CN104942117B - 方形电池壳体的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高精度且高效地将铝合金板成形为扁平度高的方形电池壳体的成形方法。对铝合金板进行拉深加工而成形为在侧壁部(2a)的四周范围内局部地形成斜壁面(2f)的第一方筒体(2)，并且将该第一方筒体(2)的底部(2d)留作方形电池壳体的底部，继续进行再拉深加工或精加工，从而成形为侧壁部的板厚为所述铝合金板的板厚的60％以下那样的最终的方形电池壳体。

Description

方形电池壳体的成形方法

技术领域

本发明涉及Li离子电池等的壳体即方形电池壳体的成形方法。

背景技术

作为移动电话、笔记本电脑或者电动车、混合动力车等的电源，广泛使用有锂离子充电电池(Li离子电池)。

在构成该Li离子电池壳体(以下，仅称作电池壳体)的板材中，包括其盖在内大多使用金属，使用不锈钢等铁合金、铝合金。尤其是电池壳体的盖、主体(罐)等由对铝合金板(冷轧板)材料进行冲压成形而成的成形品构成时，从耐腐蚀性、轻型化以及加工性、成本方面出发是有利的。

作为上述电池壳体的形状，作为安装效率高且散热性能也优异的、横截面形状为方形的电池壳体，广泛使用扁平度即侧面的宽幅面的宽度与窄幅面的宽度之比大的(短边侧远小于长边侧的)扁平形的电池壳体。上述的使用薄型的方形电池壳体的方形电池适于设备的薄型化、轻型化，并且空间效果高，因此受到重视。

作为上述的扁平度高且有底的方形电池壳体(电池罐)的成形方法，作为连续自动拉深加工方法，以铝合金等的金属板为成形材料，通过在10～20工序(级)中重复由连续自动冲压机进行的深拉深加工以及减薄加工，能够获得成形形状。然而，在上述的成形方法中，存在如下所述的问题：由于存在多个工序，需要多个昂贵的模具；由大型的连续自动冲压机导致的设备费的增大；还有因利用大型冲压机进行加工而无法增大冲压速度，从而导致生产率低等。

因此，一直以来，为了解决与上述那样的方形电池壳体的成形相关的课题，形成各种提案。

例如，在专利文献1中，对于作为冲裁为规定形状的电池罐材料而含有0.1％以下的碳的冷轧钢板进行深拉深加工，在成形了横截面形状为大致椭圆形的第一方筒体之后，利用连续地一并进行拉深加工与减薄加工的DI加工，从而成形有方形电池壳体。

然而，在专利文献1等使用连续地进行现有的拉深与减薄的DI成形方法的方法中，在将铝合金板成形为扁平度高的方形电池壳体的过程中，难以确保板厚、形状精度。这是因为，相对于刚性高的所述SUS等铁合金、钢，具有软质且弹性系数低的特性的铝合金板的成形时的变动、特性显著不同。

与此相对，在专利文献2、非专利文献1中公开有如下所述的内容：在由最先的拉深加工(初次拉深)形成的容器的上缘设置锥形、或者形成外径比产品底面部小的预备底面部和从该预备底面部倾斜竖立设置的预备倾斜侧壁部，从而获得中间的(预备的)成形体。而且还提出有如下所述的方案，即，通过对其进行再拉深成形，由于所述锥形、预备倾斜侧壁部的存在，由中间成形体的侧壁部的模面产生的弯曲角度小于90度，减小摩擦等相对于材料的流动的阻力，在此基础上进行再拉深加工。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本第4119612号公报

专利文献2：日本第4325515号公报

非专利文献

非专利文献1：塑性加工学2，W.约翰逊、P.B.梅勒共同编著，昭和40年10月30日培风馆发行，“11·10有底容器的再拉深加工”26-27页

发明要解决的课题

但是，根据上述专利文献2、非专利文献1的成形方法，利用连续地进行拉深与减薄的DI成形的方法，也还是难以在将铝合金板成形为扁平度高的方形电池壳体时确保板厚、形状精度。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够高精度且高效地将铝合金板成形为扁平度高的方形电池壳体的成形方法。

