一种全自动大型循环热处理生产线及热处理生产方法
阅读说明：本技术 一种全自动大型循环热处理生产线及热处理生产方法 (Full-automatic large-scale circulating heat treatment production line and heat treatment production method ) 是由 丁国胜 张永宽 高玉峰 龚奇龙 崔清链 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于热处理领域,具体涉及一种全自动大型循环热处理生产线及热处理生产方法。目前对于大批量工件正火、回火热处理大多采用多台台车炉组成的热处理炉群进行处理,整个过程人为影响因素较大,热效率且设备寿命低。本发明通过将整条生产线呈回字形布置,正火炉与回火炉并行排列且正火炉内比回火炉内多一个加热工位,每个加热工位对应加热一辆台车上的工件,正火台车过跨转移装置与回火台车过跨转移装置并行排列,其中正火台车过跨转移装置用于将卸料位上的台车引导至正火上料位,回火台车过跨转移装置用于将回火等待位上的台车引导至回火上料位。产品质量稳定,自动化程度高,提高了整个生产线的工作效率。(The invention belongs to the field of heat treatment, and particularly relates to a full-automatic large-scale circulating heat treatment production line and a heat treatment production method. At present, the normalizing and tempering heat treatment of a large batch of workpieces is mostly carried out by adopting a heat treatment furnace group consisting of a plurality of trolley furnaces, the whole process has large human influence factors, the heat efficiency is low, and the service life of equipment is short. The whole production line is arranged in a shape like a Chinese character 'hui', the normalizing furnace and the tempering furnace are arranged in parallel, the normalizing furnace is provided with one more heating station than the tempering furnace, each heating station correspondingly heats a workpiece on one trolley, the normalizing trolley is arranged in parallel with the tempering trolley through a cross transfer device, the normalizing trolley through the cross transfer device is used for guiding the trolley on the unloading position to a normalizing loading position, and the tempering trolley through the cross transfer device is used for guiding the trolley on the tempering waiting position to a tempering loading position. The product quality is stable, degree of automation is high, has improved the work efficiency of whole production line.)
技术领域
本发明属于热处理领域，具体涉及一种全自动大型循环热处理生产线及热处理生产方法。
背景技术
目前对于大批量工件正火、回火热处理大多采用多台台车炉组成的热处理炉群进行处理。其生产工艺为：通过车间天车上料(将工件放置在台车上)→台车开入炉膛→关闭炉门→开始正火热处理→热处理完成→打开炉门→台车开出→冷却降温→台车再次进入炉膛→关闭炉门→升温进行回火热处理→打开炉门→台车开出→通过车间天车卸料。此过程需要人工频繁操作，自动化程度不高。其中，台车炉每完成一炉工件热处理工艺，需将载着工件的台车开出炉膛，台车降温后才能再次装载进行下一次处理。整个工艺流程繁琐，台车跟随工件升温、降温此部分能量损耗属于无用功，热量损失大。
总结来说，此过程存在以下问题：
