一种短流程热冲压成形生产线设备及其生产工艺的制作方法

本发明涉及热冲压成形技术领域，特别是涉及一种短流程热冲压成形生产线设备及其生产工艺。

背景技术：

热冲压成形技术是一种新型成形技术，其作用是用来提高高强度钢板塑性成形能力，以保证冲压零件的尺寸精度，提高冲压零件强度级别。目前热冲压成形技术已成为高强钢汽车零部件制造行业的热门技术，一般在热冲压工艺中坯料加热都采用辊底炉加热的方式，其主要优势在于：适用于激光切割下料后不同形状坯料的均匀加热。但是，在辊底炉加热过程中由于加热速度的限制，要提高生产效率，只能通过增加炉身长度的方式实现，因此，通常辊底炉炉身长度大于40m，占地面积大，投资高,仅加热炉成本就占整条生产线成本的30％以上；另外，由于辊底炉加热过程中为了防止坯料氧化，需始终通入氮气保护，且炉体的炉底辊均为陶瓷辊，价格昂贵，上述两方面主要因素也在一定程度上增加了该加热方式的运行及维护成本。长远来看，为适应未来汽车产业快速发展，对于其高强钢汽车零部件制造亟需一种更加高效、低成本的替代加热方式能够取代现有辊底炉加热，促进热冲压成形技术的进一步提升。

另一方面，现有辊底炉加热所使用的材料基本上都是国外进口镀铝硅涂层板，价格昂贵，且这种板材由于需要在600℃附近经过一定时间的保温，以实现al-si涂层与基板铁基体之间的化学反应而获得，因此，对于这种板材的加热只能依靠辊底炉实现，工艺上也无法在加热速度上实现突破。

综上所述，传统辊底炉加热工艺及生产线主要存在两方面的问题：第一，生产线流程长，其中主要是加热段(辊底炉)占地面积太大，大幅度增加投资成本，且能耗居高不下；第二，辊底炉主要针对镀铝硅涂层板，进一步增加了产品的成本，同时不能使用非涂层板进行生产加工，不能对非涂层板的成本优势进行有效利用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生产成本低、加热效率高、产品质量好、适用范围广的短流程热冲压成形生产线设备及其生产工艺，以解决上述现有技术存在的问题，减小了热冲压成形生产中加热区的宽度，提高了热冲压成形的加热效率，降低了生产成本，增大了推广范围。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种短流程热冲压成形生产线设备，包括由进料方向到出料方向依次设置的陶瓷夹送辊组、辊底炉、传送辊组、上料机器人、液压机系统和下料机器人，所述陶瓷夹送辊组中相邻陶瓷夹送辊间设置有快速加热装置。

优选的，所述快速加热装置的下方设置有可移动的热源遮挡板。

优选的，所述快速加热装置为红外加热灯管或者火焰加热管。

优选的，所述红外加热灯管设置在靠近进料端的相邻陶瓷夹送辊之间，所述火焰加热管设置在远离进料端的相邻陶瓷夹送辊之间。

优选的，所述液压机系统还连接有一换模系统。

优选的，所述陶瓷夹送辊的辊身材料为氧化铝陶瓷。

优选的，所述辊底炉的入口侧设置有坯料转动装置。

另外，本发明还提供一种短流程热冲压成形生产工艺，包括如下步骤：

启动陶瓷夹送辊组，并将坯料放置在所述陶瓷夹送辊组的陶瓷夹送辊上；

所述陶瓷夹送辊组带动所述坯料向出料方向运动，同时启动红外加热管，所述红外加热管对所述坯料进行快速加热；

所述陶瓷夹送辊组将快速加热后的所述坯料送入辊底炉；

由所述辊底炉出来的所述坯料运动至所述传送辊组上，所述传送辊组上的所述坯料被上料机器人夹送至液压机系统的模具工位，进行热冲压成形；

成形后的工件，被下料机器人取下，完成工件的热冲压成形生产过程。

优选的，所述坯料通过设置在靠近进料端的相邻陶瓷夹送辊之间的所述红外加热灯管的快速加热后，还通过设置在远离进料端的相邻陶瓷夹送辊之间的火焰加热管进行二次快速补偿加热。

优选的，当需要对快速加热段的温度场进行控制时，启动设置在所述红外加热灯管下方和所述火焰加热管下方的可移动热源遮挡板，使得热源遮挡板对快速加热段的热源沿坯料宽度方向进行可调控的区域遮挡，以控制该方向上坯料的温度场分布；在坯料长度方向，通过对陶瓷夹送辊的传动速度进行实时调控，以及对快速加热装置的热源功率进行调整，使得坯料长度方向上的温度梯度可控。