解决方案

为了实现上述目的，本发明的方形电池壳体的成形方法的主旨在于，所述方形电池壳体的成形方法包括：

第一拉深加工工序，在该第一拉深加工工序中，对铝合金板进行拉深加工而成形为第一方筒体，该第一方筒体由底部和从该底部周缘立起的侧壁部构成，并且在所述侧壁部的四周范围内局部地形成有朝向所述底部缩径的斜壁面；

第二拉深加工工序，在该第二拉深加工工序中，对所述第一方筒体进行再拉深加工而成形为第二方筒体，该第二方筒体由底部和从该底部周缘立起的侧壁部构成，并且在所述侧壁部的四周范围内局部地形成有朝向所述底部缩径的斜壁面，而且所述侧壁部的高度比所述第一方筒体高，另外将所述第一方筒体的底部留作所述底部；以及

精加工工序，在该精加工工序中，对所述第二方筒体进行加工而成形为方形电池壳体，该方形电池壳体由底部和从该底部周缘立起的侧壁部构成，并且所述侧壁部的高度比所述第二方筒体高，而且所述侧壁部的板厚为所述铝合金板的板厚的60％以下，另外将所述第二方筒体的底部留作所述底部。

发明效果

根据本发明，在第一拉深加工工序中，形成在侧壁部的四周范围内局部形成有朝向底部缩径的斜壁面的第一方筒体。由于该斜壁面的存在，通过第二拉深加工工序对第一方筒体进行再拉深加工时的、所成形的第一方筒体的侧壁部的弯曲角度小于90度。

由此，当对第一方筒体进行再拉深加工时，因该侧壁部的弯曲产生的变形阻力减小。其结果是，由于第二工序中的拉深成形更顺畅地完成，提高成形性，因此能够将薄壁的金属板成形加工为扁平度高的有底的方形电池壳体。

另外，在此基础上，以将第一方筒体的底部直接留作方形电池壳体的底部的方式进行第二拉深加工、精加工，由此除去第一方筒体、第二方筒体的各底部，主要成形包括第一方筒体、第二方筒体的斜壁面在内的侧壁部。因此，与将第一方筒体、第二方筒体的各底部与侧壁部一并成形的情况相比，进一步减小因弯曲而产生的变形阻力。

通过上述的形成斜壁面和将第一方筒体的底部直接作为方形电池壳体的底部的组合，能够高精度且以较少工序数来高效地成形铝合金制方形电池壳体，该铝合金制方形电池壳体的高度比第二方筒体高，且使侧壁部的最终板厚减少至铝合金板的板厚的60％以下。

附图说明

图1是表示本发明的第一拉深加工工序的一种方式的冲压装置的剖视图。

图2是表示本发明的第二拉深加工工序的一种方式的冲压装置的剖视图。

图3是表示本发明的精加工工序的一种方式的冲压装置的剖视图。

图4是表示在图1中成形的坯料1的立体图。

图5是表示在图1中成形的第一方筒体2的立体图。

图6是表示在图2中成形的第二方筒体3的立体图。

图7是表示在图3中成形的最终的方形电池壳体4的立体图。

附图标记说明如下：

1：金属板，2：第一方筒体，2a、2b：侧壁，2d：底部，2f、2g：斜壁面，3：第二方筒体，2a、2b：侧壁，3d：底部，3f、3g：斜壁面，4：方形电池壳体，4a、4b：侧壁，4d：底部，10：第一方形冲头，11：第一方形冲模，12：坯料支架，13：第二方形冲头，14：第二方形冲模，15：套筒，16：第三方形冲头，17：第三方形减薄冲模

具体实施方式

以下，参照附图，并且对将铝合金板成形为方形电池壳体的本发明优选的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本说明书以及附图中，对于实际上具有相同的功能结构的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

在本发明中，在进行了图1的第一拉深加工工序、图2的第二拉深加工工序(再拉深加工)之后，利用图3的第三精加工工序来成形图7所示的产品方形电池壳体。图3的精加工的方式示出减薄加工例，示出通过与前段的图1、2的拉深加工组合而成形图7所示的产品方形电池壳体的方式。在此，本发明所述的工序的第一、第二、第三这样的呼称仅是示出工序的顺序、区别，但工序并不仅限于第一、第二、第三，并不意味无法在第一、第二、第三工序之间加入其他工序。即，第一、第二、第三工序以及在第一、第二、第三工序之间适当地加入其他成形加工、表面处理等工序的情况也包含在本发明的范围内。

