CN111957785A - 一种导向臂弯扭复合成型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导向臂弯扭复合成型的方法，涉及空气悬架导向臂制造领域，包括步进式加热炉、定位装置、压弯成型机、扭转成型机和淬火油槽，可实现批量的生产；并且本发明利用淬火加热一次完成多向成型，减少加热脱碳，质量稳定，加工效率高，降低能耗，生产成本低，自动化程度高，具有良好的综合经济效益，便于推广。

Description

一种导向臂弯扭复合成型的方法
技术领域
本发明涉及空气悬架导向臂制造领域，具体为一种导向臂弯扭复合成型的方法。
背景技术
空气悬架是商用车的一个重要部件，空气悬架以空气弹簧为弹性元件，具有负载能力可调、刚度随负载变化、固有频率较低等优点；导向臂在空气悬架中起承载和导向作用，导向臂按结构形式可分为“L、Z、S”三类，一般采用51CrMoV4等高强度弹簧钢，经过下料、加热、轧制、端部成型、钻孔、淬回火、喷丸、单片电泳、压套、装配、包装等工艺加工完成。
由于导向臂的结构复杂，重量大且工序多，传统的钢板弹簧的生产方式和设备，在导向臂生产时因轧制和成型要经过多次加热、分段热压成型，表面脱碳严重，尺寸波动大、合格率低，动能消耗大，另外由于多为单机作业，手工上下料，劳动强度大，人工成本高，现有生产工艺和设备不能满足导向臂的大批量、专业化、高质高效的需求，降低了企业的经济效益。
发明内容
本发明提供了对导向臂进行弯扭复合加工的新方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明提出的技术方案如下：
一种导向臂弯扭复合成型的方法，包括以下步骤：
(1)将导向臂放入步进式淬火加热炉中，加热至920℃～950℃后，导向臂自动出料；
(2)第一机械手抓取出料后的导向臂放置于定位装置上，定位装置对导向臂进行中心孔定位和宽度定位；
(3)第一机械手抓取在定位装置上完成定位后的导向臂放置于压弯成型机上，保证导向臂上的中部被设在压弯成型机上的中间夹紧模块夹紧，然后压弯成型机上的左压紧上模块和右压紧上模块下压压弯导向臂，左压紧上模块完成“z”型弯的成型，右压紧上模块完成卷耳端的弧形成型，并保压5s,导向臂完成压弯成型；
(4)第二机械手搬运压弯成型后的导向臂至扭转成型机上完成扭转成型，并保持扭转时间5s，使导向臂扭转成型；
(5)第二机械手将扭转成型后的导向臂抓取至淬火油槽中的升降机构上；升降机构下降带着导向臂沉入到淬火油槽中冷却，完成淬火后导向臂出淬火油槽；导向臂入淬火油槽温度为800℃～820℃，淬火油温度控制在40℃～60℃。
进一步的，所述定位装置包括伺服定位机构、气动定位机构和导槽，第一机械手将导向臂放置于导槽内，气动定位机构伸出将导向臂在导槽上初定位；伺服定位机构中的伺服推杆伸出推动导向臂，第一机械手的抓手上设置有定位锥销，伺服推杆推动导向臂使导向臂在导槽内滑动时，定位锥销紧靠在导向臂的上表面；伺服推杆推动导向臂至定位锥销进入到导向臂的中心孔后，伺服推杆回缩，中心孔定位完成。
进一步的，导向臂由第一机械手抓取放置在压弯成型机上，压弯成型机上的侧夹紧装置将导向臂侧面靠齐夹紧后，中间夹紧模块的上模块下行将导向臂压紧在下模块上，随后左压紧上模、右压紧上模同时下行，将导向臂压紧在左下模和右下模上，保压5s后，完成“Z”字弯和卷耳端的弧形成型；其中，左压紧上模、中间夹紧模块的上模块、右压紧上模分别由液压油缸驱动。
