CN105170946A - 一体式铸焊模具及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种一体式铸焊模具及其加工方法，属于模具领域，包括模具主体，模具主体的内部设置有冷却空腔，模具主体的顶壁为设置有成型凹槽的平面壁，成型凹槽用于将原料塑造为预设的形状，冷却空腔用于通过冷却水，冷却空腔在模具主体的相对的两个侧壁上设置有用于连接冷却水管的冷却水通口，冷却水通口与冷却空腔连通，冷却水通口的横截面为圆形，模具主体一体成型。一体式的结构可以使得本模具不需要对模具主体的四周进行填充或焊接，冷却水也不会从模具主体的侧边漏出，使得生产过程更安全。

Description

一体式铸焊模具及其加工方法

技术领域

本发明涉及模具领域，具体而言，涉及一体式铸焊模具及其加工方法。

背景技术

目前大部分的蓄电池生产企业的铅排焊接是通过铸焊机完成的，以前的焊接完全是用手工焊接，速度很慢，效率不高。而现在通过铸焊机以及相应的模具以及配件实现整个铅排的一次性焊接，能大大的提高生产效率，同时还能大幅度降低企业的成本。然而模具的优劣很大程度上，直接影响产品的质量。市面上有很多的模具，都是合盖模具。

目前市面上的技术为合盖模具，例如中国专利CN104084561A所公开的一种蓄电池铸焊模具，包括上板和下板，上板可与下板扣合，所述上板与所述下板相互扣合后上板的下表面与下板的上表面构成内腔；上板两侧分别设有一块上加强部，上加强部与上板为一体结构，上板的下表面为光面，下板两侧分别设有一块下加强部，下加强部与下板为一体结构，下板的上表面为光面；所述上板的下表面设有若干安装柱，所述下板的上表面与安装柱的对应位置设有若干安装座。通过保持上板的下表面为光面、下板的上表面为光面省去了加工加强筋的步骤，节约成本的同时避免了因切削加强筋带来的切削伤痕，在上板、下板两侧分别添加了加强部以弥补省去加强筋带来的强度损失。

发明人在研究中发现，现有技术中上下两块模板的拼接导致焊接部位比较容易漏水，压力过大时容易出现较大的裂缝，由于整个模块是完全浸入铅炉里，如果漏水的话将会导致炸铅等安全事故。其次，由于两块模板拼接而成，所以模具的稳定性和热平均性会相对较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体式铸焊模具及其加工方法，以提高模具的工作安全性。

本发明是这样实现的：

一体式铸焊模具，包括模具主体，所述模具主体的内部设置有冷却空腔，所述模具主体的顶壁为设置有成型凹槽的平面壁，所述成型凹槽用于将原料塑造为预设的形状，所述冷却空腔用于通过冷却水，所述冷却空腔在所述模具主体的相对的两个侧壁上设置冷却水通口，所述冷却水通口有用于连接冷却水管，所述冷却水通口与所述冷却空腔连通，所述冷却水通口的横截面为圆形，所述模具主体一体成型。

一体式铸焊模具，冷却空腔内设在模具主体内并通过冷却水通口引入和排出冷却水，侧壁上设置有用于连接冷却水管的冷却水通口，没有因部件组装而留下的缝隙，相对于分块式铸焊模具而言，不容易漏水，也不需要通过焊接对缝隙进行填充，因此，一体式铸焊模具更加安全。

进一步地，所述冷却空腔内设置有支撑柱，所述支撑柱的两端分别与所述冷却空腔的顶面和底面相连。

支撑柱用于补偿冷却空腔对模具主体的强度影响，避免模具主体在加工时形变量过大，或是在冷热温度变换中裂开。

进一步地，所述支撑柱与所述模具主体一体成型。

支撑柱与模具主体一体成型，不会影响模具整体升温和降温的均匀性，热性能更好，支撑柱的位置也相对固定，不需要通过其他的手段进行连接。

进一步地，所述模具主体的壁厚在7～10mm之间。

壁厚过厚会增加模具整体的重量，也会使冷却水对模具主体顶壁的成型凹槽的铅液的冷却作用下降；壁厚过薄会使得模具整体的强度较低，模具主体容易断裂或在温度变化时发生较大的形变，不利于顶部的成型。

