热成型高强钢板生产线的制作方法

本发明涉及一种热成型高强钢板生产线，属于热成型技术领域。

背景技术：

汽车高强钢板热成型零件在乘用车领域已被广泛使用，它是当今汽车轻量化的最佳途径，但是在商用车上目前国内外几乎没有使用。商用车使用热成型高强板零件，它的减重效果更为明显,(因为它使用2mm以上厚度钢板更多)商业效益和社会效益巨大。以自卸车为例，使用热成型高强钢板，优化结构后，重量减到500公斤以下(经一年试用，完全可靠)，由此可见，它的巨大的综合效益。但是目前为什么无人研发此技术呢？

商用车大型零件多，开发大型加热炉与自动取送件装有一系列技术问题。

商用车用的多是2-16mm的厚板，它的冷却淬火面临很大困难。

厚板的成型力很大，模具结构和使用材料都要认真周密的设计和选择。

当加工板料为窄形件时，如何提高加工效率，加快生产节拍，也是亟待解决的问题之一。

我们开发的为商用车使用的系列热成型高强钢板生产线产品，就是为填补空白，提高车载效率，降低油耗而作。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供一种热成型高强钢板生产线，本发明可加工最大零件尺寸为3.5米×1.6米×0.25米，板料厚度20毫米以下，零件抗拉强度可达1200gp以上，硬度hrc40以上，马氏体组织达97％以上，零件重量500公斤以下。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：

一种热成型高强钢板生产线，按照生产工序依次布置有上料系统1、送料系统2、加热炉3、出料系统4、中转系统5、高速压机6、取件系统8，高速压机6内设有水冷模具7；上料系统1将板料10送放到送料系统2上，送料系统2位于上料系统1下方，用于将由上料系统运送来的板料10输送至加热炉3内；板料10加热完成后，出料系统4将已加热的板料10移出加热炉3，到达指定位置；中转系统5位于出料系统4上方，用于将出料系统取出的板料10抓起并移送入高速压机6的水冷模具7中；中转系统5退出后，高速压机6闭合压制，冷却保压后，高速压机6的上滑块升起，取件系统8进入水冷模具7中，将压成的零件取出，放到指定码放位置。

进一步地，所述上料系统包括板料座9、门架、安装座16、吸盘组件11、运料小车18、升降机构、料车水平移动机构；板料10放置在板料座9上，吸盘组件11固定在升降机构底部；升降机构连接运料小车18，运料小车18与料车水平移动机构连接，料车水平移动机构安装在安装座16内，安装座16固定在门架上。

更进一步地，所述升降机构包括升降伺服电机12、升降齿轮齿条副13、升降导轨15以及升降车14；升降车14滑动连接在升降导轨15上，升降伺服电机12通过升降齿轮齿条副13连接升降车14，驱动升降车14沿升降导轨15上下运动，升降导轨15与运料小车18固定连接，吸盘组件11固定在升降车14底部。

更进一步地，所述料车水平移动装置包括料车伺服电机17、水平导轨19、料车齿轮齿条副20；水平导轨19固定在安装座16内，运料小车18滑动连接在水平导轨19上，料车伺服电机17通过料车齿轮齿条副20连接运料小车18，驱动运料小车18沿水平导轨19移动。

进一步地，所述送料系统2包括送料底座25、送料伺服电机21、送料滑台23、导轨26、送料齿轮齿条副27、气缸联动装置22、托料叉24；导轨26固定在送料底座25上，送料滑台23滑动连接在导轨26上，送料伺服电机21通过送料齿轮齿条副27连接送料滑台23，驱动送料滑台23沿导轨26移动；一对气缸联动装置22平行安装在送料滑台23上，托料叉24铰接在气缸联动装置上，托料叉24可在气缸联动装置驱动下在竖直平面内转动一定角度。

