部件制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種部件制造工藝，包括用于核查部件的成型工藝、熱處理和化學(xué)處理的完成。通過從接收到部件時開始的制造工藝跟蹤由板形成的坯料、管狀坯料、擠壓件和鑄造件。記錄接收到部件時相關(guān)的冶金數(shù)據(jù)并將該冶金數(shù)據(jù)標記在部件上。還可通過在整個制造工藝中掃描和標記部件來記錄成型數(shù)據(jù)、熱處理數(shù)據(jù)和化學(xué)處理數(shù)據(jù)。
【專利說明】部件制造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種用于控制制造工藝的方法和系統(tǒng)，該制造工藝包括成型部件，以及在成型之后對部件進行人工老化以增大部件的強度，和/或?qū)Σ考M行化學(xué)處理以進行噴涂和其它后成型組裝操作。
【背景技術(shù)】
[0002]針對提高燃料經(jīng)濟性的目的，在降低用于制造交通工具(諸如，汽車、卡車、飛機和船只)的部件的重量方面具有實質(zhì)上的效益。一種降低部件重量的方法是采用輕質(zhì)/高強度的鋁合金來制造部件?？赏ㄟ^在足夠長的時間段內(nèi)老化部件來增大由某些鋁合金制成的部件的屈服強度。由于需要很長的時間段來強化部件，所以在制造過程中等待自然老化的發(fā)生通常在經(jīng)濟上是不可行的。
[0003]在被稱為“人工老化”的工藝中可通過加熱部件來加速老化。例如，可通過將由AA6xxx系列鋁制成的部件加熱至225°C并持續(xù)30分鐘來對該部件進行人工老化，以使該部件的屈服強度加倍。在加熱后，冷卻該部件，并且在準備噴涂時，可通過涂覆轉(zhuǎn)化涂層和/或從部件的表面上去除氧化物來對部件進行化學(xué)處理。
[0004]由鋁合金制成的部件可在彎曲操作和液壓成型操作中預(yù)成型。在成型之后并在進行人工老化以增大屈服強度之前，可對部件進行修整、沖壓和去毛刺。在人工老化之前部件是更加有延展性的并更易于進行彎曲、液壓成型、切割和修整。
[0005]人工老化的一個問題是不能通過目測來確定部件是否經(jīng)過了人工老化處理。第二個問題是原材料可能具有壽命限制，在該壽命限制之后該原材料不能被可靠地加工成合格部件?？刹捎美鞙y試來檢驗部件的屈服應(yīng)力，但是拉伸測試對部件有損害。雖然可采用硬度測試對人工老化進行測試，但硬度測試結(jié)果可能不能精確地預(yù)測屈服應(yīng)力，且硬度測試耗時，并增加了制造工藝的花費。
[0006]結(jié)構(gòu)性梁(例如，立柱、車頂縱梁、車架部件等)一旦被裝配到車輛便會位于不能容易地檢測屈服強度的難接近區(qū)域。這些類型的結(jié)構(gòu)性部件可能位于車輛的進行耐撞測試的區(qū)域，例如，保險杠結(jié)構(gòu)、乘客廂梁和立柱、車頂支撐件等。這種部件的屈服強度對車輛耐久性和/或車輛質(zhì)量至關(guān)重要。如果事實確定這樣的結(jié)構(gòu)性部件缺乏指定的強度特性，那么替換該部件不能容易地完成，并可能會導(dǎo)致整個車輛報廢。
[0007]本公開致力于解決以上問題和下面所概述的其它問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本公開的一方面，公開了一種用于由可時效硬化材質(zhì)的坯料制成的部件的制造工藝。如在本申請中所使用的，術(shù)語“坯料”可指管狀構(gòu)件或可采取其它結(jié)構(gòu)形狀的形式。所述制造工藝包括:將與制造坯料相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中；將坯料成型為部件并記錄與成型部件相關(guān)的部件數(shù)據(jù)；進行熱處理以使部件人工老化，并記錄與熱處理時間和熱處理溫度相關(guān)的熱處理數(shù)據(jù)，以核查部件滿足強度規(guī)范。[0009]根據(jù)質(zhì)量控制工藝的其它方面，記錄坯料數(shù)據(jù)的步驟還可包括在將坯料成型為部件之前掃描坯料上的條形碼。將坯料成型為部件的步驟還可包括彎曲部件和對部件進行液壓成型。記錄部件數(shù)據(jù)的步驟包括記錄與部件成型相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且還可包括記錄成型的日期和時間。在成型步驟之后可利用機器可讀標識來標記部件，以利用將部件與來自原料供應(yīng)者的坯料數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的數(shù)字來識別部件。