进一步地，所述模具主体的顶壁与底壁的壁厚均为9mm。

顶壁和底壁的厚度取为9mm，既兼顾了重量与模具整体的强度，同时还提供了较好的冷却效果。

进一步地，所述模具主体包括四个侧壁，其中两个相对的侧壁为第一侧壁，另外两个相对的侧壁为第二侧壁，所述冷却水通口设置在所述第一侧壁上，两个所述第二侧壁上设置有侧翼板，所述侧翼板上设置有定位孔，所述定位孔用于与夹具配合。

如果直接将定位孔设置在模具主体的侧壁上，会使模具主体的侧壁的强度降低，需要增加壁厚以确保整体强度安全，但是会增加额外的重量。定位孔设置在侧翼板上，不会使模具主体的侧壁的强度降低，同时整个模具增加的重量较小。

进一步地，所述模具主体为长方体，所述模具主体的侧壁上设置有四个内凹角，所述内凹角位于相邻的所述侧壁的连接处，每个所述内凹角的顶部设置有角板，所述角板与所述模具主体一体成型，所述角板上开设有连接孔。

角板上的连接孔用于与夹具配合。通过夹具控制模具主体的位置，可以实现起模和下模的动作。

进一步地，所述冷却水通口设置有内螺纹，冷却水管的连接口设置有与内螺纹配合的外螺纹。

冷却水管的外壁设置外螺纹，冷却水管与冷却水通口之间通过螺纹连接，可自由拆卸。螺纹连接不需要额外的连接部件，密封的效果较好。

进一步地，所述支撑柱为圆柱或方柱。

支撑柱的主要目的是为了补偿冷却空腔对于模具主体的强度造成的影响，对模具主体的中间区域提供支撑。圆柱的截面过渡自然，利于用于冷却的水流绕过支撑柱，使水流对支撑柱的冲击较平稳。其他形状的如方柱加工简单，同样也具有支撑的效果。

一体式铸焊模具的加工方法，包括：

初步加工步骤：锻造出长方体状的模块；

粗加工步骤：通过磨床或铣床将模块的外表面打磨平整；

成型凹槽加工步骤：通过加工中心在模块的顶壁上加工出对应所需产品外形的成型凹槽；

空腔加工步骤：通过线切割在模块上制作出两个贯通的通道，再配合电火花成型机对模块内部的材料进行电腐蚀掏空，加工出冷却空腔，在加工的过程中保留余料并将余料加工为四个以上的支撑柱；

冷却水通口加工步骤：通过铣床或加工中心分别在两个通道的两端分别加工出圆孔，并用车床在圆孔处车出内螺纹。

一体式的模具不会有因组装而形成的缝隙，因此不再需要对缝隙进行填充式的焊接。在模具主体的内部加工冷却空腔时留下余量，并对余量进行加工而形成支撑柱，用于提高模具主体的强度。冷却水通口车出内螺纹，用于与冷却水管连接。加工冷却空腔是本加工方法的核心内容，由于一体式铸焊模具的优势在于侧壁上没有间隙，不需要额外的焊接，因此要在保证模具的周向侧壁封闭的基础上进行加工。通过连接水管的的通道孔，配合电火花成型机，可以对模块的内部材料进行逐步腐蚀，实现预定效果。

本发明的有益效果是：提供的一体式铸焊模具一体成型，在模具主体的内部设置有冷却空腔，冷却空腔设置有冷却水通口用于通入和排出冷却水，冷却空腔的侧壁上没有组装而形成的缝隙，更加安全，通过冷却水通口和冷却空腔可以利用水快速对模具主体顶面的成型凹槽进行降温。一体式的结构可以使得本模具不需要对模具主体的四周进行填充或焊接，冷却水也不会从模具主体的侧边漏出，使得生产过程更安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一提供的铸焊模具的俯视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1与冷却水管道的装配示意图；

