用於預成形板的退火的系統和方法
2023-05-09 12:29:01
專利名稱：用於預成形板的退火的系統和方法
技術領域：
本發明涉及用於預成形板的退火的系統和方法。
背景技術：
退火是應用於材料的熱處理，其意圖改變材料特性，諸如強度和硬度。退火通常通過將對象材料加熱到材料的再結晶溫度之上、保持所選擇的溫度持續一段時間、以及隨後冷卻而執行。退火通常用於改進材料的延展性，釋放內部應力，通過使材料的結構更均一而精化材料的結構，以及改進材料的冷工作特性。取決於對象材料，在加熱階段之後，可以允許材 料慢慢地冷卻到環境條件，或通過將其在流體中淬火而更快地冷卻。在退火過程之後，材料通常足夠軟，用於進一歩成型、成形或衝壓。將坯件板衝壓到期望形狀可以通過一系列階段實現。經常地，衝壓操作生產的最終形狀以及生產率被板承受變形而不產生分裂和撕裂的能力所限。退火可以在這樣的多階段衝壓過程期間使用，以去除應變硬化作用和恢復部分成形的板(也叫作，預成形件)的延展性，以便為形成為期望的最終形狀而準備板。
發明內容
一種用於使可成形板退火的系統，包括衝壓機，該衝壓機配置為使用第一模具和第二模具使板預成形。系統還包括傳送裝置，該傳送裝置配置為接合預成形板和從衝壓機傳送板。傳送裝置包括加熱元件，所述加熱元件配置為使預成形板退火。在第一模具從板脫離之後而板被第二模具支撐時，加熱元件在衝壓機中使預成形板退火。傳送裝置可以包括ー組支柱，所述支柱配置為接合預成形板和將板保持為抵靠第ニ模具。傳送裝置可以還包括可操作地連接到支柱中的至少ー個的至少ー個吸盤。在這樣的情況下，所述至少ー個吸盤可以配置為當預成形板正被加熱元件退火時接合和保持預成形板，以及被配置用於從衝壓機傳送板。第二模具包括夾緊機構，所述夾緊機構配置為，當預成形板正被加熱元件退火時，相對於第二模具保持傳送裝置。加熱元件可以配置為感應線圈，所述感應線圈適於當預成形板正被退火時產生電磁力。電磁力可以用於在預成形板的退火期間將預成形板壓靠第二模具。第一模具可以包括ー組端部止擋部，所述端部止擋部配置為，當預成形板正被加熱元件退火時，接合傳送裝置和相對於第二模具保持傳送裝置。該系統可以還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置配置為在預成形板的退火期間冷卻第ニ模具。另外，該系統可以包括用於加熱元件的柔性配線和用於預成形板的柔性冷卻劑供應管線。這樣的柔性配線和柔性冷卻劑供應管線可以可操作地連接到傳送裝置。傳送裝置可以配置為線性傳送機構、機器人臂和臺架式機器人中的ー種。另外，傳送裝置可以通過控制器調節。
還提供了一種處理可成形板的方法和ー種在多階段衝壓操作中處理預成形板的方法，每ー個使用所披露的系統。本發明的上述特徵和優勢及其他特徵和優勢將從用於實施本發明的最佳模式的以下詳細描述並連同附圖而顯而易見。
圖I是用於使可成形板退火的系統的示意圖，所述系統包括衝壓機和傳送裝置，其中，該傳送裝置被遞送以使預成形板退火；圖2是圖I所示系統的示意圖，所示的傳送裝置接合預成形板以及使預成形板退火；
圖3是圖I所示系統的示意圖，衝壓機的下模具被示出將傳送裝置與夾緊機構接合；圖4是圖I所示系統的示意圖，所示的傳送裝置將經退火的預成形板從衝壓機取出；和圖5是示出用於衝壓金屬板材的方法的流程圖。