[0010]在成型步驟之后利用機器可讀標識來標記部件，以識別部件并將部件與坯料數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
[0011]所述工藝還可包括:將部件裝載在部件臺架中，且針對臺架中的每個部件記錄部件數(shù)據(jù)；在熱處理步驟之前，將部件固定到臺架以防止部件移動或位移。
[0012]在熱處理步驟中記錄熱處理數(shù)據(jù)可包括記錄用于對部件進行熱處理的熱爐的溫度以及記錄熱處理開始和結(jié)束的時間。
[0013]根據(jù)本公開的又一方面，可將部件裝載在部件臺架中，且可針對臺架中的每個部件記錄序列號部件數(shù)據(jù)。在熱處理步驟之前，可將部件鎖止在臺架中以防止部件移動或位移。臺架可具有機器可讀序列號識別符。然后，當鎖止時，臺架中的部件的部件序列號與臺架序列號相關(guān)聯(lián)。在熱處理步驟中記錄熱處理數(shù)據(jù)可包括記錄用于對部件進行熱處理的熱爐的溫度以及記錄熱處理步驟的持續(xù)時間。還可記錄工藝成功/失敗的指示符，其中，該指示符是基于預(yù)先驗證的熱處理方案的。
[0014]所述工藝還可包括:對一臺架的部件進行化學(xué)處理，以給部件涂覆轉(zhuǎn)化涂層，并通過記錄化學(xué)處理開始的時間和結(jié)束的時間來記錄與化學(xué)處理時間相關(guān)的數(shù)據(jù)；在化學(xué)處理步驟之后，利用機器可讀標識來標記每個部件，以識別每個部件并使部件與數(shù)據(jù)庫中的坯料數(shù)據(jù)、成型數(shù)據(jù)和熱處理數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)；將部件從臺架取下。
[0015]本公開的其它方面可包括對一臺架的部件進行化學(xué)處理，以涂覆轉(zhuǎn)化涂層和/或從部件去除金屬氧化物?？赏ㄟ^記錄化學(xué)處理開始的時間和結(jié)束的時間來記錄與化學(xué)處理時間相關(guān)的數(shù)據(jù)。在化學(xué)處理步驟之后，可利用機器可讀標識來標記每個部件，以在將部件從臺架取下之前識別每個部件并使部件與數(shù)據(jù)庫中的坯料數(shù)據(jù)、成型數(shù)據(jù)和熱處理數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
[0016]根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種制造工藝，用于建立數(shù)據(jù)庫，以核查多個部件的冶金數(shù)據(jù)、原材料生產(chǎn)日期、成型數(shù)據(jù)、熱處理和化學(xué)處理。所述制造工藝開始于選擇由能時效硬化的材料形成的坯料以及將與坯料的冶金狀況相關(guān)的坯料數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。在多個成型和修整步驟中，對坯料進行成型和修整，以形成具有期望形狀的部件。將與成型和修整步驟的完成相關(guān)的成型數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。然后，加熱部件，以使部件人工老化。將與加熱步驟的時間和溫度相關(guān)的加熱數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。然后，對部件進行化學(xué)處理，以涂覆轉(zhuǎn)化涂層和/或從部件去除金屬氧化物，并將與化學(xué)處理步驟相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。
[0017]根據(jù)制造工藝的其它方面，所述工藝還可包括:利用包括坯料數(shù)據(jù)的第一機器可讀標識來標記所述部件；利用包括成型數(shù)據(jù)的第二機器可讀標識來標記所述部件；利用包括加熱數(shù)據(jù)的第三機器可讀標識來標記所述部件；利用包括化學(xué)處理數(shù)據(jù)的第四機器可讀標識來標記所述部件。替代地，可通過利用部件上的機器可讀序列號而將該數(shù)據(jù)添加到部件歷史中，并將該數(shù)據(jù)存儲在計算機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。[0018]根據(jù)制造工藝的其它方面，所述制造工藝還可包括:在成型和修剪步驟之后，將部件裝載在多部件式的臺架中；將多個部件鎖止在臺架中；加熱臺架中的所有部件；對臺架中的所有部件進行化學(xué)處理；在化學(xué)處理之后將部件從臺架取下。