图4为本发明实施例二提供的铸焊模具的俯视图；

图5为图4的左视图。

附图标记汇总：

冷却空腔101；支撑柱102；成型凹槽103；冷却水通口104；角板105；连接孔106；冷却水管107；侧翼板108；定位孔109。

具体实施方式

目前市面上的铸焊模具将两块模板组合成一块，在对模具的侧壁的缝隙通过焊接填补，以不漏气不漏水为目的，以提高整块模具的密封性。然而，分体式模具在后续焊接的过程中不容易保证有良好的密封性，在铅炉中加工时可能会造成安全事故。

鉴于此，本发明提供了一种一体式的铸焊模具，模具主体内设置有冷却空腔，由于模具主体一体成型，冷却空腔的周边不会有组装而形成的缝隙，故可以减少对于焊接的需求甚至不用焊接，避免因为焊接过程中出现的失误而导致生产事故。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1为本发明实施例一提供的铸焊模具的俯视图；图2为图1的左视图；图3为图1与冷却水管道的装配示意图。

请参阅图1至图3，本发明实施例一提供了一种一体式铸焊模具，主要包括模具主体。

一体式铸焊模具有别于大部分现有模具的特点是在同一块母料上进行加工，生产出所需的模具，通过这种方式，可以减少模具四周的缝隙，特别是分体式模具的不同部件之间的接触面会形成缝隙，具有漏出水渍的风险。

本实施例提供的一体式铸焊模具的模具主体为长方体，模具主体设置有冷却水通口104和冷却空腔101。冷却水通口104自模具主体的侧壁贯穿模具主体。冷却空腔101在模具主体内，并通过冷却水通口104与外部连通。

模具主体在侧壁上设置有贯通的冷却水通口104，冷却水通口104与冷却空腔101连通。

冷却水通口104的内壁上设置内螺纹，内螺纹用于与冷却水管107连接。螺纹连接方便拆卸，不需要额外的零部件进行辅助安装。

冷却水通口104与冷却水管107之间还可以通过螺栓连接、卡扣连接等，发明人优选为螺纹连接，并不限制本发明公开的一体式铸焊模具的冷却水通口104与冷却水管107之间仅限为螺纹连接，其他的连接方式也能够实现连接。

请参阅图1，本发明实施例一的冷却水通口104有两个，每个冷却水通口104并列设置且贯穿模具主体的两个相对的侧壁。可以通过数控铣床将模具主体铣穿，形成一个冷却水通口104。

两个冷却水通口104可以方便后续对冷却水空腔的加工，两个冷却水通口104各自连接一根完整的冷却水管107道，加快冷却水的的更换速度，提高冷却的效率。

本实施例中选用两个并列设置的冷却水通口104并不作为对冷却水通口104的数量限制，冷却水通口104仅为一个，或是三个以上都能够实现换水冷却的技术效果。

冷却水通口104可以向模具主体内注入冷却液，降低模具主体的温度，使模具主体顶壁的成型凹槽103内的铅液冷却地更快。

冷却空腔101设置在模具主体内部，冷却水通口104穿过冷却空腔101。冷却空腔101用于提供空间供冷却水分布在模具主体内，并对顶部的成型凹槽进行散热降温。冷却空腔101内还设置有支撑柱102，支撑柱102的两端分别与冷却空腔101的顶部和底部端面接触。

支撑柱102的形状不做具体的限制，可以为圆柱体也可以为四棱柱，支撑柱102的目的是减少冷却空腔101的顶壁和底壁之间的变形，即保持模具主体的顶面和底面之间的间距不变。

请参阅图1，在本实施例中，支撑柱102为圆柱体并且数量为十个，十个支撑柱102分三排，相对均匀地设置在冷却空腔101内，优化模具主体的受力情况，补偿冷却空腔101对与模具主体的强度消弱，减少冷却内腔在温度快速变化的过程中产生的形变。

