第三级校形定位上辊轮25和第三级校形定位下辊轮26使零件公差控制在-1mm至1mm之间,第四级校形定位上辊轮27、第四级校形定位下辊轮28使零件公差控制满足公差设计要求,对于零件公差的控制范围均需要根据零件具体性能要求进行设定。
校形零件9经校形完成后,在经过下料定位上辊轮31、下料定位下辊轮32处实现位置定位,方便下游自动化取件设备精准抓取。
通过此此加工方法,可以制造零件在厚度方向的性能梯度,对于厚度为2mm的零件,其表面被加热后淬火,内部未被淬火,则厚度方向上已淬火部分和未淬火部分性能是不同的,即保证了已淬火厚度部分的强度和刚度,又保证了未淬火厚度部分很好的韧性,提升零件整体性能。
上述实施方式并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也均属于本发明的保护范围。