CN108202226A - 一种铝镁合金板料温热成形生产线及其生产工艺 - Google Patents

一种铝镁合金板料温热成形生产线及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铝镁合金板料温热成形生产线,主要包括:开卷线单元,落料堆垛单元,取冷料单元,进料单元,加热炉单元,出料单元,压机单元,激光切割单元和抛丸涂油单元,每个单元都由各自的PLC控制***进行控制,各单元的PLC控制***通过过程现场总线与生产线主站PLC控制***相连。生产工艺包括开卷、落料、拆垛、打标、送料入炉、加热固溶处理、快速出炉、压机上料、冲压淬火、下料、切割和涂油。本发明对生产线的配置进行了优化,增强了生产过程的连续性,并提高了生产效率其自动化程度;同时减少了能量损失,节约生产成本。

Description

一种铝镁合金板料温热成形生产线及其生产工艺
技术领域
本发明涉及高强度铝、镁合金等轻质金属板材温热冲压成形领域,尤其涉及一种铝镁合金板料温热成形生产线及其生产工艺。
背景技术
随着社会发展,安全、节能、环保已成为制造业发展的主题,轻量化成为了现代结构设计的主流趋势,其中,车身轻量化对减轻汽车整车重量、提高整车燃油经济性和节能环保至关重要。使用轻量化材料是实现车身轻量化的有力途径。由于铝、镁合金板材的强度和普通钢板类似,但其比重只有钢板的三分之一,因此大量使用铝、镁合金作为车身材料具有较为优良的发展前景。
与传统的作为车身材料的钢板相比,铝、镁合金的塑性较差,在常温下难以成形。为了提高铝、镁合金板的成形性能,则需要采用温热成形工艺。目前常见的温热成形工艺方法包括:HFQ(固溶处理-成形-淬火一体化方法)和等温成形方法。温热成形技术是通过把高强度铝、镁合金(如7000/6000/5000系铝合金、AZ31等镁合金)等轻质金属板材加热到一定成形温度(200-600℃),保证材料在该温度下能获得较好的延伸率,而后快速送至模具内进行冲压成形,获得具有高强度、小回弹的金属冲压件。在温热成形过程中,铝、镁合金板的塑性增强,成形性能提升,同时在较高的温度下,板料会产生应力松弛,降低回弹,可提高成形精度。
申请号为201310241524.5及申请号为201410223778.9的发明专利提出了提高铝合金薄板拉伸性能的形变热处理方法,仅简单的提出了一种铝合金薄板的形变热处理方法,对具体的工作对象及设备并未明确提出。申请号为201210283191.8及申请号为200920171022.9的专利提出了用于刚强度钢板冲压成形的生产线,其特点都是实现的高效稳定的连续化高强度钢板生产线,但并不能完全适用于高强度铝、镁合金的温热成形生产。
针对上述技术现状,国内外目前还没有出现过典型的适合高强度铝、镁合金大规模生产的温热成形的生产线。因此需要针对高强度铝、镁合金的温热成形生产设计一套完整的生产线,同时,如何优化生产线各环节的合理布局,实现生产线的自动化运转是亟待解决的问题。
发明内容
根据上述提出的技术问题,而提供一种铝镁合金板料温热成形生产线及其生产工艺。本发明主要通过开卷、落料堆垛、取冷料、进料、加热、出料、压机、激光切割和抛丸涂油这一系列单元之间的配合对铝镁合金板材加工,各单元广泛采用旋转结构,从而实现高强度铝、镁合金温热成形车身件的连续生产。
本发明采用的技术手段如下:
一种铝镁合金板料温热成形生产线,主要包括:开卷线单元,落料堆垛单元,取冷料单元,进料单元,加热炉单元,出料单元,压机单元,激光切割单元和抛丸涂油单元,每个单元都由各自的PLC控制***进行控制,各单元的PLC控制***通过过程现场总线与生产线主站PLC控制***相连,其特征在于,
所述取冷料单元主要由冷料箱、取冷料旋转装置和打标机组成,所述取冷料旋转装置可绕Z轴旋转,其上的取冷料机械手可沿Z轴移动,所述打标机带有料片检测***;