进一步的，导向臂由第二机械手放置在扭转成型机上料位置，扭转成型机上的中部夹紧装置将导向臂中心孔部位夹紧，同时扭转成型机上的扭转夹紧装置将导向臂扭转部位夹紧，中部夹紧装置和扭转夹紧装置分别由液压油缸驱动；夹紧完成后，扭转夹紧装置旋转使导向臂扭转到预设角度，旋转到位后保持5s,导向臂扭转完成；导向臂扭转完成后，扭转夹紧装置和中部夹紧装置松夹，第二机械手抓取导向臂移向下一工位。
进一步的，所述扭转成型机上设置有旋转工作台，所述扭转夹紧装置固定在旋转工作台上，扭转夹紧装置夹紧导向臂后，旋转工作台的转动带动扭转夹紧装置转动实现对导向臂的扭转加工。
进一步的，所述旋转工作台由伺服电机驱动，伺服电机控制旋转工作台正反转实现对导向臂左件和右件加工的切换。
进一步的，所述旋转工作台的旋转速度为3°/s。
采用本方案所达到的有益效果为：
1.利用导向臂在淬火加热后的余热，实现连续成型加工，减少了导向臂在加工过程中的脱碳和动能消耗。
2.在加工前利用定位装置实现一次定位，与设计精准重合，提高了后续加工尺寸精度，相比于传统的重复定位，减少了工序辅助时间。
3.通过自动化连线，提高了生产效率，降低了劳动强度，具有良好的综合经济效益，便于推广。
附图说明
图1为本发明中采用的各个装置布置图。
图2为压弯成型机的结构图。
图3导向臂放置在扭转成型机上的示意图。
图4为扭转成型机上的中部夹紧装置和扭转夹紧装置夹紧导向臂的示意图。
图5为扭转夹紧装置逆时针转动夹紧导向臂形成左向导向臂的示意图。
图6为左向导向臂成型后中部夹紧装置和扭转夹紧装置松夹示意图。
图7为扭转夹紧装置顺时针转动夹紧导向臂形成右向导向臂的示意图。
图8为右向导向臂成型后中部夹紧装置和扭转夹紧装置松夹示意图。
其中：10步进式淬火加热炉、20定位装置、30压弯成型机、31侧夹紧装置、40扭转成型机、41中部夹紧装置、42扭转夹紧装置、50淬火油槽、100第一机械手、200第二机械手、321上模块、322下模块、331左压紧上模、332左下模、341右压紧上模、342右下模。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本实施例提供了对于导向臂弯扭复合成型的方法，参见图1，其中运用到的加工设备包括步进式淬火加热炉10、定位装置20、压弯成型机30、扭转成型机40和淬火油槽50，而将导向臂分别放置在各个加工设备上是通过机械手完成的，具体的加工包括以下步骤：
第一步：在步进式淬火加热炉10中放入导向臂，导向臂处于步进式淬火加热炉10中后将会逐渐升温，当导向臂的的温度升温至920℃～950℃后，导向臂自动出料。
需要说明的是，现有常规的导向臂的出料温度为900℃左右，而在本实施例中，导向臂的出料温度设定在920℃～950℃之间，其主要目的在于避免导向臂在加工过程中降温过快，来保证导向臂入淬火油槽时温度的稳定性。
第二步：第一机械手100抓取出料后的导向臂放置于定位装置20上，定位装置20对导向臂进行中心孔定位和宽度定位。
因为导向臂在经过步进式淬火加热炉10中升温出料后，第一机械手100无法准确的抓取到导向臂的固定位置，即无法实现每次抓取的位置都是在导向臂的同一位置；因此，在本发明的具体实施例中，在步进式淬火加热炉10后设置定位装置20，第一机械手100抓取导向臂到定位装置20上进行精确定位，以便于后续工位的加工。
在本实施例中，定位装置20包括伺服定位机构，利用伺服定位机构对导向臂进行移动控制，促使定位装置对导向臂的精准定位。
具体的，所述定位装置包括伺服定位机构、气动定位机构和导槽，第一机械手100将导向臂放置于导槽内，气动定位机构伸出将导向臂在导槽上初定位；伺服定位机构中的伺服推杆伸出推动导向臂，第一机械手100的抓手上设置有定位锥销，伺服推杆推动导向臂使导向臂在导槽内滑动时，定位锥销紧靠在导向臂的上表面；伺服推杆推动导向臂至定位锥销进入到导向臂的中心孔后，伺服推杆回缩，中心孔定位完成。