支撑柱102是在加工冷却空腔101时留下的原料形成的结构，支撑柱102与模具主体一体成型。

支撑柱102的数量并不局限于十个，也可以为其他的排列方式，如四个支撑柱102呈一排均匀设置在冷却空腔101中部，或是九个支撑柱102呈三排设置在冷却空腔101中部。通过其他数量、其他排列形式的支撑柱102也能够补偿冷却空腔101对模具主体的强度削弱。

铸焊模具广泛运用在电池制造过程中，用于沉入铅炉中并将液态的铅液引入成型凹槽103内。

铅炉的温度通常在500摄氏度以上，以确保炉内的铅转化为液态，而模具在从铅炉内取出中，还会通入冷却水加速成型凹槽103内的铅液转化为固态。因此模具的温度变化较大，一体式成型模具在热参数上更好，模具整体的升温和降温更加均匀。

为了保证在升温和降温的过程中模具主体不会产生较大的变形，对于模具主体应该保证一定的壁厚；为了减少模具的总重，并提高冷却的效率，应当减小壁厚。经过发明人一系列的实验，优选壁厚为7～10mm，更进一步的，模具主体的顶壁和底壁厚度优选为9mm，模具主体的侧壁壁厚不小于8mm。

配合支撑柱102，模具主体可以在壁厚较小的情况下保证整体的强度，提高冷却时的安全性。

请参阅图1和图2，模具主体的侧壁上设置有四个内凹角，内凹角位于相邻的侧壁的连接处，每个内凹角的顶部设置有角板105，角板105与模具主体一体成型，角板105上开设有连接孔106。连接孔106用于与夹具配合。通过夹具控制模具主体的位置，可以实现起模和下模的动作。

铸焊机本身自带一个铅炉，将铅炉里的铅加温到530摄氏度左右，使铅炉里的铅融化成液体。而模具则是安装在铅炉的上方，通过铸焊机将模具完全浸入到铅液里使模具本身升至一定温度。在升温同时将待焊接的电池安装在铸焊机的工位上等待焊接。当温度达到要求时铸焊机程序控制自动将模具从铅炉里拉出，在用一块刮板刮去模具表面的铅，只留下模具模腔里的铅液。由于模具温度在短时间内依旧保持高温，所以模腔里的铅还是液体状。当模具表面的铅刮干净之后，铸焊机自动进行模具与电池的焊接工作。在焊接时往模具内部的冷却水道里通水使模具温度降低，让模腔里的铅液凝固，从而完成电池的焊接。

一体式铸焊模具与冷却水管107通过螺纹配合，为了进一步增加冷却水管107与铸焊模具连接处的密封性，在螺纹扭紧后再在连接处进行一次密封焊接，防止冷却水从连接处漏出，引起炸炉。

请参阅图3，由于铸焊模具需要沉入铅炉内，因此配合铸焊模具的冷却水管107不宜采用直线型，可以通过弯管机将水管进行弯曲，方便铸焊模具下沉。

图4为本发明实施例二提供的铸焊模具的俯视图；图5为图4的左视图。

本发明实施例二提供了一种一体式铸焊模具。

请参阅图4和图5，本发明实施例二与实施例一的区别在于，其中两个相对的侧壁为第一侧壁，另外两个相对的侧壁为第二侧壁，冷却水通口104设置在第一侧壁上，在第二侧壁上设置有两个台阶状的侧翼板108。

若直接在模具主体上开设定位孔109会影响模具主体在相应区域的强度，而如果直接扩大模具主体的壁厚会使模具主体增加额外的重量。因此，模具主体包括了台阶状的侧翼板108以开设定位孔109。实施例二中未体现的特征可以参照实施例一的方案或现有技术。

