工件坯的组合的加热和传送的制作方法

1.本公开涉及一种用于在冲压部件的生产中组合加热和传送工件坯的系统和方法。


背景技术：

2.冲压是一种用于从工件坯来成形特定形状的部件的制造过程。冲压通常包括例如冲孔、冲裁、压纹、弯曲、折边和精压的成形操作。冲压过程通常采用机器压机通过用模具使工件坯变形来成形或切割工件坯。将工件冲压成所需形状经常受到工件承受变形而不产生裂缝和撕裂的能力的限制。当工件坯由高强度、低延展性或压制硬化钢制成时，这种担心会进一步加剧。
3.冲压的钢部件的期望形状、强度和刚度通常通过适当的材料微结构促进。经由奥氏体化和淬火热处理过程可以实现所需的材料微结构以及工件的伴随强度和刚度。在奥氏体化期间，材料被加热到其临界温度以上足够长的时间以发生到奥氏体的转变。通过改变用于奥氏体化的温度和/或奥氏体化时间，等温淬火过程可产生不同且期望的微结构。当奥氏体化材料随后被淬火时，材料变硬。淬火通常在温度和足够快的速率下进行，以将奥氏体全部或部分地转变成马氏体。


技术实现要素：

4.成形部件的方法包括从可成形材料提供工件坯。该方法还包括使工件坯与传送装置接合。该方法还包括经由加热所述工件坯而在传送装置中将工件坯奥氏体化以在其中实现奥氏体微结构。该方法还包括使用传送装置将奥氏体化的工件坯传送至成形压机。该方法还包括经由成形压机从奥氏体化的工件坯来成形所述部件。此外，该方法包括对由奥氏体化的工件坯成形的部件进行淬火。
5.传送装置可包括配置成使工件坯奥氏体化的加热元件和配置成在工件坯被奥氏体化时将工件坯保持在传送装置中的至少一个夹持臂。在这种实施例中，在传送装置中将工件坯奥氏体化可以经由加热元件来完成。
6.该方法还可包括在将奥氏体化的工件坯传送至成形压机之后并且在成形所述部件之前经由至少一个夹持臂释放奥氏体化的工件坯。
7.传送装置可包括多个夹持臂。加热元件可以可操作地连接以通过多个夹持臂将电流引导至工件坯。在这种实施例中，加热元件可以可操作地连接到多个夹持臂中的每个，以通过多个夹持臂将电流引导到工件坯，并且可以经由电阻加热来完成使工件坯奥氏体化。
8.加热元件可在预定平面中环绕工件坯而不接触工件坯。在这种实施例中，使工件坯奥氏体化可经由感应加热来完成。加热元件可以包括感应线圈。
9.奥氏体化所述工件坯可包括经由加热元件将工件坯的预定温度维持预定时间段。
10.可成形材料可以是压制硬化钢。预定温度(取决于钢的等级)可以在800℃(1472
°
f)至1000℃(1832
°
f)的范围内。
11.预定时间段可以在5秒至1分钟的范围内，包括对于每毫米的所述工件坯的厚度的
预定时间增加。
12.传送装置可以被配置为线性传送机构、机器人臂和台架机器人中的一者。
13.根据该方法，加热元件和至少一个夹持臂中的每者都可以由可编程电子控制器调节。
14.本公开的另一实施例是使用传送装置的工件坯传送系统，该传送装置具有至少一个夹持臂，该夹持臂被配置成接合、保持、传送和释放工件坯。该传送装置还包括加热元件，该加热元件配置成经由加热工件坯而使工件坯奥氏体化以在其中实现奥氏体微结构。工件坯传送系统还包括电子控制器，该电子控制器被编程为调节加热元件和至少一个夹持臂中的每者。
15.本发明还包括如下方案：方案1. 一种成形部件的方法，所述方法包括：从可成形材料提供工件坯；将所述工件坯与传送装置接合；经由加热所述工件坯在所述传送装置中使所述工件坯奥氏体化，以在其中实现奥氏体微结构；使用所述传送装置将奥氏体化的工件坯传送到成形压机；通过所述成形压机从所述奥氏体化的工件坯来成形所述部件；以及对从奥氏体化的工件坯成形的部件进行淬火。
16.方案2. 根据方案1所述的成形部件的方法，其中，所述传送装置包括加热元件和至少一个夹持臂，所述至少一个夹持臂被配置成当所述工件坯被奥氏体化时将所述工件坯保持在所述传送装置中，并且其中在所述传送装置中使所述工件坯奥氏体化是经由所述加热元件完成的。
17.方案3. 根据方案2所述的成形部件的方法，还包括：在将所述奥氏体化的工件坯传送至所述成形压机之后并且在成形所述部件之前，经由所述至少一个夹持臂释放所述奥氏体化的工件坯。
18.方案4. 根据方案2所述的成形部件的方法，其中：所述至少一个夹持臂包括多个夹持臂；所述加热元件可操作地连接到多个夹持臂中的每个上，以通过所述多个夹持臂将电流引导到所述工件坯，以及经由电阻加热完成使所述工件坯奥氏体化；所述方法还包括通过所述多个夹持臂将电流引导至所述工件坯。