本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：

1、本发明提供的一种短流程热冲压成形生产线设备及短流程热冲压成形生产工艺中，采用快速加热与辊底炉加热相结合的方式，不仅利用快速加热装置的快速升温手段，实现了缩短坯料加热流程的技术目的，还缩短了辊底炉的占地面积，降低了加热设备制造成本。

2、本发明提供的一种短流程热冲压成形生产线设备及短流程热冲压成形生产工艺中，红外加热灯管或者火焰加热管设置在陶瓷夹送辊组中的相邻陶瓷夹送辊之间，异形坯料或者正常坯料在陶瓷夹送辊上进行快速升温后传送至辊底炉中进行成形，避免了由于仅使用快速加热手段导致加热速度快，板形难于控制的问题。

3、本发明提供的一种短流程热冲压成形生产线设备及短流程热冲压成形生产工艺中，还在陶瓷夹送辊组中同时设置有红外加热管和火焰加热管，即本发明中采用红外加热管和火焰加热管相结合的方式，进一步提高快速加热段的加热效率，有效的缩短快速加热段宽度，降低快速加热段的制造成本。

4、本发明提供的一种短流程热冲压成形生产线设备及短流程热冲压成形生产工艺中，采用在快速加热装置(如红外加热灯管和/或火焰加热管)与坯料之间设置热源遮挡板的方式，使得坯料加热过程在其宽度方向可实施遮挡，对不希望加热的区域避免加热，有助于对坯料宽度方向上形成的温度梯度进行控制。

5、本发明提供的一种短流程热冲压成形生产线设备及短流程热冲压成形生产工艺中，在坯料长度方向，即坯料的在线传送方向，可以通过对陶瓷夹送辊的传动速度进行实时调控，以及对快速加热装置的热源功率进行调整，进而实现坯料加热温度的区域化调整，使得坯料长度方向上的温度梯度可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中短流程热冲压成形生产线设备的整体结构示意图；

图2为本发明中加热源下方设置热源遮挡板的结构示意图；

其中，1-陶瓷夹送辊，2-红外加热灯管，3-火焰加热管，4-辊底炉，5-传送辊组，6-上料机器人，7-液压机系统，8-换模系统，9-热源遮挡板，10-坯料，11-下料机器人，12-热源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种生产成本低、加热效率高、产品质量好、适用范围广的短流程热冲压成形生产线设备及其生产工艺，以解决上述现有技术存在的问题，减小了热冲压成形生产中加热区的宽度，提高了热冲压成形的加热效率，降低了生产成本，增大了推广范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

如图1-2所示，本发明提供一种短流程热冲压成形生产线设备，包括由进料方向到出料方向依次设置的陶瓷夹送辊组、辊底炉4、传送辊组5、上料机器人6、液压机系统7和下料机器人11，所述陶瓷夹送辊组中相邻陶瓷夹送辊1间设置有快速加热装置。

在生产过程中，坯料10放置在陶瓷夹送辊组的陶瓷夹送辊1上，坯料10随着陶瓷夹送辊1的运动进行传送，由设置在相邻陶瓷夹送辊1间的快速加热装置，对坯料10进行快速加热升温，其中，快速加热装置的数量为多个，可以将单个快速加热装置设置在相邻陶瓷夹送辊1间，还可以将多个快速加热装置设置在相邻陶瓷夹送辊1间；经过快速加热升温的坯料10，进入辊底炉4中进行加热，加热完成后的坯料10由传送辊组5向液压机系统7方向传送，在传送过程中上料机器人6将传送辊组5上的坯料10夹送至液压机系统7的模具工位上，进行热冲压成形，成形后的零件由位于液压机系统7另一侧的下料机器人11取下，完成热冲压成形工作；下料机器人11还可以将成形后的零件夹送至另外的传送辊组5上进行传送，随后进行后续的检查、喷印等环节。

其中，陶瓷夹送辊1的辊身长度根据所传送坯料10的宽度以及同时传送坯料10的件数进行设计，通常辊身长度≥800mm，辊身材料可采用耐高温氧化铝陶瓷等材料，辊肩及内部嵌套钢制结构，以保证传送辊同时具有一定的韧性以及方便传动机构的加装等。

本发明中的快速加热装置的下方设置有可移动的热源遮挡板9，其中，优选的，热源遮挡板9为两块，两块热源遮挡板9均设置在快速加热装置形成的热源12(红外加热灯管2和/或火焰加热管3)下方，两块热源遮挡板9在坯料10的宽度方向(与传送方向相垂直的方向)上相对运动，使得坯料10加热过程在其宽度方向可实施遮挡，对不希望加热的区域避免加热，有助于对坯料10宽度方向上形成的梯度温度场进行控制。

