CN104096719A - 一种动力电池铝壳冷挤压成型模具及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池铝壳冷挤压成型模具，该模具分为上模、下模两部分，上模部分包括上模冲棒、上模座、垫块、夹紧套、夹紧螺母和固定螺栓，下模部分包括下模、垫头、凹模座、凹模螺母、多块夹紧块和多根螺栓。本发明还公开了一种动力电池铝壳冷挤压成型方法，将轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹于铝坯上，使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机，将经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳。使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机将铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳；其生产效率高；铝壳的晶粒组织更致密，增强了韧性、抗拉强度、抗压强度和抗弯强度；节省能耗，节省用工，降低了制造成本。

Description

一种动力电池铝壳冷挤压成型模具及其成型方法

技术领域

本发明涉及一种动力电池铝壳冷挤压成型模具。

本发明还涉及一种动力电池铝壳冷挤压成型方法。属于金属成形领域。

背景技术

动力电池铝壳用于高铁、动车、锂电池汽车等的动力电池外壳，是无排放的环保能源行业新型产品。目前国内企业动力电池铝壳冲压成形生产方法是使用一般冲床及油压机，将铝钣冲裁下料后经多道拉伸（通常需7-8道）、多次回火去除应力（通常需3-4次），生产工艺复杂、流程长，耗能多，生产效率低，制造成本高，操作安全系数低，用工多且劳动强度大。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种动力电池铝壳冷挤压成型模具。

本发明还提供一种工艺简便、生产效率高、制造成本低、产品质量优良的动力电池铝壳冷挤压成型方法。

本发明采用的技术方案：

一种动力电池铝壳冷挤压成型模具，该模具分为上模、下模两部分，所述上模部分包括上模冲棒、上模座、垫块、夹紧套、夹紧螺母和固定螺栓，下模部分包括下模、垫头、凹模座、凹模螺母、多块夹紧块和多根螺栓，所述上模冲棒安装于上模座前侧，中间用垫块调节距离，所述夹紧套将上模夹住，由夹紧螺母将上模夹紧并安装固定于上模座上，所述上模座通过固定螺栓安装固定于滑块前端，所述滑块设于导轨上；下模安装于凹模座内，中间用垫头调节距离，凹模螺母将下模、垫头贴紧并固定于凹模座上，所述夹紧块分别位于凹模座外侧的上、下、左、右，多根螺栓与夹紧块协调配合调整下模的上、下、左、右。

一种动力电池铝壳冷挤压成型方法，包括以下步骤：

a、根据动力电池铝壳冷挤压成形所需的挤压力，选择公称力最合适的卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机；

b、制作模具，该模具分为上模、下模两部分，上模安装固定于上模座上，所述上模座安装固定于滑块前端；

c、将制作的铝坯进行处理，使用搅拌设备，将轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹于铝坯上，轻质硬酯酸锌粉剂事先于40-45℃的烘箱内存放备用，轻质硬酯酸锌粉剂的用量为铝坯的0.08-0.1%，搅拌涂抹分两次进行，第一次：无轻质硬酯酸锌粉，铝坯搅拌12-15分钟，以去除表面较为粗糙的毛刺，搅拌结束后将铝屑杂质清理干净；第二次：按剂量比例放入轻质硬酯酸锌粉剂，搅拌涂抹10-15分钟；

d、冷挤压成形，使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机，将经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳，铝坯被冷挤压成形的过程方式是反挤压，即上模在滑块的带动下，行进挤向下模内的铝坯，铝坯则在上模、下模相互挤压作用下，沿着下模的内壁向上模行进的相反方向拉伸成形。

d步骤中冷挤压成形具体包括如下步骤：1）该模具安装于卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上；2）对模，使上模冲棒进入下模模腔，运用下模部分的螺栓和夹紧块，调整下模的上、下、左、右位置；3）试模，将经过轻质硬酯酸锌粉搅拌涂抹处理的铝坯取单片放入下模模腔内，采用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机将铝坯冷挤压成铝壳；4）调整送料机械手，铝坯经上料机构送入模腔，依靠卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机已配置的机械手自动送料；5）挤压产品，将经过轻质硬酯酸锌粉剂处理后的铝坯放入上料机构，运用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机连续将铝坯冷挤压成铝壳。

本发明的有益效果是：本工艺是使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机将铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳，替代使用一般冲床冷冲后油压机多道拉伸、多次回火去除应力；本工艺生产动力电池铝壳的速度一般在每分钟36只以上，其生产效率较之目前国内企业使用一般冲床冷冲后油压机多道拉伸成形提高5倍以上；应用本工艺生产的动力电池铝壳，由于塑性变形好，铝壳的晶粒组织更致密，增强了韧性、抗拉强度、抗压强度和抗弯强度；节省能耗，节省用工，降低了制造成本。