第一拉深加工工序

在图1的第一拉深加工工序中，利用图1所示那样的第一方形冲头(punch)10和第一方形冲模(金属模具)11来对图4所示那样的铝合金板1进行拉深加工。然后，成形为图5所示那样的俯视下呈方形的第一方筒体2。

因此，首先，将预先冲裁为俯视下呈圆形或方形、椭圆形(图4所示的方式)等规定形状的、铝合金板(坯料)1安装于图1所示的冲压装置。

然后，利用坯料支架12和第一冲模11来夹持并按压铝合金板1的周缘部1b，在此基础上使第一方形冲头10下降、或者使第一方形冲模11上升，利用上述第一冲头10与第一冲模11之间的配合，将铝合金板1拉深加工为图5所示的方形的第一方筒体2。

在此，图1的第一冲头10与第一方形冲模11在俯视下具有与如图5那样相同地在俯视下呈方形的第一方筒体2对应或者相似的方形(长方形的横截面形状)。另外，第一方形冲头10在其四周的范围内局部地形成朝向其前端10b侧缩径的斜壁面(锥面)10a。

由此，成形第一方筒体2，该第一方筒体2包括图1的剖视图或者图5的立体图所示那样的、俯视下呈方形的底部2d以及从该底部2d周缘立起的四个各侧壁部2a、2a、2b、2b，并且在所述侧壁部2a、2a、2b、2b的四周范围内局部形成有朝向底部2d缩径的四个斜壁面2f、2f、2g、2g。在图5的第一方筒体2中，附图标记2a、2a是较大且位于宽幅的长边侧的对置的两个侧壁部，附图标记2b、2b是位于窄幅的短边侧的对置的两个侧壁部，附图标记2c是中空部上方的开口部，附图标记2d是底部，附图标记2e是从各侧壁2a、2b的周缘部朝向外侧扩展的平坦的产品外凸缘。

(斜壁面)

如上所述，在第一方形冲头10的四周范围内局部形成有以朝向其前端10b侧而直径变小的方式进行缩径的斜壁面(锥面)10a。

利用该斜壁面10a，将斜壁面(倾斜壁)2f、2f分别形成为第一方筒体2的宽幅的长边侧的两个侧壁部2a、2a，并且，如图5所示，将斜壁面2g、2g分别形成为窄幅的短边侧的两个侧壁部2b、2b。

其结果是，在第一方筒体2的底部2d与四个各侧壁部2a、2a、2b、2b之间，在各侧壁部2a、2a、2b、2b的四周(整个长度或者整个宽度)范围内分别形成有斜壁面2f、2f、2g、2g。在此，斜壁面2f、2f分别存在于宽幅的长边侧的两个侧壁部2a、2a的宽度(长度)范围内，斜壁面2g、2g分别存在于窄幅的短边侧的两个侧壁部2b、2b的宽度(长度)的范围内。

上述斜壁面2f、2f、2g、2g从各侧壁部2a、2a、2b、2b朝向底部2d而依次缩窄供各侧壁部2a、2a、2b、2b形成的大致长方形形状的横截面的长边和短边，从而成为倾斜的壁面，使得斜壁面2f、2f彼此以及2g、2g彼此的间隔以成为底部2d的长边和短边的方式依次缩窄。

为了使图2中后述的、在第二拉深加工工序中成形时的、第一方筒体2的斜壁面2f、2f、2g、2g的各弯曲角度小于90度而设置该斜壁面2f、2f、2g、2g。利用该斜壁面2f、2f、2g、2g，如图2所示那样，当对第一方筒体2进行再拉深加工(成形)时，能够使第二方筒体2的斜壁面3f、3f、3g、3g的各弯曲角度R(图2所示的R)小于90度。因此，因包括第二方筒体的斜壁面3f、3f、3g、3g在内的、各侧壁部3a、3a、3b、3b的弯曲而产生的变形阻力变小。其结果是，再拉深加工更为流畅地完成，成形性提高，因此能够将薄壁的金属板成形加工为扁平度高的有底的方形电池壳体。在此，第二方筒体2的斜壁面3f、3f、3g、3g的各弯曲角度R是图2所示的所述各侧壁3f、3f、3g、3g与垂直方向所成的角度R。