19.方案5. 根据方案2所述的成形部件的方法，其中，所述加热元件在预定平面中环绕所述工件坯，并且其中经由感应加热来完成使所述工件坯奥氏体化。
20.方案6. 根据方案5所述的成形部件的方法，其中，所述加热元件包括感应线圈。
21.方案7. 根据方案2所述的成形部件的方法，其中，使所述工件坯奥氏体化包括：经由所述加热元件将所述工件坯的预定温度维持预定时间段。
22.方案8. 根据方案7所述的成形部件的方法，其中，所述可成形材料是压制硬化钢，并且其中所述预定温度在800℃(1472
°
f)至1000℃(1832
°
f)的范围内。
23.方案9. 根据方案7所述的成形部件的方法，其中，所述预定时间段在5秒至1分钟
的范围内，包括对于每毫米的所述工件坯的厚度的预定时间增加。
24.方案10. 根据方案2所述的成形部件的方法，其中，所述传送装置被配置为线性传送机构、机器人臂和台架机器人中的一者，所述方法还包括：经由电子控制器调节所述加热元件和所述至少一个夹持臂中的每者。
25.方案11. 一种工件坯传送系统，包括：传送装置，其具有：至少一个夹持臂，所述至少一个夹持臂被配置成接合、保持、传送和释放工件坯；以及加热元件，所述加热元件被配置成经由加热所述工件坯而使所述工件坯奥氏体化以在其中实现奥氏体微结构；以及电子控制器，所述电子控制器被编程为调节所述加热元件和所述至少一个夹持臂中的每者。
26.方案12. 根据方案11所述的工件坯传送系统，其中：所述至少一个夹持臂包括多个夹持臂；以及所述加热元件可操作地连接到所述多个夹持臂中的每者以通过所述多个夹持臂将电流引导到所述工件坯，并且配置成经由电阻加热将所述工件坯奥氏体化。
27.方案13. 根据方案11所述的工件坯传送系统，其中，所述加热元件包括感应线圈，所述感应线圈在预定平面中环绕所述工件坯并且被配置成经由感应加热将所述工件坯奥氏体化。
28.方案14. 根据方案11所述的工件坯传送系统，其中，所述电子控制器被附加地编程以经由所述加热元件将所述工件坯的预定温度维持预定时间段。
29.方案15. 根据方案14所述的工件坯传送系统，其中，所述预定温度(取决于钢的等级)是在800℃(1472
°
f)至1000℃(1832
°
f)的范围内。
30.方案16. 根据方案14所述的工件坯传送系统，其中，所述预定时间段是在5秒至1分钟的范围内，包括对于每毫米的所述工件坯的厚度的预定时间增加。
31.方案17. 根据方案11所述的工件坯传送系统，其中，所述传送装置被配置为线性传送机构、机器人臂和台架机器人中的一者。
32.方案18. 一种成形部件的方法，所述方法包括：从可成形材料提供工件坯；将所述工件坯与具有加热元件和至少一个夹持臂的传送装置接合；经由所述至少一个夹持臂保持所述工件坯；经由所述加热元件在所述传送装置中经由加热所述工件坯使所述工件坯奥氏体化，以在其中实现奥氏体微结构；使用所述传送装置将奥氏体化的工件坯传送到成形压机；在将所述奥氏体化的工件坯传送到所述成形压机之后，经由所述至少一个夹持臂释放所述奥氏体化的工件坯；经由所述成形压机从所述奥氏体化的工件坯来成形所述部件；以及对从所述奥氏体化的工件坯成形的部件进行淬火。
33.方案19. 根据方案18所述的成形部件的方法，其中：
所述至少一个夹持臂包括多个夹持臂；所述加热元件可操作地连接以通过所述多个夹持臂将电流引导至所述工件坯，以及经由电阻加热完成使所述工件坯奥氏体化。
34.方案20. 根据方案19所述的成形部件的方法，其中，所述加热元件包括感应线圈，所述感应线圈被配置成在预定平面中环绕所述工件坯，并且其中经由感应加热来完成使所述工件坯奥氏体化。
35.从对用于执行所描述的公开的实施例和最佳模式的以下详细描述结合附图和所附权利要求书，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将是显而易见的。
附图说明
36.图1是根据本公开的部件成形过程的示意性透视图，该过程包括工件坯在传送装置中的奥氏体化和传送到成形压机的组合。
37.图2是具有被配置成保持工件坯的单个夹持臂的传送装置的实施例的示意性特写局部图示。