所述进料单元主要由进料旋转基座、进料机械手组成,所述旋转基座可绕Z轴旋转,所述进料机械手可沿X、Z轴移动;
所述加热炉单元主要由滑环结构、滑轨和多层分体式旋转加热炉组成;
所述出料单元和所述进料单元具有相同的结构,主要由出料旋转基座和出料机械手组成。
进一步地,所述压机单元主要由上料压机机械手、下料压机机械手、高速压机、模具和成形件料箱组成,所述模具内设有用于满足等温/差温成形要求的冷却管道或加热管道。
进一步地,所述多层分体式旋转加热炉是由多个炉体组成的封闭、环状排布式结构,所述炉体的个数为3-10个,其中,各炉体可绕旋转中心沿所述滑轨进行360度循环运动;所述炉体为多层炉箱结构,所述炉箱为2-10层。
本发明还公开了一种铝镁合金板料温热成形生产工艺,采用上述的铝镁合金板料温热成形生产线进行生产,其特征在于包括如下步骤:
S1、铝镁合金板料由开卷线单元开卷送至落料堆垛单元;
S2、所述落料堆垛单元根据生产需要落料、堆垛,并将铝镁合金板料送至取冷料单元的冷料箱中;
S3、铝镁合金板料经所述取冷料单元的取冷料旋转装置由所述取冷料单元运送至进料单元;
S4、所述取冷料单元根据生产需要对铝镁合金板料进行打标;
S5、置于所述进料单元的进料机械手上的铝镁合金板料随着进料旋转基座旋转一定角度使所述铝镁合金板料转至便于放入和取出的方向,再通过进料机械手送入加热炉单元的多层分体式旋转加热炉中;
S6、铝镁合金板料经加热至450-600℃,保温进行固溶处理后通过出料单元的出料机械手快速出炉,且快速送至压机单元;
S7、所述压机单元的上料压机机械手抓取铝镁合金板料,将其快速准确的放入模具后,退出压机工作区;
S8、测温***确保温度到达指定范围后,高速压机快速下行,对铝镁合金板料进行冲压成形,同时进行冷模/温模具淬火,而后高速压机快速回程;
S9、所述压机单元的下料压机机械手进入工作区,抓取成形板料后退出压机工作区,将成形件送至激光切割单元,对成形件进行切边加工;
S10、在抛丸涂油单元对成形件进行喷丸处理及涂油处理。
进一步地,所述步骤S6中,所述多层分体式旋转加热炉对铝镁合金板料进行加热,其加热速度不小于2℃/s,加热至450-600℃保温20-60min。
进一步地,所述步骤S6中,所述出料机械手将铝镁合金板料从所述多层分体式旋转加热炉中转运至压机单元的时间不多于10s。
进一步地,所述步骤S8中,通过测温***对铝镁合金板料进行测温,待温度降至150℃以下时进行冲压,冲压时间少于0.15s,其中,高速压机总合模力8000KN,最大开口高度1800mm,滑块闭合速度大于700mm/s,高速压机最低工作速度为46mm/s,模具内部设有用于满足等温/差温成形要求的冷却管道或加热管道。
本发明实现了铝、镁合金板料温热成形的工业化大规模生产,优化了生产线的布局,增强了生产过程的连续性,并提高了生产效率及其自动化程度,同时减少了能量损失,节约生产成本,可广泛推广。
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,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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是本发明生产线的主要设备布局构成的示意图。
图2是本发明生产线的工艺流程图。
图3是本发明生产线的多层分体式旋转加热炉示意图。
图中:1、开卷线单元;2、落料堆垛单元;3、取冷料单元;4、进料单元;5、加热炉单元;6、出料单元;7、压机单元;8、激光切割单元;9、抛丸涂油单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