进一步地，所述加热炉3包括炉体28、炉盖29、炉门30、炉内托件装置35；前、后炉门30分别由前、后炉门开合机构控制开合，前、后炉门开合机构分别安装在前、后门形架上，炉门30通过炉门封闭气缸34与炉体28密封连接，炉内托件装置35安装在炉体28内。

进一步地，所述出料系统4包括出料滑台41、出料伺服电机36、出料齿轮齿条副37、出料导轨38、取料叉40、出料底座39、出料托起装置42，出料导轨38固定在出料底座39上，出料滑台41滑动连接在出料导轨38上，出料伺服电机36通过出料齿轮齿条副37连接出料滑台41；一对出料托起装置42平行安装在出料滑台41上，取料叉40铰接在出料托起装置42上，取料叉40可在出料托起装置42驱动在竖直平面内转动一定角度。

进一步地，所述中转系统5包括抓料盘49、抓料盘升降气缸45、抓料钩43、抓料气缸44、直线运动模组伺服电机46、丝杠丝母直线运动模组47、上行进装置52、上行导轨51、上行进装置伺服电机48、中转支撑架53；多个抓料钩43通过抓料气缸44固定在抓料盘49底部，抓料盘49固定在抓料盘升降气缸45底部，抓料盘升降气缸45固定在丝杠丝母直线运动模组47上，丝杠丝母直线运动模组47通过直线运动模组伺服电机46驱动；上行导轨51固定在中转支撑架53横梁上，上行进装置52滑动连接在上行导轨51上，上行进装置伺服电机48通过上行齿轮齿条副50连接上行进装置52，驱动上行进装置52沿上行导轨51上下移动。

进一步地，所述取件系统7包括吸盘54、取件盘55、取件盘升降气缸56、取件齿轮齿条副57、取件导轨58、取件车59、取件伺服电机60、取件系统支撑架；多个吸盘54固定在取件盘55底部，取件盘55固定在取件盘升降气缸56底部，取件盘升降气缸56固定在取件车59上，取件车59滑动连接在取件导轨58上，取件导轨58固定在取件系统支撑架横梁上，取件伺服电机60通过取件齿轮齿条副57连接取件车59，驱动取件车59沿取件导轨58移动。

本发明提供的热成型高强钢板生产线是国内外首创，其具有以下优点：

本发明生产线可加工最大零件尺寸为3.5米×1.6米×0.25米，板料厚度20毫米以下，零件抗拉强度可达1200gp以上，硬度hrc40以上，马氏体组织达97％以上，零件重量500公斤以下。

本发明整个加工过程中，板料10均采用横向运输(即板料按窄边方向运输)，因此，生产线整体纵向尺寸(纵向为工件加工运输方向)较小，集成度高，节省空间。

本发明通过在送料系统和出料系统中分别设置气动装置来驱动送料叉和取料叉，在板料为窄料时，可使炉内容纳多片板料，提高生产节拍，进一步提高生产效率。

本发明生产线使用1000吨液压机，全长20米、宽8米，生产节拍视零件尺寸不同在1.5分钟—6分钟之间，年产值1亿元人民币，每公斤耗电0.1kw以下。

本发明生产线为全自动化生产，仅需4人操作，极大节省人力成本。

本发明生产线可为商用车提供轻量化的零部件，可将3mm以上厚度的普通钢板零件的厚度减小40％—60％，减重40％以上，而且零件价格不提高。

附图说明

图1为本发明高强钢板热成型冲压生产线结构示意图

图2为本发明所述上料系统主视结构示意图

图3为本发明所述上料系统左视结构示意图

图4为本发明所述送料系统主视结构示意图

图5为本发明所述送料系统左视结构示意图

图6为本发明所述加热炉系统主视结构示意图

图7为本发明所述加热炉系统左视结构示意图

图8为本发明所述出料系统主视结构示意图

图9为本发明所述出料系统右视结构示意图

图10为本发明所述中转系统主视结构示意图

图11为本发明所述中转系统左视结构示意图

图12为本发明所述取件系统主视结构示意图

图13为本发明所述取件系统左视结构示意图

图14为本发明多工件加热送取料过程示意图

图中：

1-上料系统；2-送料系统；3-加热炉；4-出料系统；5-中转系统；6-高速压机；7-水冷模具；8-取件系统；

9-板料座；10-板料；11-吸盘组件；12-料车升降伺服电机；13-升降齿轮齿条副；14-升降车；15-升降导轨；16-安装座；17-料车伺服电机；18-运料小车；19-水平导轨；20-料车齿轮齿条副；