在该第一方筒体2中，斜壁面2f、2f、2g、2g的倾斜度或者高度等形状条件由如下设计条件来确定，在该设计条件中，能够使之后的第二工序中的模面成形时的、第一方筒体2的斜壁面2f、2f、2g、2g的各弯曲角度小于90度。

需要说明的是，在该第一拉深加工工序中，成形为下述的第一方筒体2，其壁厚与原始的铝合金板1相同、或有所增加，横截面形状呈长方形，且具有恒定的高度(深度)。

(第一方筒体底部)

关于第一方筒体2的底部2d的大小(宽度和长度)，为了设置斜壁面2f、2f、2g、2g，底部2d的长边和短边分别比第一方筒体2的长边和短边小，底部2d的横截面的面积小于第一方筒体2的横截面。

在该前提下，在本发明中，将在该第一工序的拉深工序中成形的第一方筒体2的底部2d作为后述的图7所示的最终的方形电池壳体4的底部4d、或者留作底部4d。

因此，为了使底部2d成为与作为产品的方形电池壳体4的底部4d吻合的大小、形状，以与底部4d相同或比底部4d稍大的方式进行成形。另外，第一方筒体2的底部2d被保持原样或者尽可能地保留，以留作第二方筒体3的底部3d以及方形电池壳体4的底部4d的方式进行后述的第二拉深加工以及精加工。

在此，第一方筒体2的底部2d被保持原样或者尽可能地保留，成为最终的方形电池壳体4的底部4d是指，该底部2d自身在再拉深加工、精加工中不发生大致成形而是保留形状，成为与该底部2d相同或恒定的比例以上的大小、而且相同的形状的、第二方筒体3的底部3d以及方形电池壳体4的底部4d。但是，底部2d在再拉深加工以及精加工中承受稍许的成形，其大小、形状局部地或者在底部周缘中稍许变化是允许的。在此，将第一方筒体2的底部2d保持原样或者尽可能地保留，用于设为方形电池壳体4的底部4d的目标在于，图7的方形电池壳体4的底部的面积(长边×短边)成为图5的第一方筒体2的底部2d的面积(长边×短边)的70～100％的范围。

在所述专利文献2、非专利文献1中，在由最先的拉深加工(最初拉深)形成的容器的上缘设置锥形、或者形成外径比产品底面部小的预备底面部和从该预备底面部倾斜竖立设置的预备倾斜侧壁部，从而获得中间的(预备的)成形体。但是，该中间的(预备的)成形体的底部并非如本发明的那样作为产品形状的底部直接保留，而是与侧壁一并成形。换言之，图7的方形电池壳体4的底部的面积(长边×短边)必然变小至不足第一方筒体2的底部2d的面积(长边×短边)的70％(非专利文献1)，反之必然变大至超过100％(专利文献2)。因此，与底部作为底部且侧壁作为侧壁而依次成形的本发明相比，相对于成形时的材料的流动的阻力进一步增大。

另外，在本发明的情况下，第一拉深加工后的第一方筒体2的形状如图1、图5所示那样，由底部2d和斜壁面2f、2f、2g、2g构成的凸面形成于第一方筒体2的底部2d侧。由此，底部2d侧的材料在第一拉深加工中受到伸出成形而导致薄壁化。因此，在图7所示的最终获得的方形电池壳体中，底部的壁厚变薄，材料向侧壁侧流动，因此能够以更少的材料使用量来获得较深的方形电池壳体的形状。因此，也能获得减少相对于电池罐的材料的使用量的效果。此外，在本发明的情况下，由于后述的再拉深加工中的、冲模肩部处的弯曲角度小，因此在图7所示的最终获得的方形电池壳体(电池罐)的纵壁部产生的、由弯曲变形引起的表面凹凸也减少，从而获得更高强度的电池壳体。