38.图3是具有被配置成保持工件坯的多个夹持臂的传送装置的一个实施例的示意性特写局部图示，具体地描绘了工件坯的电阻加热。
39.图4是具有被配置成保持工件坯的单个夹持臂的传送装置的实施例的示意性特写局部透视图，具体描绘了经由线圈对工件坯的感应加热。
40.图5是示出在图1-图4中所示的传送装置中采用工件坯的组合的奥氏体化和传送来成形部件的方法的流程图。
具体实施方式
41.参照附图，其中相同的元件始终用相同的附图标记标识，图1详细示出了工件坯10的加工和成形，例如冲压。这种工件坯10经常用于例如金属冲压的制造过程中，以形成特定成形的部件。通常，这种部件从工件坯10在冲压机11中使用冲压工具（例如模具11a和冲头11b）形成，如图1所示。每个工件坯10通常是可成形材料的预切件，例如金属片材，如冷轧钢。用于所述工件坯10的特别合适的材料，尤其是用于制造结构部件的材料，可以是压制可硬化钢(phs)。
42.phs是一种特殊种类的合金钢，其在高成形温度下是可延展的，并且在成品部件中具有高强度。存在多种可商购获得类别的超高强度钢(uhss)，包括phs。另一这种类别的uhss是冷轧马氏体钢(ms)，其具有优异的强度，但在用于在环境温度下成形的延展性方面受限。ms的强度源自经由从高温快速淬火的在盘绕片材钢之前进行的连续退火过程，并且导致主要为马氏体的微结构。uhss通常被分类为具有超过900 mpa的拉伸强度的材料。这些类型的钢经常用于需要高强度的应用中，例如机动车辆的结构部件和增强件。uhss允许这些部件在使用更薄规格材料（gauge material）的同时保持所需的强度。uhss可经由压制硬化（也称为，热冲压或热压成形）来加工，这允许这些钢成形为复杂的形状，而这在常规的冷冲压操作中通常是不太可能实现的。
43.为了生产具有期望的最终形状或轮廓的冲压部件12，工件坯10通常由特定材料
（例如上述phs）的卷14提供，并且具有规定的厚度t。工件坯10通常从phs的卷14切割得到。然后，工件坯10由工件坯传送系统16处理。如图1中所示，工件坯传送系统16包括传送装置18。例如，传送装置18可以被配置为台架机器人（gantry robot）(图1-图2中所示)或线性传送机构(图3-图4中所示)。如图1和图3-图4中所示，传送装置18包括一个或多个夹持臂20，其配置成接合、保持、传送和释放工件坯10。传送装置18还包括加热元件22 (在图1中总体示出)，其配置成经由加热所述工件坯而使工件坯10奥氏体化以在其中获得完全奥氏体微结构。
44.通常，奥氏体化是一种用在铁基金属上的硬化过程，以促进材料的更好的机械性能。具体地，将钢和其他铁合金奥氏体化的目的是将它们转变成所需的形状并为材料提供强度和抗性。钢和铁合金被加热到其临界温度以上的温度被称为奥氏体化温度。通常，对于具有不同合金元素及其量的钢，奥氏体化温度范围变化。在金属被加热到奥氏体区域中之后，然后在水冷模具或其他排热介质中对其进行淬火。通常，一旦达到奥氏体化温度，经由进一步的热处理过程可以获得钢的适当的微结构和全硬度。
45.如图1和图2中所示，加热元件22可包括电源24并由电源供电，所述电源例如一个或多个电池或电容器，其被配置成引导电流通过工件坯10。例如，加热元件22可以配置成经由直接的能量传导（图2-图3）或经由电磁感应（图4）来处理工件坯10。工件坯传送系统16还包括电子控制器26，其被编程以调节加热元件22和夹持臂20中的每者。电子控制器26可包括中央处理单元(cpu)，其被编程以控制包括夹持臂20和加热元件22的传送装置18。电子控制器26包括处理器和有形的非暂时性存储器，其包括在其中被编程的用于操作传送装置18的指令。控制器的存储器可以是参与提供计算机可读数据或处理指令的适当的可记录介质。这种可记录介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。
