CN103386694B - 一种铝塑膜深度冲坑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铝塑膜深度冲坑装置及冲坑方法，克服现有技术的电池包装膜冲坑成型装置易造成包装膜厚度不均产生破裂的缺陷，提供一种能够实现大尺寸的铝塑膜冲坑深度，而且冲坑过程中对铝塑膜的损伤非常小的铝塑膜深度冲坑装置及冲坑方法，包括铝塑膜冲坑模,在铝塑膜冲坑模上设有铝塑膜预加热系统和热冲坑系统。本发明设有铝塑膜预加热系统对铝塑膜预热，提高铝塑膜的塑性，再导入热冲坑系统冲坑；热冲坑系统具有加热单元使铝塑膜冲坑模具有适当的温度，在可控的最佳温度下冲压出优质产品；设独立的加热油箱，由微处理器控制油温和传导速度；冲坑深度达12.0-12.5mm。

Description

一种铝塑膜深度冲坑装置

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种软包动力电池的铝塑膜冲坑装置。

背景技术

在锂电池制造加工过程中，需要按照电芯的尺寸对铝塑膜进行冲坑，然后将电芯放入坑内进行封装。

随着锂离子动力电池向高体积、高质量密度的发展趋势，对铝塑膜冲坑质量的要求越来越高，冲坑深度要求更大，冲坑过程中对铝塑膜的损伤要非常小。

目前，铝塑膜冲坑主要是通过冲压机带动冲坑模具垂直运动来实现。首先通过压料机构将铝塑膜固定，然后通过凸凹模配合冲坑成形，使铝塑膜的四周产生延伸，形成一定深度的的凹坑形结构，在冲坑成型过程中，被压料机构定位的部分不能参加成型的形变，只有模具冲头部位接触的部分延伸成型，成型部分厚度不均一，极易破裂。

例如中国专利号ZL201120075982.2，名称为“电池包装膜冲坑成型装置”的实用新型专利，公开一种大尺寸软包动力电池的铝塑膜冲坑装置，一种电池包装膜冲坑成型装置,包括三片式模具,所述三片式模具包括上模、下模和设置于下模的模芯,所述上模与增压缸相连接,所述模芯与引张缸相连接,所述增压缸位于所述模具的一侧,所述引张缸位于所述模具的另一侧。这种铝塑膜冲坑装置依然采用上模和下模压紧铝塑膜的工艺，因此仍然存在容易造成包装膜厚度不均容易破裂的缺陷。

为了在冲压拉伸过程中防止板材/膜材破裂，现有技术有对板材加热，以增大材料的塑性的方案。

例如中国专利号ZL200680009769.3，名称为“冲压装置”的发明专利，公开一种冲压装置:一对冷却板,其从上下方向夹着制品,而配置于热板间;及冷却板驱动机构,其设定于热板间的第一位置与第二位置之间,使一对冷却板水平移动,其中,第二位置与热板间具一间隔,且可通过热板去热压该制品。这种冲压装置应用一对冷却板夹着制品配置于热板间及冷却板驱动机构,使冷却板水平移动,通过热板去热压该制品，该专利方法冲压硬板状或厚板状的材料或是可用，但对于铝塑膜的膜状特性则无法适用。

又如中国专利号ZL200920049284.8，名称为“薄膜拉伸装置”的实用新型专利，公开一种双向的薄膜拉伸装置,具有预热辊、红外线加热装置、橡胶压辊、拉伸辊和冷却定型辊,铸片薄膜依次通过的预热辊、拉伸辊和冷却定型辊,薄膜经预热辊时通过橡胶压辊进行压平、薄膜经拉伸辊通过橡胶压辊进行压平和薄膜经冷却定型辊时通过橡胶压辊进行压平,红外线加热装置设置在拉伸辊的薄膜入口处,预热辊包含有可辊位变动为拉伸辊的聚四氟乙烯辊,拉伸辊包含有可辊位变动为预热辊的聚四氟乙烯辊。该实用新型可生产较宽厚度范围及多品种的双向拉伸薄膜,但这种薄膜拉伸是针对塑料薄膜的延展拉伸，属于单纯拉伸，与铝塑膜冲坑的冲压拉深的综合变形不同，铝塑膜冲坑拉深变形中存在褶皱、局部伸展、挤压甚至局部堆叠、弯曲乃至扭转等极为复杂的应力应变，有点类似于啤酒瓶盖的冲压，甚至更为复杂，其内部应力分布及转变非常复杂而且极不均衡，非常容易引起局部破坏，尤其是在转角部位遭受破坏；还有该专利装置用红外线加热，但是红外线加热对于铝塑膜却不太适合，铝塑膜对红外线的反射率高而吸收率低是一大难点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，克服现有技术的电池包装膜冲坑成型装置易造成包装膜厚度不均产生破裂的缺陷，提供一种能够实现大尺寸的铝塑膜冲坑深度，而且冲坑过程中对铝塑膜的损伤非常小的铝塑膜深度冲坑装置及冲坑方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：一种铝塑膜深度冲坑装置，包括铝塑膜冲坑模,在铝塑膜冲坑模上设有铝塑膜预加热系统和热冲坑系统。