21-送料伺服电机；22-气缸联动装置；23-送料滑台；24-托料叉；25-送料底座；26-导轨；27-送料齿轮齿条副；

28-炉体；29-炉盖；30-炉门；31-炉门导轨；32-炉门开合伺服电机；33-链轮链条副；34-炉门封闭气缸；35-炉内托件装置；

36-炉内取料伺服电机；37-出料齿轮齿条副；38-出料导轨；39-出料底座；40-取料叉；41-出料滑台；42-出料托起装置；

43-抓料钩；44-抓料气缸；45-抓料盘升降气缸；46-直线运动模组伺服电机；47-丝杠丝母直线运动装置；48-上行进装置伺服电机；49-抓料盘；50-上行齿轮齿条副；51-上行导轨；52-上行进装置；53-中转支撑架；

54-吸盘；55-取件盘；56-取件盘升降气缸；57-取件齿轮齿条副；58-取件导轨；59-取件车；60-取件伺服电机；61-取件系统支撑架。

具体实施方式

下面结合附图介绍本发明的技术方案

本发明如图1所示，一种热成型高强钢板生产线，按照生产工序依次布置有上料系统1、送料系统2、加热炉3、出料系统4、中转系统5、高速压机6、取件系统8，高速压机6内设有水冷模具7；上料系统1将板料10送放到送料系统2上，送料系统2将板料10送入加热炉3中，板料10加热完成后，出料系统4将已加热的板料10移出加热炉3，到达指定位置，中转系统5将板料10抓起并移送至高速压机6上的水冷模具7中，中转系统5退出后，高速压机6闭合压制，冷却保压后，高速压机6的上滑块升起，取件系统8进入水冷模具7中，将压成的零件取出，放到指定位置。

如图2、图3所示，上料系统包括板料座9、门架、安装座16、吸盘组件11、运料小车18、升降机构、料车水平移动机构；若干数量的板料10由行车准确的放到板料座9上，板料座上有定位机构；吸盘组件11固定在升降机构底部；升降机构连接运料小车18，运料小车18与料车水平移动机构连接，料车水平移动机构安装在安装座16内，安装座16固定在门架上。

升降机构包括升降伺服电机12、升降齿轮齿条副13、升降导轨15以及升降车14，升降车14滑动连接在升降导轨15上，升降伺服电机12通过升降齿轮齿条副13连接升降车14，驱动升降车14沿升降导轨15上下运动，升降导轨15与运料小车18固定连接，吸盘组件11固定在升降车14底部。

料车水平移动装置包括料车伺服电机17、水平导轨19、料车齿轮齿条副20，水平导轨19固定在安装座16内，运料小车18滑动连接在水平导轨19上，料车伺服电机17通过料车齿轮齿条副20连接运料小车18，驱动运料小车18沿水平导轨19移动。

升降伺服电机12通过升降齿轮齿条副13驱动升降车14沿升降导轨15下行，吸盘组件11将板料座9上的板料10吸起后，升降车14上行到预定位置，运料小车18通过由料车伺服电机17、水平导轨19、料车齿轮齿条副20等组成的料车水平移动装置移动到送料系统2上方的指定位置。