46.用于电子控制器26的非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘和其他永久存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器(dram)，其可以构成主存储器。这样的指令可以由一个或多个传输介质传输，所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤、以及耦合到计算机的处理器的系统总线的缆线，或者经由无线连接被传输。电子控制器26的存储器还可以包括软盘、硬盘、磁带、另一磁介质、cd-rom、dvd、另一光介质等。电子控制器26可以被配置或配备有其他所需的计算机硬件，例如高速时钟、所需的模数(a/d)和/或数模(d/a)电路、输入/输出电路和设备(i/o)，以及适当的信号调节和/或缓冲电路。电子控制器26所需的或由此可访问的算法可以存储在存储器中，并且被自动执行以提供传送装置18所需的功能。
47.传送装置18可具体地包括多个夹持臂20，例如图3中所示的第一和第二臂20-1、20-2。如图3中进一步所示，加热元件22的电源24可经由第一和第二臂20-1、20-2与工件坯10直接接触，以通过所述夹持臂将电流引导至所述工件坯。替代性地，如图2中所示，加热元件22的电源24可经由触头28-1、28-2连接到工件坯10，以通过其将电流引导到所述工件坯。图2-3中所示的每个设置都特别配置成经由电阻加热使工件坯10奥氏体化。替代性地，如图4中所示，一个或多个夹持臂20 (尽管仅示出一个臂)可布置成抓持工件坯10，但不提供向其输送电能或热能。在这种实施例中，加热元件22可附加地包括一个或多个感应线圈30，其配置成在预定平面（例如y-z平面）中环绕工件坯10，但不与工件坯物理接触。图4的设置特别配置成经由感应加热使工件坯10奥氏体化。
48.再继续参考图1，电子控制器26可被附加地编程以经由加热元件22将工件坯10的预定温度32维持预定时间段34。预定温度32取决于工件坯10的钢的等级，并旨在落入800℃(1472
°
f)至1000℃(1832
°
f)的范围内。预定时间段34可根据经验确定，以使工件坯10的材料处于奥氏体区域中并保持该材料处于奥氏体区域中。在预定温度32下的预定时间段34可基于所述工件坯10的特定材料和厚度t而被选择并被编程到控制器26中。具体地，对于每毫米的工件坯10的厚度t，预定时间段34可等于1-5秒加上预定时间调整或增加，例如5-10秒。总的预定时间段34通常可落在5秒至1分钟的范围内。在将工件坯10加热到奥氏体区域中之后，可以将工件坯形成为期望的形状。
49.图5示出了使用在图1-图4中示出以及上面参照图1-图4描述的冲压机11和工件坯传送系统16从工件坯10成形部件12的方法100。工件坯10可以由如上面参照图1-图4所述的压制可硬化钢(phs)提供，而具有期望冲压轮廓的最终部件12可以是用于机动车辆(未示出)的结构部件。方法100开始于框102，其中其包括从可成形材料提供工件坯10，例如从所述材料（例如上面所讨论的压制可硬化钢(phs)）的卷14切割得到。然后，该方法进行到框104。在框104中，该方法包括使工件坯10与传送装置18接合。
50.在框104之后，该方法前进到框106。在方框106中，该方法包括经由加热工件坯而在传送装置18中将工件坯10奥氏体化以在其中实现奥氏体微结构。如参照图1-图4所述，传送装置18可包括加热元件22和至少一个夹持臂20，该夹持臂配置成在工件坯被奥氏体化时将工件坯10保持在传送装置中。在这种实施例中，当夹持臂20保持工件坯时，可经由加热元件22完成使工件坯10奥氏体化。在框106中，使工件坯10奥氏体化可以包括经由电子控制器26经由加热元件22将工件坯的预定温度32维持预定时间段34。
51.如上文关于图1-图4所描述的，传送装置18可具体包括多个夹持臂，例如第一和第二臂20-1、20-2。在这种实施例中，加热元件22可被可操作地连接到每个夹持臂20，以通过所述夹持臂将电流引导到工件坯10。此外，然后可以经由电阻加热来完成使工件坯10奥氏体化，其中电流通过夹持臂被引导至工件坯。替代性地，在框106中，加热元件22可包括感应线圈30，其被配置成在预定平面（例如平面y-z平面）(如图4所示)中环绕工件坯10。在这种实施例中，使工件坯10奥氏体化可经由感应加热来完成。