如图1所示,一种铝镁合金板料温热成形生产线,主要包括:开卷线单元1,落料堆垛单元2,取冷料单元3,进料单元4,加热炉单元5,出料单元6,压机单元7,激光切割单元8和抛丸涂油单元9。
所述取冷料单元3主要由冷料箱、取冷料旋转装置和打标机组成,所述取冷料旋转装置可绕Z轴旋转,其上的取冷料机械手可沿Z轴移动,所述打标机带有料片检测***;
所述进料单元4主要由进料旋转基座、进料机械手组成,所述旋转基座可绕Z轴旋转,所述进料机械手可沿X、Z轴移动;
如图3所示,所述加热炉单元5主要由滑环结构、滑轨和多层分体式旋转加热炉组成;所述多层分体式旋转加热炉是由多个炉体组成的封闭、环状排布式结构,所述炉体的个数为3-10个,其中,各炉体可绕旋转中心沿所述滑轨进行360度循环运动;所述炉体为多层炉箱结构,所述炉箱为2-10层,为满足连续、大规模工艺生产节拍需求,可通过增加或者减少炉体及炉层数量来实现最优调整。
所述出料单元6和所述进料单元4具有相同的结构,主要由出料旋转基座和出料机械手组成。
所述压机单元7主要由上料压机机械手、下料压机机械手、高速压机、模具和成形件料箱组成,所述模具内设有用于满足等温/差温成形要求的冷却管道或加热管道。
每个单元都由各自的PLC控制***进行控制,可实现独立控制,亦可通过过程现场总线与生产线主站PLC控制***相连,实现整体自动化控制。
如图2所示,本发明还公开了一种铝镁合金板料温热成形生产工艺,采用上述的铝镁合金板料温热成形生产线进行生产,包括如下步骤:
S1、铝镁合金板料由开卷线单元1开卷送至落料堆垛单元2;
S2、所述落料堆垛单元2根据生产需要落料、堆垛,并将经过裁切后获得合适尺寸的铝镁合金板料送至取冷料单元3的冷料箱中;
S3、所述取冷料单元3的取冷料旋转装置得到信号,将铝镁合金板料经由所述取冷料单元3运送至进料单元4,置于进料机械手上;
S4、所述取冷料单元3根据生产需要对铝镁合金板料进行打标;
S5、置于所述进料单元4的进料机械手上的铝镁合金板料随着进料旋转基座旋转一定角度(为节省场地,在实际操作中,通常将取冷料单元3和进料单元4并列布置,通过进料旋转基座旋转90-180°)使所述铝镁合金板料转至便于放入和取出的方向,再通过进料机械手送入加热炉单元5的多层分体式旋转加热炉中;
S6、铝镁合金板料经加热至450-600℃,保温进行固溶处理后通过出料单元6的出料机械手快速出炉,且快速送至压机单元7;其中,所述多层分体式旋转加热炉对铝镁合金板料进行加热,其加热速度不小于2℃/s,加热至450-600℃保温20-60min。所述出料机械手将铝镁合金板料从所述多层分体式旋转加热炉中转运至压机单元7的时间不多于10s。
S7、所述压机单元7的上料压机机械手抓取铝镁合金板料,将其快速准确的放入模具后,退出压机工作区;
S8、测温***确保温度到达指定范围后,高速压机快速下行,对铝镁合金板料进行冲压成形,同时进行冷模/温模具淬火,而后高速压机快速回程;其中,通过测温***对铝镁合金板料进行测温,待温度降至150℃以下时进行冲压,冲压时间少于0.15s,其中,高速压机总合模力8000KN,最大开口高度1800mm,滑块闭合速度大于700mm/s,高速压机最低工作速度为46mm/s,模具内部设有用于满足等温/差温成形要求的冷却管道或加热管道。
S9、所述压机单元7的下料压机机械手进入工作区,抓取成形板料后退出压机工作区,将成形件送至激光切割单元8,对成形件进行切边加工;
S10、在抛丸涂油单元9对成形件进行喷丸处理及涂油处理。
以上,通过调整各个单元装置的运行节拍,以保证整体的生产节拍,最终实现最优调整。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种铝镁合金板料温热成形生产线,主要包括:开卷线单元(1),落料堆垛单元(2),取冷料单元(3),进料单元(4),加热炉单元(5),出料单元(6),压机单元(7),激光切割单元(8)和抛丸涂油单元(9),每个单元都由各自的PLC控制***进行控制,各单元的PLC控制***通过过程现场总线与生产线主站PLC控制***相连,其特征在于,
