CN211758113U - 金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块,包括摆渡上料小车(201)、摆渡下料小车(202)、摆渡上料翻转机械手(203)和摆渡下料翻转机械手(204),所述摆渡上料小车(201)、摆渡上料翻转机械手(203)、摆渡下料翻转机械手(204)和摆渡下料小车(202)依照左右空间顺序依次设置在下模底板(210)上。自动上下料模块为金属管材热态气体胀形与快冷强化工艺中的核心部件提供了自动上料作业支持和自动下料作业支持,使得金属管材热态气体胀形与快冷强化工艺得以在密封正压环境下正常实施。
Description
技术领域
本实用新型属于金属塑性加工技术领域,具体涉及一种金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块。
背景技术
当前汽车制造的潮流无疑在向着更大的减重目标转变,以最终实现更显著的节能和减少排放。轻量化是实现传统汽车节能减排,并解决当前新能源汽车续航里程不足问题的重要途径之一。
超高强度钢、高强铝合金、高强镁合金等材料是构成轻量化汽车车身的关键材料,该类材料成形过程中都存在塑性低、回弹大、易破裂的问题,传统工艺难以解决其高品质精确成形问题。金属管材热态气体胀形与快冷强化工艺(HMGF&Q,Hot Metal Gas Forming &Quenching)为车身结构工程师提供了一种加工超高强度钢、高强铝合金等材料的全新途径,该工艺充分结合液压成形、吹塑成形和模压淬火强化成形(Press Hardening)等工艺的优点,通过快速加热使材料在高温下成形,并迅速同步完成模内淬火强化,改善成形性能的同时提高了成形质量和效率,特别适用于汽车A柱、B柱、防撞梁、扭力梁等高刚度封闭截面空间框架结构的制造,将车身轻量化水平和结构强度提升到全新的水平。
现有研究成果表明了HMGF&Q成形工艺可以将高强钢管材内压成形产品的强度从800MPa提升到1500MPa左右,工艺路线可行,应用前景良好。在一种金属管材气体胀形与快冷强化工艺中,要求在密封正压环境下完成物料的上料、加工和下料,整个工艺过程中无需人员参与,这就对物料的自动上料和下料装置提出了需求。
基于此,特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块,包括摆渡上料小车、摆渡下料小车、摆渡上料翻转机械手和摆渡下料翻转机械手,所述摆渡上料小车、摆渡上料翻转机械手、摆渡下料翻转机械手和摆渡下料小车依照左右空间顺序依次设置在下模底板上。
进一步地,所述摆渡下料小车包含有直线驱动器、上顶气缸、小车托板和工件卡板,直线驱动器用于驱动小车在下模底板上沿着导轨左右移动,上顶气缸用于驱动小车托板的升降,工件卡板设置在小车托板上,用于卡住工件。
进一步地,所述摆渡下料翻转机械手包含有直线驱动器、旋转驱动器、旋转机械臂和夹紧抓手,直线驱动器用于驱动小车在下模底板上沿着导轨左右移动,旋转驱动器用于翻转旋转机械臂,使得工件从下往上翻转180度,夹紧抓手用于抓取工件。
进一步地,所述摆渡上料小车包含有直线驱动器、上顶气缸、小车托板和工件卡板,直线驱动器用于驱动小车在下模底板上沿着导轨左右移动,上顶气缸用于驱动小车托板的升降,工件卡板设置在小车托板上,用于卡住工件。
进一步地,所述摆渡上料翻转机械手包含有直线驱动器、旋转驱动器、旋转机械臂和夹紧抓手,直线驱动器用于驱动小车在下模底板上沿着导轨左右移动,旋转驱动器用于翻转旋转机械臂,使得工件从下往上翻转180度,夹紧抓手用于抓取工件。
本实用新型的有益效果:自动上下料模块为金属管材气体胀形与快冷强化工艺中的核心部件提供了自动上料作业支持和自动下料作业支持,使得金属管材气体胀形与快冷强化工艺得以在密封正压环境下正常实施。
附图说明
图1是本实用新型金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块在实际使用中的剖面示意图,其中的物料流向是从右向左。
图2是本实用新型金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块一种实施例的摆渡小车的结构示意图。
图3是本实用新型金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块一种实施例的翻转机械手结构示意图。
其中,201-摆渡上料小车,202-摆渡下料小车,2021-直线驱动器,2022-上顶气缸,2023-托板,2024-工件卡板,203-摆渡上料翻转机械手,204-摆渡下料翻转机械手,2041-直线驱动器,2042-旋转驱动器,2043-旋转机械臂,2044-夹紧抓手,210-下模底板,211- 导轨,270-级进式模具,W-工件。
具体实施方式
以下结合附图,对本实用新型作进一步地说明。