该第一拉深加工工序可以由一级进行、也可以由几级或者多级进行，能够使用通常的冲压装置。而且，能够在拉深成形中的、成形速度为1～60m/SPM的范围的、压料负载为0.5～500kN的、通常的冲压装置或者拉深成形中的条件下进行。另外，不仅是在第一拉深加工工序中，在第二拉深加工工序、精加工工序中，通常的冲压装置或者拉深成形同样可以根据需要而使用各种市面上销售的润滑剂或润滑油。

第二拉深加工工序

接下来，在图2的第二拉深加工工序即再拉深工序中，如图2所示那样，利用第二方形冲头13和第二方形冲模14将图5所示的成形的第一方筒体2进一步再拉深加工为具有长方形的横截面形状的第二方筒体3。即，利用在四周范围内局部地形成有朝向前端侧缩径的斜壁面的第二方形冲头13和第二方形冲模14，再拉深加工为图5所示的第二方筒体3。

在此，图2的第二冲头13和第二方形冲模14在俯视下具有与如图6那样相同地俯视下呈方形的第二方筒体3对应或者相似的方形(长方形的横截面形状)。另外，第二方形冲头13与图1的方形冲头10相同地、在其四周范围内局部地形成朝向其前端13b侧缩径的斜壁面(锥面)13a。另外，第二方形冲模14在其四周范围内局部地形成有开口部朝向其下侧缩径的倾斜面(锥面)14a。

利用该斜壁面13a，将包含所述第一方筒体2的斜壁面(倾斜壁)2f、2f在内的各侧壁部2a、2a分别成形为第二方筒体3的宽幅的长边侧的两个侧壁部3a、3a和斜壁面(倾斜壁)3f、3f。另外，将包含所述第一方筒体2的斜壁面(倾斜壁)2g、2g在内的各侧壁部2b、2b分别成形为第二方筒体3的窄幅的短边侧的两个侧壁部3b、3b和斜壁面(倾斜壁)3g、3g。

其结果是，成形第二方筒体3，该第二方筒体3由图6所示的、底部3d和从该底部3d周缘立起的侧壁部3a、3a、3b、3b构成，并且在所述侧壁部的四周范围内局部地形成朝向所述底部3d缩径的斜壁面3f、3f、3g、3g，所述侧壁部3a、3a、3b、3b的高度比第一方筒体2高，能够将第一方筒体的底部2d留作其底部3d。

而且，通过将具有上述的前端的斜壁面13a等的方形冲头13设为与第一方筒体相似形的剖面形状，当对第一方筒体2进行再拉深加工时，使方形冲头13的前端的斜壁面13a与第一方筒体的斜壁面2f、2f、2g、2g对应匹配。由此，能够使成形时的第一方筒体2的侧壁部2a、2a、2b、2b和斜壁面2f、2f、2g、2g的各弯曲角度R小于90度。在此，弯曲角度R为图2所示的R，是设于冲模14的锥部14a或成形的第二方筒体3的宽幅的长边侧的两个侧壁部3a、3a与垂直方向所成的角度。

另外，如上所述，将在第一工序的拉深工序中成形的第一方筒体2的底部2d保持原样或者尽可能地保留，从而成为后述的图7所示的最终的方形电池壳体4的底部4d。即，为了使第一方筒体2的底部2d成为与最终的方形电池壳体4的底部4d吻合的大小、形状，以与底部4d相同或比底部4d稍大的方式成形第一方筒体2。即，以图7的方形电池壳体4的底部4d的面积(长边×短边)成为图5的第一方筒体2的底部2d的面积(长边×短边)的70～100％的范围的方式进行成形。

由此，第一方筒体2的底部2d成为第二方筒体3的底部3d，并且第一方筒体2的侧壁部2a、2a、2b、2b和斜壁面2f、2f、2g、2g成为第二方筒体3的侧壁3a、3a、3b、3b和斜壁面3f、3f、3g、3g，由于依次成形，因此相对于成形时的材料流动的阻力变得更小。在后述的精加工工序中，也获得与其相同的效果。

在图2的再拉深工序中，更具体来说，如图2所示，将由所述图1的第一拉深加工成形的第一方筒体2装配于冲压装置。此时，如图2那样，优选将套筒15插入第一方筒体与第二方形冲头13之间的空间(间隙)18。其中，在第二方形冲头13的外周侧(外表面侧)预先安装套筒15，使该套筒15与第二方形冲头13一并沿着第一方筒体2的内壁面2a下降(或者使第二冲模14上升)，由此进行插入。