附图说明

     图1为本发明模具的结构示意图。

1、上模冲棒，2、上模座，3、垫块，4、夹紧套，5、夹紧螺母，6、固定螺栓，7、滑块，8、导轨，9、下模，10、垫头，11、凹模座，12、凹模螺母，13、夹紧块，14、螺栓。

具体实施方式

下述实施例仅用于说明本发明，但并不能限定本发明的保护范围。

图1中所示，本发明的一种动力电池铝壳冷挤压成型，该模具分为上模、下模两部分，上模部分包括上模冲棒1、上模座2、垫块3、夹紧套4、夹紧螺母5和固定螺栓6，下模部分包括下模9、垫头10、凹模座11、凹模螺母12、4块夹紧块13和4根螺栓14，上模冲棒1安装于上模座2前侧，中间用垫块3调节距离，夹紧套4将上模夹住，由夹紧螺母5将上模夹紧并安装固定于上模座2上，上模座2通过固定螺栓6安装固定于滑块7前端，滑块7设于导轨8上；下模9安装于凹模座11内，中间用垫头10调节距离，凹模螺母12将下模、垫头10贴紧并固定于凹模座11上，夹紧块13分别位于凹模座11外侧的上、下、左、右，多根螺栓14与夹紧块13协调配合调整下模的上、下、左、右。

该模具的上模一般采用高速钢，如ASSAB88，性能更好的材料，如CALDIE等，并设计拔模斜度和工作带。下模一般采用硬质合金，如YG20、YG15、YG8等。

该模具的制作工艺一般均需经过正火、粗车、淬火、磨加工（或精车）等过程，具体流程因各零部件的用途不同而有所区别。如制作下模，按模具图纸要求采购坯料，其后的加工工艺主要流程为：坯料、外圆磨、内圆磨、平磨、抛光。

该模具的有益效果是：a、整套模具结构合理，精度稳定性好；b、由于一次性冷挤压成形，铝壳的金属晶粒组织致密，韧性好，抗拉、抗压、抗弯性强，表面光洁度高；c、挤压成形产品的尺寸精度均一稳定；d、连续批量生产过程中调整挤压成形产品的壁厚、底厚灵活便捷。

本发明的一种动力电池铝壳冷挤压成型方法，包括以下步骤：

a、根据动力电池铝壳冷挤压成形所需的挤压力，选择公称力最合适的卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机；

b、制作模具，该模具分为上模、下模两部分，上模安装固定于上模座上，所述上模座安装固定于滑块前端；

c、将制作的铝坯进行处理，使用搅拌设备，将轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹于铝坯上，轻质硬酯酸锌粉剂事先于40-45℃的烘箱内存放备用，轻质硬酯酸锌粉剂的用量为铝坯的0.08-0.1%，搅拌涂抹分两次进行，第一次：无轻质硬酯酸锌粉，铝坯搅拌12-15分钟，以去除表面较为粗糙的毛刺，搅拌结束后将铝屑杂质清理干净；第二次：按剂量比例放入轻质硬酯酸锌粉剂，搅拌涂抹10-15分钟；

d、冷挤压成形，使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机，将经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳，铝坯被冷挤压成形的过程方式是反挤压，即上模在滑块的带动下，行进挤向下模内的铝坯，铝坯则在上模、下模相互挤压作用下，沿着下模的内壁向上模行进的相反方向拉伸成形。

在c步骤中使用轻质硬酯酸锌粉搅拌涂抹的作用是：a、改善铝坯的结垢析出现象，有利于去除铝坯表面的毛刺及杂质；b、优化铝坯的延伸性能，有利于铝坯被冷挤压成形时的塑性变形；c、增强铝坯的润滑性，有利于挤压成形产品的脱模脱料。

d步骤中冷挤压成形具体包括如下步骤：1）该模具安装于卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上；2）对模，使上模冲棒进入下模模腔，运用下模部分的螺栓和夹紧块，调整下模的上、下、左、右位置，运用塞尺检测下模（凹模）模腔间隙达到图纸要求；3）试模，将经过轻质硬酯酸锌粉搅拌涂抹处理的铝坯取单片放入下模模腔内，采用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机将铝坯冷挤压成铝壳，运用测厚仪、游标卡尺等检测工作测量铝壳的壁厚、底厚和高度，然后调模，高度调整运用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机的滑块行程调整功能，壁厚、底厚的调整仍运用下模的螺栓（调整螺栓）和夹紧块的调整功能，其调整方法和检测方法与前述对模时相同，如此反复，直至连续试模挤压成形的铝壳均达到产品图纸要求；4）调整送料机械手，本生产工艺的上料（铝坯），产品规格较小的铝坯可采用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机已配置的震动料斗自动上料；较大的铝坯则应另行配置提升机自动上料，铝坯经上料机构送入模腔，依靠卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机已配置的机械手自动送料，调整送料机械手包括调整机械手对铝坯的抓握情况、抓握住铝坯后将其送入凹模的到位情况，以及上述“抓握”、“送入”的连续性、协调性等；5）挤压产品，将经过轻质硬酯酸锌粉剂处理后的铝坯放入上料机构，运用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机连续将铝坯冷挤压成铝壳。