[0019]由于本公開的涉及制造工藝，所以根據(jù)本公開的替代方面，可利用機器可讀標識來標記部件，并將部件鎖止在臺架中，以便于核查制造工藝的完成。所述制造工藝可開始于:利用包括坯料數(shù)據(jù)的第一機器可讀標識來標記部件；在成型和修整步驟之后，利用包括成型數(shù)據(jù)的第二機器可讀標識來標記部件；將部件裝載在多部件式的臺架中?？蓪⒍鄠€部件鎖止在臺架中。可利用包括加熱數(shù)據(jù)的第三機器可讀標識來標記部件。還可利用包括化學(xué)處理數(shù)據(jù)的第四機器可讀標識來標記部件。加熱部件的步驟可包括加熱臺架中的所有部件，且對部件進行化學(xué)處理的步驟可包括對臺架中的所有部件進行化學(xué)處理，并在化學(xué)處理之后將部件從臺架中取下。
[0020]由于本公開的涉及制造工藝，所以根據(jù)本公開的涉及制造工藝的其它方面，掃描第一機器可讀標識、第二機器可讀標識、第三機器可讀標識和第四機器可讀標識，以核查每個部件均由具有能接受的冶金狀況的坯料制成、進行了成型和修整、進行了加熱以使部件人工老化以及進行了化學(xué)處理。
[0021]由于本公開的涉及一種不包含熱處理或人工老化的不同的制造工藝，所以根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種制造工藝，用于建立數(shù)據(jù)庫，以核查冶金數(shù)據(jù)、成型數(shù)據(jù)、對多個部件所進行的熱處理和化學(xué)處理。所述制造工藝開始于選擇坯料并將與坯料的冶金狀況相關(guān)的坯料數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。在多個成型和修整步驟中，對坯料進行成型和修整，以形成具有期望形狀的部件。將與成型和修整步驟的完成相關(guān)的成型數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。然后，對部件進行化學(xué)處理，以向部件涂覆轉(zhuǎn)化涂層，并將與化學(xué)處理步驟相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。
[0022]所述工藝還可包括:利用包括坯料數(shù)據(jù)的第一機器可讀標識來標記所述部件；利用包括成型數(shù)據(jù)的第二機器可讀標識來標記所述部件；利用包括化學(xué)處理數(shù)據(jù)的第三機器可讀標識來標記所述部件。
[0023]所述工藝還可包括:在成型和修整步驟之后，將部件與其它多個部件一起裝載在臺架中；將多個部件鎖止在臺架中，其中，對部件進行化學(xué)處理的步驟包括對臺架中的所有部件進行化學(xué)處理；在化學(xué)處理之后將部件從臺架取下。
[0024]所述工藝還可包括:利用包括坯料數(shù)據(jù)的第一機器可讀標識來標記部件；利用包括成型數(shù)據(jù)的第二機器可讀標識來標記部件；在成型和修整步驟之后，將部件與其它多個部件一起裝載在臺架中；將多個部件鎖止在臺架中；利用包括化學(xué)處理數(shù)據(jù)的第三機器可讀標識來標記部件，其中，對部件進行化學(xué)處理的步驟包括對臺架中的所有部件進行化學(xué)處理；在化學(xué)處理之后將部件從臺架取下。
[0025]所述工藝還可包括:掃描第一機器可讀標識、第二機器可讀標識和第三機器可讀標識，以核查每個部件均由具有能接受的冶金狀況的坯料制成、進行了成型和修整以及進行了化學(xué)處理。
[0026]本公開的另一方面在于使用冶金數(shù)據(jù)和部件序列號數(shù)據(jù)來掌控材料以防止它們在下游操作中被加工的能力。序列號還可用于解除這種對材料的掌控。
[0027]將在下面的【具體實施方式】中參照附圖更詳細地描述本公開的以上方面和其它方 面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是示出了用于將兩個坯料液壓成型為部件的流程圖，其中，對所述部件進行熱處理和化學(xué)處理以涂覆轉(zhuǎn)化涂層；
[0029]圖2是在對管狀坯料進行液壓成型以成型部件的制造工藝中所使用的臺架的透視圖，其中，對所述部件進行熱處理以進行人工老化，并隨后進行化學(xué)處理以涂覆轉(zhuǎn)化涂層。
【具體實施方式】