一、工件由工人通过车间天车来完成上料和卸料的操作，整个过程人为影响因素较大不利于最终产品质量的控制；
二、每一炉热处理后台车都需要冷却之后再装工件，之后冷台车载着工件进入炉膛一起加热，而加热台车所消耗的能量为无用功(加热台车能量约占总能量消耗的25％以上)，大大降低了设备的热效率。同时台车经历频繁经历大幅度加热降温过程，其使用寿命大大降低；
三、大批量工件生产时，需要配数座台车炉，占地面积较大，台车炉个体性能也存在差异，不利于同一批次产品质量的控制。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的热处理效率低下、能量消耗高、设备寿命短的问题，提出一种全自动大型循环热处理生产线及热处理生产方法。
本发明提出一种全自动大型循环热处理生产线，包括正火炉和回火炉，整条生产线呈回字形布置，正火炉与回火炉并行排列且正火炉内比回火炉内多一个加热工位，每个加热工位对应加热一辆台车上的工件，回火炉内末级工位的下一工位为回火出炉台车等待位；正火台车过跨转移装置与回火台车过跨转移装置并行排列，其中正火台车过跨转移装置用于将卸料位上的台车引导至正火上料位，卸料位是回火出炉台车等待位的下一工位，正火上料位的下一工位是正火炉内的第一工位，正火上料位附近设置有装料台，在卸料位和正火上料位之间设置有正火机械手；回火台车过跨转移装置用于将回火等待位上的台车引导至回火上料位，回火等待位是正火炉内末级工位的下一工位，回火上料位的下一工位为回火炉内的第一工位，在回火等待位附近设置有第一冷却工位，在回火等待位和回火上料位之间设置有回火机械手；卸料位上的工件通过卸料台和链带传送机构运走。
有利地，在回火上料位附近设置有第二冷却工位，用于对从第一冷却工位转移过来的工件做进一步冷却，第一冷却工位和第二冷却工位分布在回火机械手两侧。
有利地，所述装料台的数量为一个或多个，分布在正火机械手两侧。
有利地，在正火上料位与正火炉之间设置有正火炉推料机构，在正火炉与回火等待位之间设置有正火炉拉料机构。
有利地，在回火上料位与回火炉之间设置有回火炉推料机构，在回火出炉台车等待位与卸料位之间设置有回火炉拉料机构。
有利地，所述正火炉和回火炉分别具有进料炉门和出料炉门。
有利地，所述正火机械手和回火机械手布置在机械手横纵移动框架上，且具有通过机械手提升机构进行升降，并具有料叉。
有利地，通过所述正火机械手完成的工作包括将装料台上的工件转移至正火上料位、将卸料位上的工件转移至卸料台；所述回火机械手完成的工作包括将回火等待位上的工件转移至第一冷却工位、将第一冷却工位上的工件转移至第二冷却工位或回火上料位、将第二冷却工位上的工件转移至回火上料位。
有利地，在第一冷却工位和/或第二冷却工位内设置有风冷雾冷装置，用于对工件进行冷却。
本发明还提供一种全自动大型循环热处理生产方法，该方法利用了上述的全自动大型循环热处理生产线，
在同一时序中，回火炉内容纳N辆台车，通过回火炉对N辆台车上的工件进行回火处理；在正火炉内容纳N+1辆台车，通过正火炉对N+1辆台车上的工件进行正火处理；在回火台车过跨转移装置上有一辆台车，在将台车上的工件转移至冷却工位后，台车从回火等待位被引导至回火上料位，并在台车上装入冷却好的工件；在正火台车过跨转移装置上有一辆台车，在将台车上的工件转移至卸料台后，台车从卸料位转移至正火上料位并上料；
在前一时序向后一时序过渡时，正火上料位上的台车被推进正火炉的第一工位，正火炉内末级工位的台车被拉出至回火等待位，回火上料位上的台车被推进回火炉的第一工位，回火炉内末级工位的台车被推至回火出炉台车等待位，回火出炉台车等待位上的台车被拉出至卸料位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、全自动热处理生产线，解决了大批量工件生产时原工艺中热处理炉群由于热处理炉个体的差异性所带来的产品质量不稳定的问题；
二、全部过程为自动完成操作，大量减少人工成本同时减少人为因素对产品质量的影响；
三、设置预装工位，提高了整个生产线的工作效率；
四、降低工艺过程中的热损失，达到节能减排的目的。
附图说明
图1为本发明全自动大型循环热处理生产线的布局示意图；
图2位图1的A-A剖视图。
图中：1-装料台、2-正火上料位、3-正火炉推料机构、4-正火炉、5-正火炉拉料机构、6-回火等待位、7-第一冷却工位、8-回火机械手、9-第二冷却工位、 10-回火上料位、11-回火台车过跨转移装置、12-回火炉推料机构、13-回火炉、 14-回火出炉台车等待位、15-回火炉拉料机构、16-卸料位、17-正火台车过跨转移装置、18-卸料台、19-链带传送机构、20-正火机械手、21-料叉、22-机械手提升机构、23-机械手横纵移动框架、24-进料炉门、25-出料炉门、26-风冷雾冷装置
具体实施方式
本发明提供的全自动大型循环热处理生产线，主要设备包括1台正火炉4，正火炉进出料机构、正火炉中的N+1个加热单元、1台回火炉13，回火炉进出料机构、回火炉中的N个加热单元、2台自动装取料机械手、2套喷风喷雾冷却装置、2套台车过跨转移装置、2个装料台、1个卸料台以及2N+3辆台车。