     本发明采用的压力机为多连杆肘杆式机械传动机构，并具备以下功能：a.有一定距离的挤压行程；b.滑块在挤压行程间行进，速度逐渐减慢；c.滑块在挤压行程间行进，挤压力逐渐增大；d.滑块行进至下死点时有保压时间。该压力机能将铝坯一次性冷挤压成符合形状、尺寸要求的动力电池铝壳。

本发明的成型方法具有如下优点：

一是工艺简便，本工艺是使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机将铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳，替代使用一般冲床冷冲后油压机多道拉伸、多次回火去除应力；

二是生产效率高，本工艺生产动力电池铝壳的速度一般在每分钟36只以上，其生产效率较之目前国内企业使用一般冲床冷冲后油压机多道拉伸成形提高5倍以上；

三是铝壳金属性能好，应用本工艺生产的动力电池铝壳，由于塑性变形好，铝壳的晶粒组织更致密，增强了韧性、抗拉强度、抗压强度和抗弯强度。国内企业使用一般冲床冷冲后油压机多道拉伸成形的铝壳，由于经过多次反复的变形发热和成形后的冷却，铝壳变硬变脆，致使其力学性能减弱；

四是节省能耗，节省用工，降低了制造成本。

Claims (3)

1.一种动力电池铝壳冷挤压成型模具，该模具分为上模、下模两部分，其特征在于：所述上模部分包括上模冲棒、上模座、垫块、夹紧套、夹紧螺母和固定螺栓，下模部分包括下模、垫头、凹模座、凹模螺母、多块夹紧块和多根螺栓，所述上模冲棒安装于上模座前侧，中间用垫块调节距离，所述夹紧套将上模夹住，由夹紧螺母将上模夹紧并安装固定于上模座上，所述上模座通过固定螺栓安装固定于滑块前端，所述滑块设于导轨上；下模安装于凹模座内，中间用垫头调节距离，凹模螺母将下模、垫头贴紧并固定于凹模座上，多块夹紧块分别位于凹模座外侧的上、下、左、右，多根螺栓与夹紧块协调配合调整下模的上、下、左、右。

2.一种动力电池铝壳冷挤压成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、根据动力电池铝壳冷挤压成形所需的挤压力，选择公称力最合适的卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机；

b、制作权利要求1所述的模具，该模具分为上模、下模两部分，上模安装固定于上模座上，所述上模座安装固定于滑块前端；

c、将制作的铝坯进行处理，使用搅拌设备，将轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹于铝坯上，轻质硬酯酸锌粉剂事先于40-45℃的烘箱内存放备用，轻质硬酯酸锌粉剂的用量为铝坯的0.08-0.1%，搅拌涂抹分两次进行，第一次：无轻质硬酯酸锌粉，铝坯搅拌12-15分钟，以去除表面较为粗糙的毛刺，搅拌结束后将铝屑杂质清理干净；第二次：按剂量比例放入轻质硬酯酸锌粉剂，搅拌涂抹10-15分钟；

d、冷挤压成形，使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机，将经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳，铝坯被冷挤压成形的过程方式是反挤压，即上模在滑块的带动下，行进挤向下模内的铝坯，铝坯则在上模、下模相互挤压作用下，沿着下模的内壁向上模行进的相反方向拉伸成形。

3.根据权利要求2所述的一种动力电池铝壳冷挤压成型方法，其特征在于：d步骤中冷挤压成形具体包括如下步骤：1）该模具安装于卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上；2）对模，使上模冲棒进入下模模腔，运用下模部分的螺栓和夹紧块，调整下模的上、下、左、右位置；3）试模，将经过轻质硬酯酸锌粉搅拌涂抹处理的铝坯取单片放入下模模腔内，采用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机将铝坯冷挤压成铝壳；4）调整送料机械手，铝坯经上料机构送入模腔，依靠卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机已配置的机械手自动送料；5）挤压产品，将经过轻质硬酯酸锌粉剂处理后的铝坯放入上料机构，运用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机连续将铝坯冷挤压成铝壳。