通过铝塑膜预加热系统对铝塑膜预热后再导入热冲坑系统冲坑，同时热冲坑系统也具有加热单元使铝塑膜冲坑模具有适当的温度，在适当的温度下，铝塑膜一方面塑性较高变形容易，另一方面铝塑膜又不至于太软无法传导拉深，最终在可控的最佳温度下冲压出优质产品。

作为优选，所述铝塑膜预加热系统包括铝塑膜预加热机构和铝塑膜传导补偿机构,所述铝塑膜预加热机构和铝塑膜传导补偿机构综合设置为至少一个设有加热单元和传导单元的辊筒机构；所述热冲坑系统包括由设有加热单元的上模和设有加热单元的下模组成的机构；所述加热单元通过微处理器控制加热温度。

作为优选，所述辊筒机构由若干个将铝塑膜张紧和传导的辊筒依次串联组成,其中最靠近下模的辊筒为主动辊筒,其余辊筒为从动辊筒。

作为优选，所述主动辊筒设有定量传导补偿铝塑膜装置，定量传导补偿由微控制器通过传动装置控制主动辊筒转动实现,所述传动装置为带轮传动装置，带轮传动装置包括带轮和伺服电机/步进电机，伺服电机/步进电机与微控制器电连接。

作为优选，所述的带轮传动装置的带轮由聚甲醛材料注塑制成。

作为优选，所述加热单元为电热构件或热油循环构件。

作为优选，所述热油循环构件为通过密封装置与被加热的机构连接的输油管道,输油管道包括连通所述辊筒、所述上模和所述下模内部加热腔的进油管道和出油管道，输油管道中设有流量调节阀；所述辊筒、所述上模和所述下模中设有温度传感器，温度传感器与微控制器输入端电连接。

作为优选，输油管道与设于加热油箱侧边的油泵连接；加热油箱中设有电加热装置和包括温度传感器的温度控制装置，加热油箱的外表面包覆有石棉保温层，加热油箱的顶部设有顶盖，顶盖上设有通气孔。

作为优选，所述密封装置应用密封环机械密封,密封环由硅橡胶或填充聚四氟乙烯材料制成。

作为优选，主动辊筒和所有从动辊筒的进油管道并联以后再与所述油泵的输出管道连接,主动辊筒及所有从动辊筒的出油管道与加热油箱连接。

应用本发明的最佳相关工艺参数为:辊筒直径15-25cm,铝塑膜加工宽度低于200mm,冲切速度低于8ppm,铝塑膜预加热温度控制为110±10℃，铝塑膜运行线速度为6.2-6.5m/min，经过预加热后铝塑膜的实际温度为85±5℃，冲坑深度达12.0-12.5mm。

本发明的有益效果是：

1、设有铝塑膜预加热系统对铝塑膜预热，提高铝塑膜的塑性，再导入热冲坑系统冲坑；

2、热冲坑系统具有加热单元使铝塑膜冲坑模具有适当的温度，在可控的最佳温度下冲压出优质产品；

3、设独立的加热油箱，由微处理器控制油温和传导速度；

4、冲坑深度达12.0-12.5mm。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是另一种实施例的结构示意图；

图3是第三种实施例的结构示意图；

图中，铝塑膜预加热系统1；热冲坑系统2；铝塑膜3；主动辊筒41；从动辊筒42；辊筒内腔43；上模51；下模52；带轮传动装置6；带轮61；伺服电机62；座板7；输油管道8；进油管道81；出油管道82；加热油箱9；油泵91。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步描述。

实施例1：如图1所示，一种铝塑膜深度冲坑装置，包括铝塑膜冲坑模,在铝塑膜冲坑模上设有铝塑膜预加热系统1和热冲坑系统2。

通过铝塑膜预加热系统1对铝塑膜3预热后再导入热冲坑系统2冲坑，同时热冲坑系统2也具有加热单元使铝塑膜冲坑模具有适当的温度，在适当的温度下，铝塑膜3一方面塑性较高，变形容易，另一方面铝塑膜又不至于太软，无法传导拉深，最终在可控的最佳温度下冲压出优质产品。

铝塑膜预加热系统1包括铝塑膜预加热机构和铝塑膜传导补偿机构,铝塑膜预加热机构和铝塑膜传导补偿机构综合设置为一套机构，由设有电加热单元和传导单元的两个辊筒组成的辊筒机构4串联构成；热冲坑系统2包括由设有循环热油的加热单元的上模51和设有循环热油的加热单元的下模52组成的机构；电加热单元通过微处理器控制加热温度，由设在辊筒上的温度传感器检测温度并反馈至微处理器；辊筒机构中最靠近下模52的辊筒为主动辊筒41,另一个辊筒为从动辊筒42，主动辊筒41设有定量传导补偿铝塑膜装置，定量传导补偿由微控制器通过传动装置控制主动辊筒41转动实现,传动装置为带轮传动装置6，带轮传动装置6包括带轮61和伺服电机62，伺服电机62与微控制器电连接，带轮61由聚甲醛材料注塑制成,主动辊筒41和从动辊筒42的两端通过轴承设在固定于机床工作台上相对应的两块座板7上,电加热单元的电源通过设于辊筒转轴上的滑环和电刷引入；热油循环构件为通过密封装置与被加热的上模51及下模52连接的输油管道8,输油管道8包括连通上模51及下模52内部加热腔的进油管道81和出油管道82，输油管道8中设有流量调节阀；上模和下模中设有温度传感器，温度传感器与微控制器输入端电连接。密封装置应用密封环机械密封,密封环由硅橡胶或填充聚四氟乙烯材料制成。