本方案通过合理的生产工位设置将整条生产线呈回字形布置使生产工序紧凑，正火炉与回火炉并行排列，实现整个生产过程的全自动化控制：工位排布见图1，按照生产工序依次包括以下装置或工序位：装料台1→正火上料位2→正火炉推料机构3→正火炉4→正火炉拉料机构5→回火等待位6(并列设置第一冷却工位7)→回火上料位10(并列设置第二冷却工位9)→回火炉推料机构12→回火炉13→回火出炉台车等待位14→回火炉拉料机构15→卸料位16→卸料台18 →链带传送机构19，在正火上料位2上料和在卸料台18卸料时，均通过正火机械手20进行上料和卸料操作；在回火等待位6卸料、在回火上料位10上料、将第一冷却工位7上的工件转移到第二冷却工位9时，均通过回火机械手8来完成。在卸料位16的台车向正火上料位2转移时通过底部的正火台车过跨转移装置17 来完成，在回火等待位6的台车向回火上料位10转移时通过底部的回火台车过跨转移装置11来完成，正火台车过跨转移装置17和回火台车过跨转移装置11 可以采用轨道或者其他方式实现。
由于回火炉13的后级还设置有一个回火出炉台车等待位14，因此回火炉13 内的加热单元比正火炉4内的加热单元少一个，当正火炉4内的加热单元数量为 N时，回火炉13内的加热单元数量为N+1，每一个加热单元对应加热一辆台车，与此同时，在正火台车过跨转移装置17上还有一辆台车，在回火台车过跨转移装置11上还有一辆台车。因此在整条生产线上同时存在2N+3辆台车进行闭环转移从而完成整个热加工过程。
正火炉4和回火炉13在入口和出口处均具有进料炉门24和出料炉门25。正火机械手20和回火机械手8被安装在机械手横纵移动框架23上且以灵活移动，更进一步的，还可以设置机械手提升机构22控制机械手的高度。并且正火机械手20和回火机械手8都具有料叉21。
在正火机械手20两侧分别设置一个装料台1，用于放置待加工的工件。在回火机械手8两侧分别设置第一冷却工位7和第二冷却工位9，对从回火等待位6 的台车上卸下来的工件，进行两级冷却，冷却采用风冷雾冷装置26。
工艺描述：生产线热处理工艺为(1)上料→(2)工件正火加热→(3)工件冷却→(4)工件回火加热→(5)回火后的工件冷却→(6)卸料。
(1)上料
通过车间天车吊取工件→人工将工件布置在装料台1上→正火机械手20启动→正火机械手20由初始位置(图1中卸料位16所示位置)通过机械手横纵移动框架23运行至装料台1→通过机械手提升机构22将料叉21降低至低位叉取工件→提升料叉21将工件托起→正火机械手20将工件转移至正火上料位2处已经就位的台车上→料叉21下降，正火机械手20退回初始位置→上料工序完成；
(2)工件正火加热
正火炉4的进料炉门及出料炉门压紧气缸同时开启，将进料炉门24及出料炉门25提升至打开位→启动正火推料机构3将正火上料位2处完成上料的台车推入正火炉4内(正火推料机构3先前进、后回退)，推动正火炉4内所有台车前进一个工位→启动正火炉拉料机构5(正火推料机构3开始回退时)将被推出正火炉4外的装料台车拉至回火等待位6→进料炉门24和出料炉门25同时下降，并通过气缸压紧关闭→加热启动(各加热单元可单独控制，加热单元及保温单元的数量由具体热处理工艺确定)→工件升温→工件保温→保温时间到。(根据热正火工艺的不同配置不同数量的供热工位，每供热工位长度等于台车长度，炉体总长为台车长度的N+1倍)。
(3)工件冷却
回火机械手8由初始位置(图1中回火等待位6所示位置)启动，运行至回火等待位6，通过机械手提升机构22将料叉21由低位叉取加热好的工件→提升料叉21→通过机械手横纵移动框架23将工件转移至第一冷却工位(或继而转移至第二冷却工位9，此处设两个同等功能的冷却工位，以满足工件冷却的不同需要)→将料叉21上的工件下降放到冷却工位的支撑上→回火机械手8回初始位置→风冷雾冷装置26通过风量及雾量调节使工件按不同的冷却速度进行冷却(同时通过回火台车过跨转移装置11将回火等待位的台车转移到回火上料位10)→冷却完成后的工件由回火机械手8将其转移至回火上料位的台车上→工件冷却工序完成。
(4)工件回火加热
回火炉13的进料炉门及出料炉门压紧气缸同时开启，将进料炉门24及出料炉门25提升至打开位→启动回火炉推料机构12将回火上料位10处的台车推入回火炉13内并推动炉内所有台车前进一个工位→启动回火炉拉料机构15将被推出回火炉13外的台车拉到回火炉台车等待位14(此台车上的工件已完成回火处理，因此整条生产线的长度及进出料节奏由不同的热处理工艺决定)→将进料炉门24及出料炉门25同时下降，气缸压紧，炉门关闭→启动回火炉13加热→炉内工件升温→工件保温→保温时间到完成回火处理。(根据热回火工艺的不同配置不同数量的供热工位，每供热工位长度等于台车长度，炉体总长为台车长度的 N倍)。
(5)回火后的工件冷却
启动回火炉拉料机构15进一步将回火炉台车等待位14上的台车拉到卸料位 16→启动正火机械手20将工件卸至升起状态的卸料台18→卸料台18下降将工件放置在链带传送机构19上进行自然空冷(链带传送机构19根据空冷速度设置工位数量满足空冷时间要求)→同时通过正火台车过跨转移装置将台车引导至正火上料位2以等待下次上料(台车循环使用，不需要台车降至常温，上料通过正火机械手20完成)。
(6)卸料
自然空冷完成的工件由车间天车吊走进行下一步工序，整个热处理工艺完成。
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