具體實施例方式參考附圖，其中相同的元件在多幅圖中用相同的附圖標記指出，圖1-4示出用於使預成形板(也叫作，預成形件)12退火的系統10。系統10包括衝壓機14。衝壓機14布置為用於由可成形板(諸如，板材坯件)預成形期望的形狀，以由此將坯件轉變為預成形件12。因此配置為，衝壓機14可以是多階段衝壓操作中的初始階段或中間階段的一部分，所述衝壓操作被設計為由板材坯件形成期望的最終形狀。壓機14包括第一或上成形模具16和第二或下成形模具18。為了由板材坯件產生期望的預成形件12，板材坯件被定位在成形模具16和18之間，上成形模具用於使坯件壓靠下成形模具。如所預想的，預成形件12可以來自任何可成形的賤金屬(base metal)，諸如，鋼、招、續或欽。系統10還包括傳送裝置20，其配置為接合預成形件12和傳送來自衝壓機14的預成形件。如圖1-4所示，傳送裝置20包括機械臂末端(end-of-arm)設備21，該設備將兩個加熱元件22併入。加熱元件22配置為在衝壓機14中對預成形件12進行退火，同時預成形件保留在下模具18中。雖然示出兩個加熱元件22，但可以使用任何數量的加熱元件，以便對如所需的預成形件12的大面積或小面積進行退火。雖然板材坯件在上面被描述為在衝壓機14中部分地成形井隨後被傳送至下一成形階段，但預成形件12也可以在衝壓機14中成形，經由加熱元件22退火，隨後在同一衝壓機14中被壓成最終形態。每ー個加熱元件22配置為，在第一模具16與預成形件脫離之後而預成形件被第ニ模具18支撐時，被激活以在衝壓機14中對預成形件12進行退火。如所示的，加熱元件22可以是電氣裝置，其可以以磁場形式儲存能量，所述磁場由穿過其中的電流產生。加熱元件22可以配置為感應線圈，所述感應線圈使用由導電材料(諸如，銅)形成的管，其中，每ー個導電線圈配置為，當電流穿過線圈時產生電磁力，以對預成形件12進行退火。感應線圈加熱元件22通常由銅管制造，所述銅管配置形狀為與需要退火的預成形件12互補。大體上，當電流施加到銅管的壁時，冷卻劑經過線圈，以防止銅管熔化。被施加的電流通常是在某一預定頻率下的交流電流，所述電流由外部電源(未示出)提供並被柔性配線傳送至感應器，而冷卻劑由柔性冷卻劑供應管線傳送。用於線圈的柔性配線和柔性冷卻劑供應管線兩者均附連到傳送裝置20。配線和冷卻劑供應管線的柔性特性，在多階段衝壓操作期間，促使傳送裝置20相對於壓機14重新定位。柔性配線和冷卻劑供應管線可以被包束至管道23中，該管道可以繼而被安裝在傳送裝置20上，如圖1-4所示的。外部電源提供的並經過感應線圈加熱元件22的電流在線圈中產生磁場。因為預成形件12導電，產生在感應線圈中的磁場在預成形件中感生出相反磁場。這兩個相反磁場相互作用，以產生排斥的電磁力。在預成形件12中感應的磁場在預成形件中產生渦流，所述渦流作為熱能消散，其繼而導致預成形件的溫度升高，因此使預成形件的微觀結構退火。作為副作用，相反磁場產生的電磁力趨於將感應線圈加熱元件22從周圍結構(包括預成形件12)排斥開。然而，預成形件12常常是相對柔性的結構，特別是如果由諸如鋁這樣的材料的板材形成吋。因此，如果預成形件沒有被足夠地支撐，預成形件12可以在加 熱元件22產生的電磁力的作用下撓曲或屈服。預成形件12的這樣的撓曲可以改變特定加熱元件22和預成形件的傾向於被退火的區域之間的相對間隔，以及不利地影響來自加熱元件的熱效應的穿透深度。在退火過程期間預成形件12的撓曲可以還引起預成形件的永久變形，和增加最終衝壓後形狀的尺寸變化。根據系統10的實施例，當預成形件12正被退火時，加熱元件22產生的電磁力可以足以使預成形件壓靠並保持靠在第二模具18上。因此，電磁力可以用於作用於預成形件，以便使預成形件壓靠第二模具18。為了在預成形件12的退火期間利用加熱元件22產生的電磁力，傳送裝置20特徵在于堅固的結構，以當被電磁力作用時限制它的折曲。