在加工前利用第一机械手100的抓手和定位装置20配合实现对导向臂的一次性定位，使得中心孔的定位精度达到±0.3mm，对宽度的定位精度达到±0.5mm，与设计精准重合，提高了后续加工尺寸精度；并且在此处定位也就实现了全部定位，即后续的加工中都不再需要做相关的精度定位，相比于传统的重复定位，减少了工序辅助时间。
第三步：第一机械手100抓取在定位装置20上完成定位后的导向臂放置于压弯成型机30上，参见图2，保证导向臂上的中部被设在压弯成型机30上的中间夹紧模块夹紧，这里的对导向臂的中部进行夹紧，是指导向臂中心孔的位置处进行夹紧，这是因为导向臂中心孔处位置的尺寸精度较高；中间夹紧模块夹紧此处位置，可以保证夹紧的稳定性，同时保证成型后平直段的尺寸精度。
具体的，导向臂由第一机械手100抓取放置在压弯成型机30上，压弯成型机30上的侧夹紧装置31将导向臂侧面靠齐夹紧后，中间夹紧模块的上模块321将导向臂压紧在下模块322上，随后左压紧上模331、右压紧上模341同时下行，将导向臂压紧在左下模332和右下模342上；其中左压紧上模331完成“z”型弯的成型，右压紧上模341完成卷耳端的弧形成型，完成“Z”字弯和卷耳端的弧形成型后并保压5s；其中，左压紧上模331、中间夹紧模块的上模块321、右压紧上模341分别由液压油缸驱动。
第四步：第二机械手200搬运弯曲成型后的导向臂至扭转成型机40上完成压扭转成型，并保持扭压时间5s，导向臂扭转成型。
具体的，参见图3-图8，导向臂由第二机械手200放置在扭转成型机40上料位置，扭转成型机40上的中部夹紧装置41将导向臂中心孔部位夹紧，同时扭转成型机40上的扭转夹紧装置42将导向臂扭转部位夹紧，中部夹紧装置41和扭转夹紧装置42分别由液压油缸驱动；夹紧完成后，扭转夹紧装置42旋转使导向臂扭转到预设角度，旋转到位后保持5s,导向臂扭转完成；导向臂扭转完成后，扭转夹紧装置42和中部夹紧装置41松夹，第二机械手200抓取导向臂移向下一工位。
优选的，所述扭转成型机40上设置有旋转工作台，所述扭转夹紧装置42固定在旋转工作台上，扭转夹紧装置42夹紧导向臂后，旋转工作台的转动带动扭转夹紧装置42转动实现对导向臂的扭转加工。
在本实施例中，所述旋转工作台由伺服电机驱动，伺服电机控制旋转工作台正反转实现对导向臂左件和右件加工的切换，并且控制所述旋转工作台的旋转速度为3°/s。
第五步：第二机械手200将扭转成型后的导向臂抓取至淬火油槽50中的升降机构上；升降机构下降带着导向臂沉入到淬火油槽50中冷却，完成淬火后导向臂出淬火油槽50；导向臂入淬火油槽50温度为800℃～820℃，淬火油温度为控制在40℃～60℃。
需要注意的是，这里所述的800℃～820℃的导向臂的温度是指：导向臂从920℃～950℃降温到800℃～820℃，导向臂在经过步进式淬火加热炉10的加热后，出料进行加工，在加工过程中温度逐渐的下降，在导向臂的温度处于800℃～820℃范围时，必须将其加工完成并投入到淬火油槽50中，以保证淬火工序的正常进行；在本实施例中，因为采用本方案加工的导向臂的截面厚度处于56mm左右，因此从步进式淬火加热炉10出炉至淬火油槽50入油，导向臂在空气中暴露时间不超过100s。
本发明利用导向臂在淬火加热后的余热，实现连续成型加工，减少了导向臂在加工过程中的脱碳和动能消耗，并且通过自动化连线，提高了生产效率，降低了劳动强度，具有良好的综合经济效益，便于推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种导向臂弯扭复合成型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将导向臂放入步进式淬火加热炉(10)中，加热至920℃～950℃后，导向臂自动出料；