如图4、图5所示，送料系统2位于上料系统1下方，用于将由上料系统运送来的板料10输送至加热炉3内。送料系统2包括送料底座25、送料伺服电机21、送料滑台23、导轨26、送料齿轮齿条副27、气缸联动装置22、托料叉24；导轨26固定在送料底座25上，送料滑台23滑动连接在导轨26上，送料伺服电机21通过送料齿轮齿条副27连接送料滑台23，驱动送料滑台23沿导轨26移动；一对气缸联动装置22平行安装在送料滑台23上，托料叉24铰接在气缸联动装置上，托料叉24可在气缸联动装置驱动下在竖直平面内转动一定角度。

气缸联动装置22包括驱动气缸、下连接块、连接杆、上连接块，驱动气缸水平固定在送料滑台23上，气缸轴连接下连接块，连接杆两端分别于上、下连接块铰接，上连接块固定在托料叉24端部。

当上料系统吸盘11释放板料10到托料叉24上，气缸联动装置驱动托料叉24逆时针转动3度，使托料叉向上翘起，送料伺服电机21启动，通过齿轮齿条副27驱动送料滑台23沿导轨移动，通过托料叉25将板料10送入加热炉3内；然后气缸联动装置驱动托料叉顺时针转动，托料叉回到原水平位，使板料10留置在放料平台35上，送料伺服电机21驱动送料滑台退回，前炉门关闭，完成送料。

如图6、图7所示，加热炉3包括炉体28、炉盖29、炉门30、炉内托件装置35；前、后炉门30分别由前、后炉门开合机构控制开合，前、后炉门开合机构分别安装在前、后门形架上，炉门30通过炉门封闭气缸34与炉体28密封连接，炉内托件装置35安装在炉体28内。

炉门开合机构包括炉门开合伺服电机32、炉门链轮链条副33、炉门导轨31，炉门开合伺服电机32固定在门形架横梁上，炉门开合伺服电机32通过炉门链轮链条副33连接炉门架，炉门30通过炉门架连接炉门导轨31，炉门导轨31竖直固定在门形架立柱上。

炉体28的骨架由型钢焊接而成，底板是40毫米的钢板，四周用轻制耐火砖砌成，中部由耐高温保温棉填充。炉内托件装置35是由多个碳化硅型材组成。炉盖29骨架是轻质型钢(自制的热成型高强钢板)焊接，里面充填耐高温保温棉。

加热炉3采用电加热方式，炉内充氮气保护。

如图8、图9所示，出料系统4包括出料滑台41、出料伺服电机36、出料齿轮齿条副37、出料导轨38、取料叉40、出料底座39、出料托起装置42，出料导轨38固定在出料底座39上，出料滑台41滑动连接在出料导轨38上，出料伺服电机36通过出料齿轮齿条副37连接出料滑台41；一对出料托起装置42平行安装在出料滑台41上，取料叉40铰接在出料托起装置42上，取料叉40可在出料托起装置42驱动在竖直平面内转动一定角度。

出料托起装置42包括驱动气缸、下连接块、连接杆、上连接块，驱动气缸水平固定在出料滑台41上，气缸轴连接下连接块，连接杆两端分别于上、下连接块铰接，上连接块固定在取料叉40端部。

当后炉门30开启后，出料车41在出料伺服电机36驱动下沿出料导轨38移动，使取料叉40进入加热炉内。出料托起装置使去料叉40顺时针转动一定角度，将炉内板料托起，然后取料叉40退出，到达预定位置，出料托起装置使去料叉40逆时针转动回到原水平位。

如图10、图11所示，中转系统5位于出料系统4上方，用于将出料系统取出的板料10抓起并移送入高速压机6的水冷模具7中；中转系统5包括抓料盘49、抓料盘升降气缸45、抓料钩43、抓料气缸44、直线运动模组伺服电机46、丝杠丝母直线运动模组47、上行进装置52、上行导轨51、上行进装置伺服电机48、中转支撑架53；多个抓料钩43通过抓料气缸44固定在抓料盘49底部，抓料盘49固定在抓料盘升降气缸45底部，抓料盘升降气缸45固定在丝杠丝母直线运动模组47上，丝杠丝母直线运动模组47通过直线运动模组伺服电机46驱动；上行导轨51固定在中转支撑架53横梁上，上行进装置52滑动连接在上行导轨51上，上行进装置伺服电机48通过上行齿轮齿条副50连接上行进装置52，驱动上行进装置52沿上行导轨51上下移动。