如图1-3所示,本实用新型的一种金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块,包括摆渡上料小车201、摆渡下料小车202、摆渡上料翻转机械手203和摆渡下料翻转机械手204,所述摆渡上料小车201、摆渡上料翻转机械手203、摆渡下料翻转机械手204和摆渡下料小车202依照左右空间顺序依次设置在下模底板210上。自动上下料模块设置在金属管材气体胀形与快冷强化工艺的核心部件两侧,为核心部件提供了自动上料作业支持和自动下料作业支持。在本实用新型中,核心部件是级进式模具270。
如图2所示,摆渡下料小车202包含有直线驱动器2021、上顶气缸2022、小车托板2023和工件卡板2024,直线驱动器2021设置在摆渡下料小车202的中心部位,用于驱动小车在下模底板210上沿着导轨211左右移动,两个上顶气缸2022设置在直线驱动器2021的两侧,上顶气缸2022的活塞杆的顶端与小车托板2023相连,上顶气缸2022用于驱动小车托板2023的升降,工件卡板2024设置在小车托板2023上,用于卡住工件W。
同样地,摆渡上料小车201的结构与摆渡下料小车202的结构相同,在此不作赘述。
如图3所示,摆渡下料翻转机械手204包含有直线驱动器2041、旋转驱动器2042、旋转机械臂2043和夹紧抓手2044,直线驱动器2041设置在小车的下部中心位置,用于驱动小车在下模底板210上沿着导轨211左右移动,旋转驱动器2042设置在小车上部并与翻转旋转机械臂2043相连,用于翻转旋转机械臂2043,使得工件W从下往上翻转180 度,夹紧抓手2044设置在翻转旋转机械臂2043上,用于抓取工件W。
同样地,摆渡上料翻转机械手203的结构与摆渡下料翻转机械手204的结构相同,在此不作赘述。
以下是本实用新型自动上下料模块在金属管材气体胀形与快冷强化工艺中的典型应用。
一种封闭式金属管材气体胀形与快冷强化工艺,包括如下的步骤:
1)待处理工件W的目标零件是车身A柱,管坯规格:材料22MnB5(高强钢或高强铝合金等能够淬火强化的材料)、外径50mm、壁厚2mm(或不等厚管)、长度1800mm。
2)将22MnB5无涂层板通过焊接或挤出、拉拔、滚压等方式制成所需规格要求的无涂层板钢管坯料或型钢。无涂层板钢管经切割、去毛刺、清洗等准备工序,进入生产线环节。
3)当目标零件为轴线弯曲的零件时,对钢管首先进行弯曲加工,获得弯管中间工序件,弯曲方式有数控绕弯、推弯、滚弯、压弯等。若上一步制管工序采用滚压方式制管,也可在制管工序采用异形截面弯曲型钢滚压成形工艺,经过焊接进而制成异形截面弯曲轴线的中间工序件。
4)必要时对弯曲中间工序件或直管进行预成形加工,挤压中间工序件使其能够被顺利放入胀形工序的模腔内,并获得较好的材料初始分布状态。
5)设置安全防护与密封仓的初始状态为纯防氧化正压气体环境(氮气、惰性气体或CO2等),正压压力推荐1.5-2.0个大气压。
6)过渡入仓首先上料过渡密封气室结构中的上盖板打开,此时上盖板和摆渡上料小车201的小车托板2023都处于上限位,将裸板钢管、型钢或预成形后的裸板钢管工件W放置在摆渡上料小车201的小车托板2023的型面支架上,上盖板下行到下限位,上料过渡密封气室封闭,设备气体循环系统从上料过渡密封气室的一端释放低压氮气到上料过渡密封气室内,另一端抽出空气,完成气体置换。摆渡上料小车201的小车托板2023 由上限位下行至下限位,工件W经由上料过渡密封气室进入热气胀成形机(液压机主机) 内具有密封环境和安全防爆结构的安全防护与密封仓内,最终完成过渡入仓动作。
7)摆渡上料上料时,摆渡上料小车201处于外侧限位,摆渡上料小车201上料完成后,摆渡上料小车201在其直线驱动器2021的推动下由外侧限位位置向级进式模具 270一侧沿导轨211平移至内侧限位,此时工件W上方没有上料过渡密封气室干涉。摆渡上料翻转机械手203由其内侧限位沿导轨211移动至外侧限位后,机械手203的旋转驱动器2042驱动旋转机械臂2043由默认竖直位置翻转至外侧,并由上向下抓取工件W,夹紧抓手2044夹紧目标工件W,然后旋转机械臂2043旋转至竖直位置,至此开模前置上料动作完成。
等到液压机开模后,上模上行至上限位,开模后置上料动作开始。摆渡上料翻转机械手203沿导轨211移至内侧限位位置,旋转机械臂2043翻转至内侧限位,此时级进式模具270的进给底板处于上料侧限位处,进给模块的升降液压缸处于上限位,旋转压紧气缸也处于上限位,刚进入级进式模具270的工件W正好处于级进式模具270的第一个上料工位处。上料工位处的旋转压紧气缸在下压的同时旋转至压料位置,压紧工件W,机械手203的夹紧抓手2044松开工件W,旋转机械臂2043旋转复位至竖直位置,从而完成摆渡上料动作。