[0030]下面提供對本發(fā)明的示出的實施例的詳細描述。所公開的實施例是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種和替代的形式實施。附圖不一定按照比例繪制。可能會夸大或最小化一些特征，以示出具體部件的細節(jié)。在本申請中公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何實施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0031]參照圖1，總體上由標號10指示制造工藝，所述制造工藝包括用于跟蹤由該制造工藝制成的產(chǎn)品的質(zhì)量控制程序。示出的實施例中的制造工藝是液壓成型工藝。該液壓成型工藝開始于步驟12的接收管狀坯料?？衫?-D條形碼或3-D條形碼來標記管狀坯料，所述2-D條形碼或3-D條形碼可由管狀坯料的制造者提供。條形碼包括冶金數(shù)據(jù)，冶金數(shù)據(jù)包括用于制造管狀坯料的合金、制造數(shù)據(jù)和關(guān)于管狀坯料的其它信息(例如，坯料源和相關(guān)的測試結(jié)果)。
[0032]在液壓成型工藝中，在步驟14處檢測管縫位置以確保管被正確地定位以進行液壓成型是有利的。然后，在步驟16處，可將管狀坯料彎曲成一般形式并進行液壓成型以將管狀坯料成型為一部件。在彎曲和液壓成型之后，可通過2-D或3-D條形碼標記該部件，以記錄成型數(shù)據(jù)。然后，在步驟18處，將該部件手動裝載到部件臺架中。在步驟20處，可通過修整、去毛刺、沖壓和熱熔鉆(flow drilling)進一步地處理該部件。在步驟22處,在將該部件手動裝載到可鎖定的臺架中時，標記該部件并可記錄成型數(shù)據(jù)。
[0033]在步驟24處，在該部件位于鎖止臺架中時對該部件進行熱處理?？稍诔尚椭笸ㄟ^熱處理對由能夠進行熱處理的合金(例如，AA6XXX系列鋁)制成的部件進行人工老化和強化。該部件通常存放于T4條件(自然老化)下。AA6XXX合金在進行了熱處理(例如，在225°C溫度下持續(xù)至少30分鐘)后能獲得很可觀的強度。在于225°C下進行持續(xù)30分鐘的處理后，AA6xxx合金的屈服應(yīng)力可從150MPa增大至280MPa以上。
[0034]為了核查是否已經(jīng)對該部件進行了充分的熱處理來人工老化AA6XXX合金部件，重要的是確定熱處理步驟的持續(xù)時間。在步驟26處，記錄熱處理開始的時間和熱處理結(jié)束的時間，以確定熱處理工藝的持續(xù)時間。在熱處理周期中，還記錄用于對部件進行熱處理的熱爐或加熱器的溫度，以確保部件被充分地強化。將熱處理的數(shù)據(jù)以2-D或3-D條形碼記錄和標記在部件上。在此期間，部件被保持在鎖止臺架中。在步驟28處，可掃描該部件以查看之前所記錄的數(shù)據(jù)。
[0035]然后，將部件放置在鎖止臺階中，以進行化學(xué)處理。在步驟30處，在部件位于鎖止臺架中時對部件進行化學(xué)處理，以將轉(zhuǎn)化涂層涂覆到該部件。在步驟32處，標記部件，并且將化學(xué)處理數(shù)據(jù)(包括化學(xué)處理的持續(xù)時間、溫度和其它相關(guān)參數(shù))標記在部件上并記錄在數(shù)據(jù)庫中。
[0036]然后，在步驟34處，掃描部件以查看之前所記錄的數(shù)據(jù)，并供給部件以進行裝配操作。在步驟36處將部件從鎖止臺架取下，并可供給部件以進行裝配操作。通過將冶金數(shù)據(jù)、成型數(shù)據(jù)、熱處理數(shù)據(jù)和化學(xué)處理數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中，能夠明確地確定:由管狀坯料制成的部件已經(jīng)被合適地成型、進行了熱處理和化學(xué)處理，以滿足制造工藝規(guī)范。下游操作可讀取每個部件的序列號并可查詢數(shù)據(jù)庫。如果數(shù)據(jù)庫指示該部件未成功進行上游操作中的任一個操作或所有操作，則可編程自動化程序以不對該部件進行處理。
[0037]然后，可供給該部件以進行裝配操作。在步驟38處，對進給至裝配操作的部件進行質(zhì)量檢驗。
[0038]參照圖2，示出了臺架40，該臺架40中含有多個液壓成型部件42。應(yīng)該理解的是，各種部件可保持在專用臺架中。部件在臺架中必須彼此分開，以允許熱空氣在熱處理熱爐中循環(huán)，從而均勻地加熱部件。
[0039]雖然參照液壓成型部件描述了上述工藝，但是還應(yīng)理解的是，參照液壓成型部件描述的工藝還可應(yīng)用到由能進行熱處理的合金(例如，AA6xxx系列鋁)制成的沖壓件、擠壓件和鑄造件。
