CN107262596A - 用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及矫直工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及矫直工艺。辊组机构包括传输装置、异型孔冲裁模具、一次矫直装置、二次矫直装置。每个矫直装置包括位于同步带的相对两侧的上矫直辊和下矫直辊。上矫直辊位于同步带置有双极板的一侧,且外侧壁上开设至少一个呈扇形的凹陷区域,凹陷区域与双极板的微流道相对应用于在双极板经过上矫直辊和下矫直辊之间时,面向并容纳双极板的微流道。双极板在流道轮廓成形后经同步带传送至一次矫直装置进行第一次矫直;经矫直后的双极板随着同步带到达异型孔冲裁模具的异型孔成形工位,由异型孔成形模具进行冲孔工艺;冲孔后的双极板仍由同步带带着移动至二次矫直装置进行第二次矫直。
Description
技术领域
本发明涉及一种辊组机构,尤其涉及一种用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及其矫直工艺。
背景技术
面对石油、煤炭等不可再生能源日趋紧缺,加之雾霾等环境污染问题日益严重的今天,寻找清洁、可再生的能源设备成为当下研究的热点。质子交换膜燃料电池因其具有清洁、高效、可再生等优点引起国内外科研机构及公司的关注和研究。燃料电池是一种将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化成电能的装置,因其是一种高效、环境友好的发电装置而备受关注。质子交换膜燃料电池堆(PEMFC)主要由双极板、膜电阻件及催化剂等部件组成,其中双极板是其重要组件之一,它的主要作用有输送和分隔反应气体、排除反应生成水,调整平衡电池堆的温度、收集并传导电流,起到支撑电池堆架构,重量占整个电堆的60%~80%,制造成本占30%~45%。所以研发经济高效且加工产品质量高的工艺和设备是促进燃料电池快速走向商业化的待解决关键问题。
目前PEMFC双极板主要石墨双极板、合金双极板和金属双极板,其中石墨双极板的制备和使用技术相对比较成熟,但由于石墨双极板的生产成本和周期较长不利于燃料电池的商业化发展,所以寻找材料成本低,加工过程简单,生产效率高的制备方法成为研究的热点。目前,关于金属双极板的研究取得较大的进展,但主要是关于双极板的表面改性工艺,对双极板的成形工艺方法的相关报道较少,关于双翘曲矫直的设备和方法更少。
目前制造金属双极板的主要方法是冲压成形法,但由于双极板的结构复杂,而流场结构特征尺寸极小(零点几个毫米),在采用冲压成形时,金属薄板受到的加工应力集中且不对称问题不能忽视。成形后的双极板由于受力不均,残余应力较大容易出现严重的翘曲变形,对燃料电池的装配及工作性能有严重影响。
发明内容
本发明是针对现有金属双极板冲压成形后出现的翘曲缺陷,提供一种用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及其矫直工艺,本发明能够对双极板流域场外部分进行矫直,矫直过程中不会破坏流道轮廓,调整上矫直辊的各部件能够适应不同尺寸双极板的矫直,可以显著提高双极板的平整度。
本发明的解决方案是:一种用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其包括:传输装置,其包括传输待加工的带有微流道的金属双极板的同步带、以及驱动同步带传输的驱动组件;异型孔冲裁模具,其在所述金属双极板上冲孔实现所述金属双极板的异型孔成形;一次矫直装置,其对传输入异型孔冲裁模具前的所述金属双极板进行一次矫直;二次矫直装置,其对传输出异型孔冲裁模具后的所述金属双极板进行二次矫直;
其中,每个矫直装置包括上矫直辊和下矫直辊;上矫直辊和下矫直辊位于同步带的相对两侧,且所述上矫直辊位于同步带置有金属双极板的一侧;所述上矫直辊的外侧壁上开设至少一个呈扇形的凹陷区域,所述凹陷区域与所述金属双极板的微流道相对应,用于在所述金属双极板经过上矫直辊和下矫直辊之间时,面向并容纳所述金属双极板的微流道,下矫直辊为一个整体辊。
作为上述方案的进一步改进,所述凹陷区域开设在所述上矫直辊的中部;所述上矫直辊的两端分别为等直径的滑动辊。