所述取冷料单元(3)主要由冷料箱、取冷料旋转装置和打标机组成,所述取冷料旋转装置可绕Z轴旋转,其上的取冷料机械手可沿Z轴移动,所述打标机带有料片检测***;
所述进料单元(4)主要由进料旋转基座、进料机械手组成,所述旋转基座可绕Z轴旋转,所述进料机械手可沿X、Z轴移动;
所述加热炉单元(5)主要由滑环结构、滑轨和多层分体式旋转加热炉组成;
所述出料单元(6)和所述进料单元(4)具有相同的结构,主要由出料旋转基座和出料机械手组成。
2.根据权利要求1所述的铝镁合金板料温热成形生产线,其特征在于,所述压机单元(7)主要由上料压机机械手、下料压机机械手、高速压机、模具和成形件料箱组成,所述模具内设有用于满足等温/差温成形要求的冷却管道或加热管道。
3.根据权利要求1所述的铝镁合金板料温热成形生产线,其特征在于,所述多层分体式旋转加热炉是由多个炉体组成的封闭、环状排布式结构,所述炉体的个数为3-10个,其中,各炉体可绕旋转中心沿所述滑轨进行360度循环运动;所述炉体为多层炉箱结构,所述炉箱为2-10层。
4.一种铝镁合金板料温热成形生产工艺,采用权利要求1-3任意一项权利要求所述的铝镁合金板料温热成形生产线进行生产,其特征在于包括如下步骤:
S1、铝镁合金板料由开卷线单元(1)开卷送至落料堆垛单元(2);
S2、所述落料堆垛单元(2)根据生产需要落料、堆垛,并将铝镁合金板料送至取冷料单元(3)的冷料箱中;
S3、铝镁合金板料经所述取冷料单元(3)的取冷料旋转装置由所述取冷料单元(3)运送至进料单元(4);
S4、所述取冷料单元(3)根据生产需要对铝镁合金板料进行打标;
S5、置于所述进料单元(4)的进料机械手上的铝镁合金板料随着进料旋转基座旋转一定角度使所述铝镁合金板料转至便于放入和取出的方向,再通过进料机械手送入加热炉单元(5)的多层分体式旋转加热炉中;
S6、铝镁合金板料经加热至450-600℃,保温进行固溶处理后通过出料单元(6)的出料机械手快速出炉,且快速送至压机单元(7);
S7、所述压机单元(7)的上料压机机械手抓取铝镁合金板料,将其快速准确的放入模具后,退出压机工作区;
S8、测温***确保温度到达指定范围后,高速压机快速下行,对铝镁合金板料进行冲压成形,同时进行冷模/温模具淬火,而后高速压机快速回程;
S9、所述压机单元(7)的下料压机机械手进入工作区,抓取成形板料后退出压机工作区,将成形件送至激光切割单元(8),对成形件进行切边加工;
S10、在抛丸涂油单元(9)对成形件进行喷丸处理及涂油处理。
5.根据权利要求4所述的铝镁合金板料温热成形生产工艺,其特征在于,所述步骤S6中,所述多层分体式旋转加热炉对铝镁合金板料进行加热,其加热速度不小于2℃/s,加热至450-600℃保温20-60min。
6.根据权利要求4所述的铝镁合金板料温热成形生产工艺,其特征在于,所述步骤S6中,所述出料机械手将铝镁合金板料从所述多层分体式旋转加热炉中转运至压机单元(7)的时间不多于10s。
7.根据权利要求4所述的铝镁合金板料温热成形生产工艺,其特征在于,所述步骤S8中,通过测温***对铝镁合金板料进行测温,待温度降至150℃以下时进行冲压,冲压时间少于0.15s,其中,高速压机总合模力8000KN,最大开口高度1800mm,滑块闭合速度大于700mm/s,高速压机最低工作速度为46mm/s,模具内部设有用于满足等温/差温成形要求的冷却管道或加热管道。
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