[发明专利]节能型高强度钢板温热成形成套装备自动化生产线

说明书

技术领域

本发明涉及用于汽车轻量化高强度钢板温热成形自动化零部件生产的机电一体化技术领域。

背景技术

温热成形技术(也称为热冲压技术)，是一项新型的专门用于成形高强度冲压件的先进制造技术，是将传统的冲压技术、锻造技术和热处理技术有机地结合在一起，为制造更节能、更安全的汽车车身及底盘等的关键承载件提供的最佳的加工制造方法。而“节能型高强度钢板温热成形成套装备自动化生产线”则是确保该项先进的制造方法能够实现高效率、稳定性和可靠性连续生产的集落料、加热、防氧化、冲压、淬火冷却、切形和喷丸处理等为一体的综合制造系统。体现了机加、电控和材料化工紧密交叉的国际前沿高新技术。

发明内容

本发明的节能型高强度钢板温热成形成套装备自动化生产线(简称：热成形装自线)由(1)落料模具、(2)高温防氧化脱碳涂料设备、(3)连续流水线加热炉、(4)高温智能机器人、(5)伺服控制压机、(6)快速冷却的水冷冲压模具、(7)在线快速检测控制装置、(8)激光或类激光等离子切割装备、以及(9)喷丸设备(若热成形板料不做高温防氧化处理)9大装备和装置依次构成。其中，(2)、(3)、(4)、(6)和(7)项为本发明的核心技术，其余各项可以按照本发明的技术指标实施购买或者委托加工。

各大装备依次阐述如下：

(1)落料模具。与传统的冷冲压落料模具类似。旨在为提高高强度钢板的利用率，尽可能减少后续工序淬火处理后的成形件边界切形的工作量，进而降低零部件成本。

(2)高温防氧化脱碳涂料设备。这是本发明的核心技术之一。旨在进一步保证温热成形产品件表面质量及质量稳定性。涂层材料以铝、硅元素的化合物为主，加入不同纳米颗粒在一定温度下进行混合制成钢板温热成形高温纳米防氧化脱碳涂料，该涂料常温下为液态。常温下将涂料以一定方式均匀涂在待加工板料上，随后送入本发明的加热炉里加热至均匀的奥氏体化。在加热的条件下纳米防氧化脱碳涂料附着到待加工板料上，从而保证板料在热成形过程中防止高温氧化脱碳的同时又不影响成形后零部件的后续焊接及涂装性能。

(3)连续流水线加热炉。这是本发明的最核心技术之一。本发明设计了一种高效节能型的环形炉底的转底加热炉系统，使温热成形生产线中板材充分奥氏体化的同时满足连续生产节拍及节能要求，保证温热成形产品质量及质量稳定性。环形炉底的转底加热炉包括环形炉膛和可转动的环形炉底，电热辐射管加热，便于更换。炉膛上方设有气孔，用于通入不同气体来控制炉内气体成份。加热炉中沿圆周方向炉膛温度制成可控的四个温度区，正对进、出料炉门的扇形区域分别为预热区和均热保温区，中间的扇形区为两个不同温度的加热区，各区的温度和气体成份都可以分别控制。炉顶及环形炉底采用耐火材料密封，炉顶和环形炉底间采用独特的迷宫槽密封，保证了密封性的同时也保证了隔热性能，并保证炉底可灵活准确地转动。外壳由钢板和型钢焊接而成，炉体由钢板密焊制成圆型。炉底有旋转主轴，其转动由步进电机经过减速器通过伞齿轮来驱动主轴进行，在计算机软件的控制下，和可调速的同步进出料装置联动，可控地以规定的生产节拍完成进料、连续加热、出料的钢板加热过程。在温热成形过程中，通过控制软件系统，统一控制环形炉底的转底加热炉工作状态，保证转炉的正常运转。通过控制步进电机来调整转炉的炉底的转动速度及其相应的停止、转动、启闭炉门等动作；通过控制进出料装置的驱动机构，保证该装置的时间节拍、动作、放料取料位置精确到位并可调；通过高效智能的控温算法，实时调整各个加热区域的输入功率，准确控制各个加热区域的温度。同时协调上面的各个控制过程，保证转底加热炉高效准确、保质地完成开启闭炉门、进料、加热、保温、出料等工作。

(4)高温智能机器人。本发明的核心技术之一。旨在将热成形流水线的加热炉中的高温奥氏体化钢板快速、准确地放入冲压成形模具中。确保温热成形产品件质量及稳定性。本发明设计了自动测温装置，将无线温度测试传感器放在机器人手臂上，在线检测板料传递过程中的温度变化情况，根据温度传感器采集的温度信息控制手臂转速并将温度信息通过数据线传到总的控制台，保证高温板料传递过程中板料的温度下降不超过规定范围。温热成形用高温智能机器人的高温防氧化卡抓为钳状并附以网状，以防止传递过程中卡抓的力过大及板料的脱落。高温智能机械手的准确定位系统，将高温精确定位传感器放于机器人手臂进行准确定位。

(5)伺服控制压机。这是本发明的集成系统关键设备之一。可以根据热成形件的尺寸大小和热成形最大压力，以及板料热成形后保型淬火的时间设定和成形节拍，委托机床厂专门定制，或者购置普通压机另外配置伺服控制装置。