(b)第一机械手(100)抓取出料后的导向臂放置于定位装置(20)上，定位装置(20)对导向臂进行中心孔定位和宽度定位；
(c)第一机械手(100)抓取在定位装置(20)上完成定位后的导向臂放置于压弯成型机(30)上，保证导向臂上的中部被设在压弯成型机(30)上的中间夹紧模块夹紧，然后压弯成型机(30)上的左压紧上模(331)和右压紧上模(341)下压压弯导向臂，左压紧上模(331)完成“z”型弯的成型，右压紧上模(341)完成卷耳端的弧形成型，并保压5s,导向臂完成压弯成型；
(d)第二机械手(200)搬运弯曲成型后的导向臂至扭转成型机(40)上完成扭转成型，并保持扭转时间5s，导向臂扭转成型；
(e)第二机械手(200)将扭转成型后的导向臂抓取至淬火油槽(50)中的升降机构上；升降机构下降带着导向臂沉入到淬火油槽(50)中冷却，完成淬火后导向臂出淬火油槽(50)；导向臂入淬火油槽(50)温度为800℃～820℃，淬火油温度为控制在40℃～60℃。
2.根据权利要求1所述的一种导向臂弯扭复合成型的方法，其特征在于，所述定位装置(20)包括伺服定位机构、气动定位机构和导槽，第一机械手(100)将导向臂放置于导槽内，气动定位机构伸出将导向臂在导槽上初定位；伺服定位机构中的伺服推杆伸出推动导向臂，第一机械手(100)的抓手上设置有定位锥销，伺服推杆推动导向臂使导向臂在导槽内滑动时，定位锥销紧靠在导向臂的上表面；伺服推杆推动导向臂至定位锥销进入到导向臂的中心孔后，伺服推杆回缩，中心孔定位完成。
3.根据权利要求1所述的一种导向臂弯扭复合成型的方法，其特征在于，导向臂由第一机械手(100)抓取放置在压弯成型机(30)上，压弯成型机(30)上的侧夹紧装置(31)将导向臂侧面靠齐夹紧后，中间夹紧模块的上模块(321)下行将导向臂压紧下模块(322)上，随后左压紧上模(331)、右压紧上模(341)同时下行，将导向臂压紧在左下模(332)和右下模(342)上，保压5s后，完成“Z”字弯和卷耳端的弧形成型；其中，左压紧上模(331)、中间夹紧模块的上模块(321)、右压紧上模(341)分别由液压油缸驱动。
4.根据权利要求1所述的一种导向臂弯扭复合成型的方法，其特征在于，导向臂由第二机械手(200)放置在扭转成型机(40)上料位置，扭转成型机(40)上的中部夹紧装置(41)将导向臂中心孔部位夹紧，同时扭转成型机(40)上的扭转夹紧装置(42)将导向臂扭转部位夹紧，中部夹紧装置(41)和扭转夹紧装置(42)分别由液压油缸驱动；夹紧完成后，扭转夹紧装置(42)旋转使导向臂扭转到预设角度，旋转到位后保持5s,导向臂扭转完成；导向臂扭转完成后，扭转夹紧装置(42)和中部夹紧装置(41)松夹，第二机械手(200)抓取导向臂移向下一工位。
5.根据权利要求4所述的一种导向臂弯扭复合成型的方法，其特征在于，所述扭转成型机(40)上设置有旋转工作台，所述扭转夹紧装置(42)固定在旋转工作台上，扭转夹紧装置(42)夹紧导向臂后，旋转工作台的转动带动扭转夹紧装置(42)转动实现对导向臂的扭转加工。
6.根据权利要求5所述的一种导向臂弯扭复合成型的方法，其特征在于，所述旋转工作台由伺服电机驱动，伺服电机控制旋转工作台正反转实现对导向臂左件和右件加工的切换。
7.根据权利要求6所述的一种导向臂弯扭复合成型的方法，其特征在于，所述旋转工作台的旋转速度为3°/s。
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