该套筒15具有与第二方形冲头13的外形尺寸、横截面形状对应的内部尺寸、横截面形状，并且具有在由该第二再拉深工序成形的第一方筒体2的内侧，填充未被第二方形冲头支承的空间(间隙)的形状。

在此基础上，如图2那样，使第二方形冲头13下降或者使第二方形冲模14上升，仅使第二方形冲头13前进(进入)至第二方形冲模14内，利用上述第二方形冲头13与第二方形冲模14之间的配合，经由所述套筒15进一步进行再拉深加工。然后，成形为图6所示的第二方筒体3。

该第二方筒体3的短边/长边之比小于第一方筒体2的横截面形状(更为扁平)，其高度h2比所述第一方筒体2的高度h1高，在其高度方向上具有长方形的横截面形状。需要说明的是，在图2所示的拉深加工的阶段中，虽然残留图6那样的朝向外侧扩展的产品外凸缘3e，但也可以不残留上述的产品外凸缘3e而拉深加工为第二方筒体3。

在图2、图6的第二方筒体3中，附图标记3a、3a是大且宽幅的长边侧的对置的两个侧壁，附图标记3b、3b是小且狭窄的短边侧的对置的两个侧壁，附图标记3c是中空部上方的开口部，附图标记3d是底部，附图标记3e是从各侧壁3a、3b的周缘部朝向外侧扩展的、平坦的产品外凸缘。

在该图2的例子中，在再拉深成形时的冲模14的形状中，将第二方形冲模14的上方的面15设为沿着再拉深成形前的第一方筒体2的外表面尤其是斜壁面2f、2f、2g、2g的倾斜面。由此，在再拉深成形过程中流动的材料沿着上方的面15移动，因此不产生褶皱等而成为更顺畅的变形，进一步提高成形性。

(套筒的使用)

在本发明中，在该第二拉深加工工序时，优选使用嵌合在第二冲头13上的套筒15。在第二拉深加工工序中，对第一方筒体2进行再拉深加工，在成形更小的长方形横截面形状且更高的(更深的)第二方筒体3时，当然使第二冲头13成为比第一方筒体2更小型的长方形横截面形状。其结果是，如图2所示，在该方筒体2的周围必然存在未被第二冲头13支承的空间(间隙)。

在不使用套筒的再拉深工序中，由于存在未被该第二冲头13支承的空间，在从第一方筒体2的周围的模具14施加成形力的情况下，该成形力的负载部分压弯，容易产生褶皱。因此，有可能根据部位的不同而成为不均匀的加工从而无法成形、或者即便能够成形也无法确保板厚、形状精度。与此相对，当从横截面形状呈长方形的第一方筒体2制作更小径且更高的(更深的)横截面形状呈长方形的第二方筒体3时，通过使用套筒15，能够填充所述空间。因此，即便从第一方筒体2的周围的冲模(模具)14施加成形力，第一方筒体2中的、该成形力的负载部分也不会压弯，从而不产生褶皱。因此，无关乎部位而成为均匀的加工进行成形，还能够确保板厚、形状精度。

填充上述的具有长方形的横截面形状的空间(间隙)的套筒15当然需要具有与该空间(间隙)18近似或者相似的方环状的横截面形状。另外，在该第二再拉深加工的成形中，套筒15处于停止在该成形初期的插入位置的状态，仅第二冲头13前进至第二冲模14内而进行成形。套筒的材质根据所成形的铝合金的种类而定，除了模具用的钢材，能够适当地选择同种的铝合金制或者橡胶或树脂制等材质。

该第二拉深加工工序也与所述第一拉深加工工序相同地，可以由一级进行，也可以由几级或者多级进行，能够使用通常的冲压装置。然后，拉深成形中的条件也可以从成形速度：1～60个/分、压料负载：0.5～500kN等通常的冲压装置或者拉深成形中的范围以与所述第一拉深加工工序的条件之间的关系设定。