本发明中快速加热装置为红外加热灯管2或者火焰加热管3，为了进一步加快快速加热的速率，本发明中将所述红外加热灯管2设置在靠近进料端的相邻陶瓷夹送辊1之间，所述火焰加热管3设置在远离进料端的相邻陶瓷夹送辊1之间，即本发明中采用红外加热管和火焰加热管3相结合的方式，进一步提高快速加热段的加热效率，有效的缩短快速加热段宽度，降低快速加热段的制造成本；其中，单根红外加热灯管2功率4-5kw，根据加热速度的要求可以适当增减生产线配置的灯管数量；且单根灯管沿坯料10传送方向所占长度仅20-40mm，灯管长度不低于夹送辊辊身长度；根据设计的灯管数量不同，在红外加热段，保证加热速度不低于50℃/s，因此，可有效缩短快速加热段的占地面积；火焰加热在整条生产线上属于选配段，可用于坯料10的补偿加热或者高温区的加热措施。

为了提高液压机系统7的自动化程度，本发明中的所述液压机系统7还连接有一换模系统8，其中，换模系统8为常规技术中已有的。

在生产过程中辊底炉4需要尽可能贴近快速加热段(由陶瓷夹送辊1和快速加热装置组成)，以避免快速加热后坯料10的温降；坯料10在进入辊底炉4后，根据出料的方向性要求，可在辊底炉4入口侧安装坯料10转动装置，调整坯料10在辊底炉4内传送的摆放状态。

本发明中所用液压机系统7根据工件尺寸进行选用，如800t以上伺服液压机，保证单冲次时间不超过20s，并在液压机一侧配置换模小车，以方便进行模具的快速切换和修理。

另外，在针对需要进行梯度性能构件的冲压成形时，不仅可以利用本发明中短流程热冲压成形生产线设备对热成形坯料10进行宽度方向上的温度梯度调控，还可以进行长度方向上的温度梯度调控。在坯料10宽度方向上，可利用如图2所示的热源遮挡板9，对快速加热段内的热源12沿坯料10宽度方向进行可控遮挡，以控制宽度方向上坯料10的温度场沿合适的梯度进行分布。在坯料10长度方向，即坯料10的在线传送方向，可以通过对陶瓷夹送辊1的传动速度进行实时调控，以及对快速加热装置的功率进行调整，以控制长度方向上坯料10的温度场沿合适的梯度进行分布，进而在后续的热冲压后获得梯度性能构件。

本发明中坯料10主要针对非涂层板，充分利用非涂层板的低成本优势。

本发明利用上述的短流程热冲压成形生产线设备，还提供了一种短流程热冲压成形生产工艺，包括如下步骤：

启动陶瓷夹送辊组，并将坯料10放置在所述陶瓷夹送辊1组的陶瓷夹送辊1上；

所述陶瓷夹送辊组带动所述坯料10向出料方向运动，同时启动红外加热管，所述红外加热管对所述坯料10进行快速加热；

所述陶瓷夹送辊组将快速加热后的所述坯料10送入辊底炉4；

由所述辊底炉4出来的所述坯料10运动至所述传送辊组5上，所述传送辊组5上的所述坯料10被上料机器人6夹送至液压机系统7的模具工位，进行热冲压成形；

成形后的工件，被下料机器人11取下，完成工件的热冲压成形生产过程。

本发明中所述坯料10通过设置在靠近进料端的相邻陶瓷夹送辊1之间的所述红外加热灯管2的快速加热后，还通过设置在远离进料端的相邻陶瓷夹送辊1之间的火焰加热管3进行二次快速加热，本发明中采用红外加热管和火焰加热管3相结合的方式，进一步提高快速加热段的加热效率，有效的缩短快速加热段宽度，降低快速加热段的制造成本；其中，红外加热灯管2加热和火焰加热管3加热的顺序可以进行调节，并不局限于首先进行红外加热灯管2加热，再进行火焰加热管3加热。

本发明中当需要对快速加热段的温度场进行控制时，启动设置在所述红外加热灯管2下方和所述火焰加热管3下方的可移动热源遮挡板9，使得热源遮挡板9对快速加热段的热源12沿坯料10宽度方向进行可调控的区域遮挡，以控制该方向上坯料10的温度场分布。在坯料10长度方向，即坯料10的在线传送方向，可以通过对陶瓷夹送辊1的传动速度进行实时调控，以及对快速加热装置的功率进行调整，以控制长度方向上坯料10的温度场沿合适的梯度进行分布，进而在后续的热冲压后获得梯度性能构件。

本发明中快速加热装置设置在所述陶瓷夹送辊组中相邻陶瓷夹送辊1间是一个优选的实施方式，避免了陶瓷夹送辊的过渡受热，但是需要注意的是：快速加热装置的目的是为了保证快速加热装置能够对坯料10进行快速加热，因此，快速加热装置也可以设在所述陶瓷夹送辊组中的陶瓷夹送辊的正上方，并不仅仅局限于相邻陶瓷夹送辊1间的上方。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。