[0040]應(yīng)理解的是，上述工藝包括可能不必然針對所有部件的熱處理步驟。例如，在不要求增大屈服應(yīng)力的部件中，可省略熱處理步驟。如果這樣的話，將通過以下方式來修改上述工藝:省略步驟24處對鎖止臺架中的部件進行熱處理以及步驟26處在部件上標記和記錄熱處理數(shù)據(jù)的步驟。上述工藝可用于確保管狀坯料在接收時符合冶金標準以及成型數(shù)據(jù)反映在將部件鎖止在鎖止臺架中之前所有的制造過程已被完成。然后，在使部件保持在鎖止臺架中時對部件進行化學(xué)處理，以涂覆轉(zhuǎn)化涂層。在涂覆轉(zhuǎn)化涂層之后，標記部件并記錄數(shù)據(jù)，以允許核查部件被制造成部件規(guī)格。在將部件從鎖止臺架取下之前，利用2-D或3-D條形碼標記部件，以確保在后續(xù)裝配操作中使用的部件滿足所有相關(guān)的產(chǎn)品規(guī)范。
[0041]雖然上面描述了示例性實施例，但是并不意味著這些實施例描述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進行各種改變。另外，實施的各個實施例的特征可結(jié)合，以形成本發(fā)明的進一步的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種部件制造工藝，包括: 選擇由能時效硬化的材料形成的坯料，并將與坯料的冶金狀況相關(guān)的坯料數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中； 在多個成型和修整步驟中將坯料成型并修整成具有期望形狀的部件，并將與成型和修整步驟的完成相關(guān)的成型數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中； 加熱所述部件以人工老化所述部件，并將與加熱步驟的時間和溫度相關(guān)的加熱數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中； 對所述部件進行化學(xué)處理以將轉(zhuǎn)化涂層涂覆到所述部件，并將與化學(xué)處理步驟相關(guān)的化學(xué)處理數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，所述工藝還包括: 利用包括坯料數(shù)據(jù)的第一機器可讀標識來標記所述部件； 利用包括成型數(shù)據(jù)的第二機器可讀標識來標記所述部件； 利用包括加熱數(shù)據(jù)的第三機器可讀標識來標記所述部件； 利用包括化學(xué)處理數(shù)據(jù)的第四機器可讀標識來標記所述部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，所述工藝還包括: 在制造工藝中的某處，利用序列號標記坯料； 將所述數(shù)據(jù)存儲在計算機數(shù)據(jù)庫中，以跟蹤每個部件的處理狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，所述工藝還包括: 在成型和修整步驟之后將所述部件與其它多個部件一起裝載在臺架中； 將多個部件鎖止在臺架中， 其中，加熱部件的步驟包括加熱臺架中的所有部件，其中，對部件進行化學(xué)處理的步驟包括對臺架中的所有部件進行化學(xué)處理； 在化學(xué)處理之后將部件從臺架取下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，所述工藝還包括: 利用包括坯料數(shù)據(jù)的第一機器可讀標識來標記部件； 利用包括成型數(shù)據(jù)的第二機器可讀標識來標記部件； 在成型和修整步驟之后，將部件與其它多個部件一起裝載在臺架中； 將多個部件鎖止在臺架中； 利用包括加熱數(shù)據(jù)的第三機器可讀標識來標記部件； 利用包括化學(xué)處理數(shù)據(jù)的第四機器可讀標識來標記部件， 其中，加熱部件的步驟包括加熱臺架中的所有部件，其中，對部件進行化學(xué)處理的步驟包括對臺架中的所有部件進行化學(xué)處理； 在化學(xué)處理之后將部件從臺架取下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，所述工藝還包括: 掃描第一機器可讀標識、第二機器可讀標識、第三機器可讀標識和第四機器可讀標識，以核查每個部件均由具有能接受的冶金狀況的坯料制成、進行了成型和修整、進行了加熱以使部件人工老化以及進行了化學(xué)處理。
【文檔編號】G05B19/418GK103995502SQ201410050331
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月15日
【發(fā)明者】布瑞特·D·艾瑞克, 杰洛米·A·伯蘭特, 理查德·J·黑爾, 斯蒂芬·科諾斯基, 勞倫特·伯納德·恰佩斯, 詹姆斯·英格爾 申請人:福特汽車公司