8)多工位级进在完成摆渡上料动作后,级进式模具270进行级进动作,此时上料工位的工件W进给到加热工位,加热工位2B上的工件W进给至热气胀及淬火工位,热气胀及淬火工位上的工件W进给至下料保温工位,下料保温工位上的工件W进给至摆渡下料翻转机械手204的旋转机械臂2043的夹紧抓手2044内,夹紧抓手2044夹紧工件 W,然后摆渡下料翻转机械手204的旋转机械臂2043转至竖直位置,并沿其导轨211平移至外侧限位。多工位级进动作完成,所有位置的工件W都完成了一次进给。
9)合模加载进给模块完成多工位级进后,液压机由上限位下压至合模位,并完成合模动作。合模后,快速加热、热气胀+快冷、保温、下料与上料准备工序同时进行。
以下单独介绍各自工艺动作。
10)快速加热液压机合模后,快速加热模块启动,加热工位上的工件W被夹紧并开始被迅速加热。
11)热气胀+快冷液压机合模后,热气胀及淬火工位上的工件W两端被侧推密封封头密封,高压气体通过密封封头的通气管道进入高温工件W内,将工件W胀形至贴模,然后高温工件W的热量被模具内带冷却水道的上下模镶块带走,工件W从700-900℃以大于27K/s的速度冷却至200-300℃,进而实现淬火强化,并保留余温准备开模。
12)保温液压机合模后,工件W在下料保温工位开始被保温,防止过冷硬化。
13)下料出仓摆渡下料翻转机械手204将工件W传递给摆渡下料小车202,摆渡下料小车202将工件W传递给下料过渡密封气室,进而实现与过渡进仓、摆渡上料对称的动作,完成下料出仓,成形后的工件W被机器人或工人转运至后续切割加工工位。
14)上料准备同时,再进行一次过渡进仓和摆渡上料动作的开模前置动作。
15)开模以上快速加热、热气胀+快冷、保温、下料与上料准备动作完成后,液压机开模,侧推密封油缸和电极压紧气缸退回,开模后置上料动作完成,旋转压紧气缸下行压紧工件W。进而开始下一次多工位级进,如此循环往复。
16)热气胀成形机(液压机主机)内的级进式模具270中,在加热工位由快速加热模块进行电阻加热,实现快速加热。
17)加热后的工件W进入热气胀+淬火工位,先进行热气胀作业,接着进行淬火作业。
18)淬火后的工件W进入出料保温工位,保温预定时间。
19)将保温完毕的工件W由自动上下料模块从安全防护与密封模块的密封环境中取出。
以上内容是结合具体的优选方式对本实用新型所作的说明,不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此,对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单的演绎和替换,都将视为属于本实用新型提交的权利要求书所确定的保护范围。
Claims (5)
1.一种金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的自动上下料模块,其特征在于,包括摆渡上料小车(201)、摆渡下料小车(202)、摆渡上料翻转机械手(203)和摆渡下料翻转机械手(204),所述摆渡上料小车(201)、摆渡上料翻转机械手(203)、摆渡下料翻转机械手(204)和摆渡下料小车(202)依照左右空间顺序依次设置在下模底板(210)上。
2.如权利要求1所述的自动上下料模块,其特征在于,所述摆渡下料小车(202)包含有直线驱动器(2021)、上顶气缸(2022)、小车托板(2023)和工件卡板(2024),直线驱动器(2021)用于驱动小车在下模底板(210)上沿着导轨(211)左右移动,上顶气缸(2022)用于驱动小车托板(2023)的升降,工件卡板(2024)设置在小车托板(2023)上,用于卡住工件(W)。
3.如权利要求1所述的自动上下料模块,其特征在于,所述摆渡下料翻转机械手(204)包含有直线驱动器(2041)、旋转驱动器(2042)、旋转机械臂(2043)和夹紧抓手(2044),直线驱动器(2041)用于驱动小车在下模底板(210)上沿着导轨(211)左右移动,旋转驱动器(2042)用于翻转旋转机械臂(2043),使得工件(W)从下往上翻转180度,夹紧抓手(2044)用于抓取工件(W)。
4.如权利要求1所述的自动上下料模块,其特征在于,所述摆渡上料小车(201)包含有直线驱动器、上顶气缸、小车托板和工件卡板,直线驱动器用于驱动小车在下模底板(210)上沿着导轨(211)左右移动,上顶气缸用于驱动小车托板的升降,工件卡板设置在小车托板上,用于卡住工件(W)。
5.如权利要求1所述的自动上下料模块,其特征在于,所述摆渡上料翻转机械手(203)包含有直线驱动器、旋转驱动器、旋转机械臂和夹紧抓手,直线驱动器用于驱动小车在下模底板(210)上沿着导轨(211)左右移动,旋转驱动器用于翻转旋转机械臂,使得工件(W)从下往上翻转180度,夹紧抓手用于抓取工件(W)。
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