在冲压机的侧边设有加热油箱9，输油管道与设于加热油箱侧边的油泵91连接；加热油箱中设有电加热装置和包括温度传感器的温度控制装置，加热油箱的外表面包覆有石棉保温层，加热油箱的顶部设有顶盖，顶盖上设有通气孔。

应用本实施例1的相关工艺参数为:辊筒直径15-25cm,铝塑膜加工宽度低于200mm,冲切速度低于8ppm,铝塑膜预加热温度控制为110±10℃，铝塑膜运行线速度为6.2-6.5m/min，经过预加热后铝塑膜的实际温度为85±5℃；

实施例2：将实施例1辊筒中的电加热单元改换为循环热油的加热单元,辊筒转轴为空心管,循环热油自所述油泵输出口通过输油管道至辊筒转轴的空心管引入辊筒内腔43,并由辊筒另一端的转轴空心管引出,回流至加热油箱，输油管道的管接头通过密封装置与转轴的空心管转动连接，其余结构同实施例1，如图2所示。

实施例3：将实施例1的两个辊筒组成的辊筒机构改换为四个辊筒串联组成的辊筒机构，其余结构同实施例1。当铝塑膜加工宽度高于200mm,冲切速度高于8ppm的情况下,应用本实施例3的结构较好。

实施例4：将实施例2的两个辊筒组成的辊筒机构改换为四个辊筒串联组成的辊筒机构，其余结构同实施例2，如图3所示。

本发明可在各种锂电池制造加工过程中对铝塑膜进行冲坑时使用，具有拉伸深度大、无破裂、厚度均匀度好等优点，本领域的技术人员如果对上述发明内容作简单的修改或替换，这样的改变不能认为是脱离本发明的范围，所有这样对所属领域的技术人员显而易见的修改将包括在本发明的权利要求的范围之内。

Claims (7)

1.一种铝塑膜深度冲坑装置，包括铝塑膜冲坑模,其特征是，在铝塑膜冲坑模上设有铝塑膜预加热系统和热冲坑系统；

所述铝塑膜预加热系统包括铝塑膜预加热机构和铝塑膜传导补偿机构，所述铝塑膜预加热机构和铝塑膜传导补偿机构综合设置为至少一个设有加热单元和传导单元的辊筒机构；所述热冲坑系统包括由设有加热单元的上模和设有加热单元的下模组成的机构；所述加热单元通过微处理器控制加热温度；

所述辊筒机构由若干个将铝塑膜张紧和传导的辊筒依次串联组成,其中最靠近下模的辊筒为主动辊筒,其余辊筒为从动辊筒；

所述主动辊筒设有定量传导补偿铝塑膜装置，定量传导补偿由微控制器通过传动装置控制主动辊筒转动实现,所述传动装置为带轮传动装置，带轮传动装置包括带轮和伺服电机/步进电机，伺服电机/步进电机与微控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种铝塑膜深度冲坑装置，其特征是，所述的带轮传动装置的带轮由聚甲醛材料注塑制成。

3.根据权利要求1所述的一种铝塑膜深度冲坑装置，其特征是，所述加热单元为电热构件或热油循环构件。

4.根据权利要求3所述的一种铝塑膜深度冲坑装置，其特征是，所述热油循环构件为通过密封装置与被加热的机构连接的输油管道,输油管道包括连通所述辊筒、所述上模和所述下模内部加热腔的进油管道和出油管道，输油管道中设有流量调节阀；所述辊筒、所述上模和所述下模中设有温度传感器，温度传感器与微控制器输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的一种铝塑膜深度冲坑装置，其特征是，输油管道与设于加热油箱侧边的油泵连接；加热油箱中设有电加热装置和包括温度传感器的温度控制装置，加热油箱的外表面包覆有石棉保温层，加热油箱的顶部设有顶盖，顶盖上设有通气孔。

6.根据权利要求4或5所述的一种铝塑膜深度冲坑装置，其特征是，所述密封装置应用密封环机械密封,密封环由硅橡胶或填充聚四氟乙烯材料制成。

7.根据权利要求5所述的一种铝塑膜深度冲坑装置，其特征是，主动辊筒和所有从动辊筒的进油管道并联以后再与所述油泵的输出管接头连接,主动辊筒及所有从动辊筒的出油管道与加热油箱连接。