52.在工件坯10的奥氏体化之后，该方法进行到框108。在框108中，该方法包括使用传送装置18将奥氏体化的工件坯10传送至成形压机11。在框108中，该方法还可以包括在将奥氏体化的工件坯传送至成形压机11之后，即在进行到框110之前，经由(多个)夹持臂20释放奥氏体化的工件坯10。在框108之后，该方法继续进行到框110，其中该方法包括通过成形压机11从奥氏体化的工件坯10来成形部件12。在框110之后，该方法前进到框112。在框112中，该方法包括例如在水冷模具中对从奥氏体化的工件坯10成形的部件12进行淬火，如上所述。在框112之后，方法可进行到框114并在框114中以修整多余材料、清洗和/或包装最终部件12结束。
53.详细描述和附图或图对本公开来说是支持性和描述性的，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于执行所要求保护的公开的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践在所附权利要求中限定的公开的各种替代设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特性不一定被理解为彼此独立的实施例。相反，可能的是，在实施例的示例中的一者中描述的每个特征可以与来自其他实施例
的一个或多个其他期望特征组合，从而得到没有以文字或通过参考附图描述的其他实施例。因此，这些其他实施例落入所附权利要求的范围的框架内。

技术特征：
1.一种成形部件的方法，所述方法包括：从可成形材料提供工件坯；将所述工件坯与传送装置接合；经由加热所述工件坯在所述传送装置中使所述工件坯奥氏体化，以在其中实现奥氏体微结构；使用所述传送装置将奥氏体化的工件坯传送到成形压机；通过所述成形压机从所述奥氏体化的工件坯来成形所述部件；以及对从奥氏体化的工件坯成形的部件进行淬火。2.根据权利要求1所述的成形部件的方法，其中，所述传送装置包括加热元件和至少一个夹持臂，所述至少一个夹持臂被配置成当所述工件坯被奥氏体化时将所述工件坯保持在所述传送装置中，并且其中在所述传送装置中使所述工件坯奥氏体化是经由所述加热元件完成的。3.根据权利要求2所述的成形部件的方法，还包括：在将所述奥氏体化的工件坯传送至所述成形压机之后并且在成形所述部件之前，经由所述至少一个夹持臂释放所述奥氏体化的工件坯。4.根据权利要求2所述的成形部件的方法，其中：所述至少一个夹持臂包括多个夹持臂；所述加热元件可操作地连接到多个夹持臂中的每个上，以通过所述多个夹持臂将电流引导到所述工件坯，以及经由电阻加热完成使所述工件坯奥氏体化；所述方法还包括通过所述多个夹持臂将电流引导至所述工件坯。5.根据权利要求2所述的成形部件的方法，其中，所述加热元件在预定平面中环绕所述工件坯，并且其中经由感应加热来完成使所述工件坯奥氏体化。6.根据权利要求5所述的成形部件的方法，其中，所述加热元件包括感应线圈。7.根据权利要求2所述的成形部件的方法，其中，使所述工件坯奥氏体化包括：经由所述加热元件将所述工件坯的预定温度维持预定时间段。8.根据权利要求7所述的成形部件的方法，其中，所述可成形材料是压制硬化钢，并且其中所述预定温度在800℃(1472
°
f)至1000℃(1832
°
f)的范围内。9.根据权利要求7所述的成形部件的方法，其中，所述预定时间段在5秒至1分钟的范围内，包括对于每毫米的所述工件坯的厚度的预定时间增加。10.根据权利要求2所述的成形部件的方法，其中，所述传送装置被配置为线性传送机构、机器人臂和台架机器人中的一者，所述方法还包括：经由电子控制器调节所述加热元件和所述至少一个夹持臂中的每者。

技术总结
成形部件的方法包括从可成形材料提供工件坯。该方法还包括使工件坯与传送装置接合。该方法还包括经由加热坯而在传送装置中将工件坯奥氏体化以在其中实现奥氏体微结构。该方法还包括使用传送装置将奥氏体化的坯传送到成形压机。该方法还包括通过成形压机从奥氏体化的坯来成形部件并对所成形的部件进行淬火。工件坯传送系统包括具有用于接合、保持、传送和释放工件坯的夹持臂的传送装置。该传送装置还包括加热元件，该加热元件配置成经由加热工件坯而使坯奥氏体化以在其中实现奥氏体微结构。传送系统还包括电子控制器，其被编程以调节加热元件和夹持臂。节加热元件和夹持臂。节加热元件和夹持臂。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：通用汽车环球科技运作有限责任公司
技术研发日：2021.05.13
技术公布日：2022/5/25