加熱元件22可以另外與傳送裝置20 —起整體地配置，以限制加熱元件相對於傳送裝置的偏離。此外，雖然傳送裝置20配置為在多階段衝壓操作期間相對於壓機14運動或重新定位，但傳送裝置剛性地安裝在它的相關聯的支撐件(未示出)中。傳送裝置20的這樣的剛性安裝傾向於減少傳送裝置相對於第二模具18的偏離。傳送裝置20可以另外通過特別配置的裝置而與預成形件12牢固地接合。如圖1-4所示，傳送裝置20可以包括支柱24，所述支柱配置為接合預成形件12和將預成形件保持為抵靠第二模具18。如還在圖1、2和4中示出的，傳送裝置20還包括吸盤26，所述吸盤可操作地連接到支柱24。每ー個吸盤26配置為，當預成形板正被加熱元件22退火時，接合和保持預成形件12。另外，吸盤26配置為用於將經退火的預成形件12從衝壓機14傳送至衝壓操作的下ー階段(圖4中示出)。如圖2所示，第一模具16可以包括一組端部止擋部28。該組端部止擋部28配置為，當預成形件12正被加熱元件22退火時，接合傳送裝置20和相對於第二模具18保持傳送裝置。該組端部止擋部28可以當傳送裝置20不夠堅固或它的安裝不夠剛性時特別有用，以阻止在退火期間其相對於預成形件12的顯著偏離。該組端部止擋部28可以配置為在預成形件12的退火期間從第一模具16收回，以便將傳送裝置20相對於第二模具18保持在位。如圖3所示，第二模具可以包括夾緊機構30。該夾緊機構30配置為，當預成形板12正被加熱元件22退火時，相對於第二模具18保持傳送裝置20。夾緊機構30可以配置為通過機電或液壓伺服裝置(未示出)來接合傳送裝置20，以便將傳送裝置相對於第二模具18保持在位。傳送裝置20可以配置為線性傳送機構，如圖1、2和4所示，通常用在傳送衝壓生產線中的機械人臂(未示出)，或配置為臺架式機器人(圖3中示出)。臺架式機器人是笛卡爾坐標エ業機器人，其配置為沿直線操作，而不是沿三個主控制軸線旋轉。如圖1-4中的每ー個所示，傳送裝置20由控制器32調節，用於在衝壓操作的兩個階段之間傳送預成形件12。控制器32可以被另外編程，以調節加熱元件22的激活、該組端部止擋部28從第一模具16的收回、和/或傳送裝置20與夾緊機構30的接合。可以提供第二模具18的輔助冷卻，以便抵消在預成形件12的所述退火期間被第ニ模具吸收的能量。這樣的輔助冷卻可以經由專用的冷卻噴嘴34實現，如圖2所示。冷卻噴嘴34可以配置為提供第二模具18的空氣或流體冷卻。圖5描述了處理可成形板的方法40。方法40此處關於用於使可成形板退火的系 統10描述，如圖1-4所示。該方法開始於框42，在框42處，可成形板被插入到第一壓機中，如圖1-4中的衝壓機14所示，井隨後行進至框44。在框44中，該方法包括在衝壓機14中使板在第一模具16和第二模具18之間預成形，以及因此產生預成形件12。從框44，該方法前進至框46，在框46中，方法包括使第一模具16從預成形件12脫離。在框46之後，該方法行進至框48，在此處，方法包括將預成形件12與傳送裝置20接合而同時通過第二模具18支撐預成形件。在框48中，該方法可以還包括通過支柱24使預成形件12保持為抵靠第二模具18，該支柱24可以包括吸盤26。可替換地，相對於第二模具18保持傳送裝置20可以經由夾緊機構30完成。在框48之後，在框50中，該方法包括，經由加熱元件22在第一壓機(示出為衝壓機14)中對預成形件12進行退火。在框50中，該方法可以包括通過電磁力使預成形件12壓靠第二模具18，所述電磁力由加熱元件22產生。