第三精加工工序：

在以上那样的几级或者多级的拉伸加工之后，作为第三工序即精加工，进一步通过对第二方筒体3进行拉深加工或减薄加工、或者组合拉深加工与减薄加工来成形图7所示的方形电池壳体4，其中，该方形电池壳体4的高度比第二方筒体3高，将侧壁部的最终板厚至少减小至铝合金板的板厚的60％以下。

图3示出下述方式，即，作为精加工工序，通过减薄工序，利用第三方形冲头16和第三方形减薄冲模(冲模列)17对横截面形状呈长方形的第二方筒体3尤其是其侧壁3a进行减薄加工而使其薄壁化(减壁化)，从而成形图7所示的最终的方形电池壳体4。在此，图3的第三方形冲头16和第三方形减薄冲模17在俯视下具有与如图7那样相同地俯视下呈方形的方形电池壳体4对应或者相似的方形(长方形的横截面形状)。关于该减薄加工，也可以反复进行多次加工，阶段性地减薄侧壁的壁厚。

当进行上述的减薄加工时，第二方筒体3的斜壁面3f、3f、3g、3g全部被成形为方形电池壳体4的侧壁4a、4a、4b、4b。

另外，将由再拉深工序成形的第二方筒体3的底部3d保持原样或者尽可能地保留而设为方形电池壳体4的底部4d，使得方形电池壳体4的底部4d的面积(长边×短边)处于第一方筒体2的底部2d的面积(长边×短边)的70～100％的范围内。由此，第二方筒体2的底部3d成为方形电池壳体4的底部4d，并且第二方筒体3的侧壁部3a、3a、3b、3b和斜壁面3f、3f、3g、3g成为方形电池壳体4的侧壁4a、4a、4b、4b，由于依次成形，因此相对于成形时的材料流动的阻力变得更小。

该最终的方形电池壳体4中，与第二方筒体3的长方形横截面形状相比，短边/长边之比几乎相同，具有其高度h3比第二方筒体3(的高度h2)高或者深的长方形的最终横截面形状。然后，通过减薄加工，至少将侧壁的最终板厚减小至所述金属板的板厚的60％以下。在图7的最终的方形电池壳体4中，附图标记4a是大且宽幅的长边侧的对置的两个侧壁，附图标记4b是小且狭窄的短边侧的对置的两个侧壁，附图标记4c是中空部上方的开口部，附图标记4d是底部。需要说明的是，在图7的方形电池壳体4的阶段中，虽然保留朝向外侧扩展的产品外凸缘4e，但也可以不保留上述的产品外凸缘4e而精加工为方形电池壳体4。上述的产品外凸缘4e由修整工序除去。

在本发明中，在重复图1、2所示的拉深加工而制作出方形剖面形状的第二方筒体3之后，在图3的减薄加工中，进行不使用所述套筒、并且不使剖面形状变化而仅减薄板厚(壁厚)的减薄加工，从而成形最终的方形电池壳体4。因此，能够实现不会产生现有的拉深加工与减薄加工的组合加工那样的产生褶皱等成形不合格、且形状、壁厚精度都优异的稳定的成形。

在该精加工工序即减薄工序中，不仅是图3所示那样的一级，能够使用进行多级的减薄加工的冲压装置、条件、润滑油。

方形电池壳体：

图7所示的最终的方形电池壳体4具有短边/长边之比与所述第二方筒体3的长方形横截面形状几乎相同的、长方形的扁平的薄型的横截面形状，其高度h3比所述第二方筒体3(的高度h2)高(高或者深)，呈箱型(箱体)形状。另外，其板厚(壁厚)成为将所述减薄加工后的两个两侧壁4a、4b的最终板厚减小至所述金属板的板厚的60％以下的薄壁。

该侧壁3a的最终板厚由长边的侧壁4a、短径的侧壁4c的长度(宽度)、高度h3、短边/长边之比、从方形电池壳体4的用途出发的要求特性等决定。在这方面，根据通常的Li离子充电电池等的规格，方形电池壳体4的侧壁4a的板厚从0.3～2mm的范围中选择。当侧壁4a的厚度不足0.3mm时，根据金属板的强度，所要求的刚性、强度可能不足。另一方面，当侧壁4a的厚度超过2mm时，重量变重，并且薄壁部、安全阀的断裂用凹槽等的高精度加工变难。底部4d的最终板厚根据从方形电池壳体4的用途出发的要求特性，可以与图1所示的金属板相同，也可以是与其不同的板厚，作为与其不同的板厚，也可以更薄。