抓料盘升降气缸45带动抓料盘49下行到指定位置，抓料气缸44驱动抓料钩(多个)43，将板料抓紧，抓料盘升降气缸45上行，直线运动模组伺服电机46驱动丝杠丝母直线运动模组，使抓料盘49快速前行。同时上行进装置伺服电机48通过上行齿轮齿条副50带动上行进装置52沿上行导轨51快速上移。直至抓料盘49到达高速压机水冷模具7内的指定位置，抓料钩43松开，板料10落入水冷模具7中，抓料盘49迅速退出压机。

高速压机6快速闭合，保压冷却10-20秒(视板料厚度而定)后，高速压机6上滑块升起，完成成型淬火。

如图12、图13所示，取件系统7包括吸盘54、取件盘55、取件盘升降气缸56、取件齿轮齿条副57、取件导轨58、取件车59、取件伺服电机60、取件系统支撑架；多个吸盘54固定在取件盘55底部，取件盘55固定在取件盘升降气缸56底部，取件盘升降气缸56固定在取件车59上，取件车59滑动连接在取件导轨58上，取件导轨58固定在取件系统支撑架横梁上，取件伺服电机60通过取件齿轮齿条副57连接取件车59，驱动取件车59沿取件导轨58移动。

零件压制完毕后，取件车59在取件伺服电机60驱动下沿取件导轨58移动，进入水冷模具7中，取件盘升降气缸56下行，吸盘54接触工件，并将工件吸住，取件盘升降气缸56上行，取件车59返回，释放工件到指定码放位置，然后生产线进入下一工作循环。

如图14所示，当板料为窄料时，加炉内可容纳多片板料，工作原理为：

1.送料入炉：前炉门开启，送料叉24入炉到a位，如图中状态(1)；送料叉24顺时针下转至水平位置，如图中状态(2)，完成放料；

2.炉内推料：送料叉24前行到b位，如图中状态(3)；送料叉逆时针上转将炉内全部料片托起，如图中状态(4)；然后拖着全部板料前行到c位，如图中状态(5)；送料叉24顺时针下转至水平位置，放下全部板料，然后送料叉24退回加热炉外，送料叉退出，如图中状态(6)；

前炉门关闭，板料加热；

3.取料出炉：后炉门开启，取料叉40入炉到c位，如图中状态(7)；去料叉逆时针上转将目标板料托起，然后拖着板料退出，如图中状态(8)。

以上全部过程由控制系统prc进行自动控制，可根据需要编程，增减动作，调整节拍、速度。各过程均有可靠的反馈监测装置，生产过程稳定可靠。

以下介绍本发明的工作过程：

整个加工过程中，板料10均采用横向运输(即板料按窄边方向运输)，因此，生产线整体纵向尺寸(纵向为工件加工运输方向)较小，集成度高，节省空间。

上料系统1将板料10送放到送料系统2上，送料系统2将板料10送入加热炉3中，温度到达900℃，并适时保温后，出料系统4将已加热的板料10移出加热炉3，到达指定位置，中转系统5将板料10抓起并移送至高速压机6上的水冷模具7中，中转系统退出后，高速压机6闭合压制，冷却保压7—10秒后，高速压机6的上滑块升起，取件系统8进入模具7中，将压成的零件取出，放到指定位置。

此生产线可加工最大零件尺寸为3.5米×1.6米×0.25米，板料厚度20毫米以下，零件抗拉强度可达1200gp以上，硬度hrc40以上，马氏体组织达97％以上，零件重量500公斤以下。