在框50中，該方法可以還包括，通過具有吸盤26的支柱24使預成形件12保持為抵靠第二模具18，以及可以還包括經由ー組端部止擋部28相對於第二模具保持傳送裝置20。在框50之後，該方法行進至框52，在此處，方法包括，使用傳送裝置20將預成形件12從第一壓機中，即衝壓機14中，取出。該方法隨後前進至框54，在框54中，方法包括使用傳送裝置20將預成形件12傳送至衝壓操作的下一階段的第二壓機(未示出)。框52中預成形件12的取出和框54中預成形件的傳送可以通過吸盤26實現。儘管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的範圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種用於對可成形板退火的系統，該系統包括 衝壓機，具有第一模具和第二模具，所述第一和第二模具配置為使所述板預成形；和 傳送裝置，配置為接合預成形板和從衝壓機傳送該板，所述傳送裝置具有加熱元件，所述加熱元件配置為使預成形板退火； 其中，在第一模具從板脫離之後而板被第二模具支撐時，加熱元件在衝壓機中使預成形板退火。
2.如權利要求I所述的系統，其中，傳送裝置包括支柱，所述支柱配置為接合預成形板和將板保持為抵靠第二模具。
3.如權利要求2所述的系統，其中，傳送裝置還包括可操作地連接到支柱中的至少一個的至少一個吸盤，且其中，所述至少一個吸盤配置為，當預成形板正被加熱元件退火時接合和保持預成形板，以及還配置用於從衝壓機傳送板。
4.如權利要求I所述的系統，其中，第二模具包括夾緊機構，所述夾緊機構配置為，當預成形板正被加熱元件退火時，相對於第二模具保持傳送裝置。
5.如權利要求I所述的系統，其中，加熱元件包括感應線圈，所述感應線圈配置為產生電磁力，且其中，電磁力足以用於當預成形板正被退火時使預成形板壓靠第二模具。
6.如權利要求I所述的系統，其中，第一模具包括一組端部止擋部，所述端部止擋部配置為，當預成形板正被加熱元件退火時，接合傳送裝置和相對於第二模具保持傳送裝置。
7.如權利要求I所述的系統，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置配置為在預成形板的退火期間冷卻第二模具。
8.如權利要求I所述的系統，還包括用於加熱元件的柔性配線和用於預成形板的柔性冷卻劑供應管線，其中，所述柔性配線和所述柔性冷卻劑供應管線可操作地連接到傳送裝置。
9.如權利要求I所述的系統，其中，傳送裝置配置為線性傳送機構、機器人臂和臺架式機器人中的一種，且其中，傳送裝置通過控制器調節。
全文摘要
本發明涉及用於預成形板的退火的系統和方法。用於使可成形板退火的系統，包括衝壓機，配置為使用第一模具和第二模具使板預成形。系統還包括傳送裝置，其配置為接合預成形板和從衝壓機傳送板。傳送裝置包括加熱元件，所述加熱元件配置為使預成形板退火。在第一模具從板脫離之後而板被第二模具支撐時，加熱元件在衝壓機中使預成形板退火。還披露了一種處理可成形板的方法和一種在多階段衝壓機中處理預成形板的方法，每一個使用所述系統。
文檔編號C21D1/26GK102676767SQ20121006167
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優先權日2011年3月11日
發明者J.E.卡斯雷, T.M.李 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司