本发明实施例三提供了一种一体式铸焊模具的加工方法。

一体式铸焊模具的加工方法，包括初步加工步骤、粗加工步骤、成型凹槽加工步骤、空腔加工步骤和冷却水通口加工步骤。

初步加工步骤：锻造出长方体状的模块；

粗加工步骤：通过磨床或铣床对模块的外表面进行加工，提高外表面的平整度；

成型凹槽加工步骤：通过加工中心在模块的顶壁上加工出对应所需产品外形的成型凹槽；

空腔加工步骤：通过线切割在模块上制作出两个贯通的通道，再配合电火花成型机对模块内部的材料进行电腐蚀掏空，加工出冷却空腔，在加工的过程中保留余料并将余料加工为四个以上的支撑柱；

冷却水通口加工步骤：通过铣床或加工中心沿前序加工出的两个通道的两端分别加工出圆孔，并用车床在圆孔处车出内螺纹。

此外，在粗加工步骤中，可以在模具侧壁上加工出角板或者侧翼板，用于设置与夹具配合的孔。

加工冷却空腔是本加工方法的核心内容，由于一体式铸焊模具的优势在于侧壁上没有间隙，不需要额外的焊接，不容易漏水，因此要在保证模具的周向侧壁封闭的基础上进行加工。通过连接水管的的通道孔，配合电火花成型机，可以对模块的内部材料进行逐步腐蚀，实现预定效果。克服了通过小通道加工大空间同时不破换模块密封性的问题。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一体式铸焊模具，其特征在于，包括模具主体，所述模具主体的内部设置有冷却空腔，所述模具主体的顶壁为设置有成型凹槽的平面壁，所述成型凹槽用于将原料塑造为预设的形状，所述冷却空腔用于通过冷却水，所述冷却空腔在所述模具主体的相对的两个侧壁上设置冷却水通口，所述冷却水通口有用于连接冷却水管，所述冷却水通口与所述冷却空腔连通，所述冷却水通口的横截面为圆形，所述模具主体一体成型。

2.根据权利要求1所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述冷却空腔内设置有支撑柱，所述支撑柱的两端分别与所述冷却空腔的顶面和底面相连。

3.根据权利要求2所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述支撑柱与所述模具主体一体成型。

4.根据权利要求1所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述模具主体的壁厚在7～10mm之间。

5.根据权利要求4所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述模具主体的顶壁与底壁的壁厚均为9mm。

6.根据权利要求1所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述模具主体包括四个侧壁，其中两个相对的侧壁为第一侧壁，另外两个相对的侧壁为第二侧壁，所述冷却水通口设置在所述第一侧壁上，两个所述第二侧壁上设置有侧翼板，所述侧翼板上设置有定位孔，所述定位孔用于与夹具配合。

7.根据权利要求1所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述模具主体为长方体，所述模具主体的侧壁上设置有四个内凹角，所述内凹角位于相邻的所述侧壁的连接处，每个所述内凹角的顶部设置有角板，所述角板与所述模具主体一体成型，所述角板上开设有连接孔。

8.根据权利要求1所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述冷却水通口设置有内螺纹，冷却水管的连接口设置有与内螺纹配合的外螺纹。

9.根据权利要求1所述的一体式铸焊模具，其特征在于，所述支撑柱为圆柱或方柱。

10.一种权利要求1-9任意一项所述的一体式铸焊模具的加工方法，其特征在于，包括：

初步加工步骤：锻造出长方体状的模块；

粗加工步骤：通过磨床或铣床将模块的外表面打磨平整；

成型凹槽加工步骤：通过加工中心在模块的顶壁上加工出对应所需产品外形的成型凹槽；

空腔加工步骤：通过线切割在模块上制作出两个贯通的通道，再配合电火花成型机对模块内部的材料进行电腐蚀掏空，加工出冷却空腔，在加工的过程中保留余料并将余料加工为四个以上的支撑柱；

冷却水通口加工步骤：通过铣床或加工中心分别在两个通道的两端分别加工出圆孔，并用车床在圆孔处车出内螺纹。