在该方形电池壳体4上，虽未图示，但作为Li离子电池壳体，装配通常的具有外部正极、电解液的注入口、罩体、安全阀等其他必要零件的封口用的盖。

铝合金板：

在本发明中使用的铝合金板通过拉深和减薄这两种加工而具有如下所述的板厚，即，当减小至所述材料板的板厚的60％以下时，所述的侧壁4a成为0.3～2mm的范围的板厚。电池壳体4的薄壁化与内容积的增加直接关联，成为实现电池特性的高容量化的重要要素，但电池壳体4需要在该薄壁化的作用下也能够维持必要的耐压性，并且也能够进行拉深和减薄这两种加工。因此，铝合金板在组合拉深加工和减薄加工的情况下成形为薄型的方形电池壳体的成形性优异，即使薄壁化，也需要使耐腐蚀性优异，强度、刚性高。从上述方面和轻型化的角度出发，优选铝合金板。

铝合金板的材料强度优选为，根据需要而处于固溶处理以及淬火处理、时效硬化处理或者冷轧、退火等调质之后的0.2％耐力且30～180MPa的范围内。作为满足上述条件的铝合金，采用JIS或AA所规定的3000(Al-Mn)系铝合金，其中优选A3003铝合金，关于JIS或AA所规定的1000系铝合金，其中在使用激光焊接而封口的情况下，优选纯铝合金即A1050合金。上述合金从耐腐蚀性的角度出发也是优选的。但是，根据使用条件、成形条件，也可以使用进一步改进了上述合金的耐蠕变性(耐蠕变变形性)等的合金、上述的更高强度的5000系、6000系铝合金。

工业实用性

以上，本发明能够提供可高精度且高效地将铝合金板成形为扁平度高的方形电池壳体的成形方法。因此，能够理想适用于锂离子充电电池用的方形电池壳体的制造工序。

Claims (3)

1.一种方形电池壳体的成形方法，其特征在于，

所述方形电池壳体的成形方法包括：

第一拉深加工工序，在该第一拉深加工工序中，对铝合金板进行拉深加工而成形为第一方筒体，该第一方筒体由第一底部和从该第一底部周缘立起的第一侧壁部构成，并且在所述第一侧壁部的四周范围内局部地形成有朝向所述第一底部缩径的第一斜壁面；

第二拉深加工工序，在该第二拉深加工工序中，对所述第一方筒体进行再拉深加工而成形为第二方筒体，该第二方筒体由第二底部和从该第二底部周缘立起的第二侧壁部构成，并且在所述第二侧壁部的四周范围内局部地形成有朝向所述第二底部缩径的第二斜壁面，而且所述第二侧壁部的高度比所述第一方筒体高，另外将所述第一方筒体的第一底部留作所述第二底部；以及

精加工工序，在该精加工工序中，对所述第二方筒体进行加工而成形为方形电池壳体，该方形电池壳体由第三底部和从该第三底部周缘立起的第三侧壁部构成，并且所述第三侧壁部的高度比所述第二方筒体高，而且所述第三侧壁部的板厚为所述铝合金板的板厚的60％以下，另外将所述第二方筒体的第二底部留作所述第三底部。

2.根据权利要求1所述的方形电池壳体的成形方法，其特征在于，

在所述第一拉深加工工序中，利用第一方形冲模和在四周范围内局部地形成有朝向前端侧缩径的斜壁面的第一方形冲头，对所述铝合金板进行拉深加工，

在所述第二拉深加工工序中，利用在四周范围内局部地形成有朝向前端侧缩径的斜壁面的第二方形冲头和形成有与所述第二方筒体的所述第二斜壁面对应的斜壁面的第二方形冲模，对所述第一方筒体进行再拉深加工，

所述精加工工序通过减薄加工来进行。

3.根据权利要求1或2所述的方形电池壳体的成形方法，其特征在于，

所述方形电池壳体的第三底部的面积处于所述第一方筒体的第一底部的面积的70～100％的范围内。