再进一步地,所述凹陷区域呈扇形,所述上矫直辊的中部形成连接两个滑动辊的扇形辊,扇形辊的最大直径不大于两个滑动辊的直径。
优选地,两个滑动辊和扇形辊通过辊轴同轴固定。
再优选地,扇形辊通过至少一个螺栓固定在辊轴上。
再优选地,两个滑动辊和扇形辊一体成型在辊轴上。
作为上述方案的进一步改进,驱动组件包括两个转动轮,同步带为环绕所述两个传动轮且由所述两个传动轮传动的封闭环。
作为上述方案的进一步改进,所述辊组机构还包括安装异型孔冲裁模具、一次矫直装置和二次矫直装置的工作台。
进一步地,所述辊组机构还包括支撑工作台的平台脚架。
本发明还提供上述任意一种辊组机构的矫直工艺,所述金属双极板在流道轮廓成形后,经同步带传送至一次矫直装置进行第一次矫直;经矫直后的金属双极板随着同步带到达异型孔冲裁模具的异型孔成形工位,由异型孔成形模具进行冲孔工艺;冲孔后的金属双极板仍由同步带带着移动至二次矫直装置进行第二次矫直。
金属双极板在流道轮廓成形后经同步带传送至一次矫直装置进行第一次矫直;经矫直后的金属双极板随着同步带到达异型孔冲裁模具的异型孔成形工位,由异型孔成形模具进行冲孔工艺;冲孔后的金属双极板仍由同步带带着移动至二次矫直装置进行第二次矫直。该结构合理,经过上述机构成形的双极板翘曲缺陷得到很好的改善,具有较好的平整度,因而本发明可用于双极板的连续加工,并能解决双极板的翘曲变形问题。
与现有金属双极板的矫直技术相比,本发明能够在不损坏流道轮廓结构的基础上对翘曲双极板进行矫直,并且发明的金属双极板两矫一冲孔矫直加工工艺和组合式矫直辊组机构,可以根据不同尺寸双极板尺寸和不同尺寸流道区域进行调节,适应性强,矫直效果好。
附图说明
图1为本发明用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构的结构示意图。
图2为图1中去除异型孔冲裁模具后的侧视图。
图3为图2的部分剖视图。
图4为图2中一次矫直装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请一并参阅图1、图2及图3,本发明的辊组机构用于带有微流道的金属双极板的矫直。所述辊组机构包括传输装置、一次矫直装置7、异型孔冲裁模具3、二次矫直装置8、工作台5、平台脚架4。工作台5可用来安装异型孔冲裁模具3、一次矫直装置7和二次矫直装置的5,平台脚架4可用来支撑工作台5。
传输装置包括传输待加工的带有微流道的金属双极板的同步带1、以及驱动同步带1传输的驱动组件6,在本实施例中,驱动组件6包括两个转动轮,同步带1为环绕所述两个传动轮且由所述两个传动轮传动的封闭环。
异型孔冲裁模具3在所述金属双极板上冲孔实现所述金属双极板的异型孔成形,异型孔冲裁模具3本身结构不是本案的发明点,本案只是利用现有的异型孔冲裁模具3。
一次矫直装置7对传输入异型孔冲裁模具3前的所述金属双极板进行一次矫直,二次矫直装置8对传输出异型孔冲裁模具3后的所述金属双极板进行二次矫直。每个矫直装置包括上矫直辊9和下矫直辊2。
上矫直辊9和下矫直辊2位于同步带1的相对两侧,且上矫直辊9位于同步带1置有金属双极板的一侧。上矫直辊9的外侧壁上开设至少一个呈扇形的凹陷区域,所述凹陷区域与所述金属双极板的微流道相对应,用于在所述金属双极板经过上矫直辊9和下矫直辊2之间时,面向并容纳所述金属双极板的微流道,下矫直辊2为一个整体辊。
所述凹陷区域可呈扇形,所述凹陷区域一般开设在上矫直辊9的中部,以便与所述金属双极板的微流道相对应。上矫直辊9的两端分别为等直径的滑动辊102,上矫直辊9的中部形成连接两个滑动辊102的扇形辊103,扇形辊103的最大直径不大于两个滑动辊102的直径。两个滑动辊102和扇形辊103可通过辊轴101同轴固定。扇形辊103可通过至少一个螺栓4固定在辊轴101上。两个滑动辊102和扇形辊103可一体成型在辊轴101上。
辊组机构的矫直工艺的特点在于:所述金属双极板在流道轮廓成形后经同步带1传送至一次矫直装置7进行第一次矫直;经矫直后的金属双极板随着同步带1到达异型孔冲裁模具3的异型孔成形工位,由异型孔成形模3具进行冲孔工艺;冲孔后的金属双极板仍由同步带1带着移动至二次矫直装置8进行第二次矫直。
金属双极板中,一般中心区域为流道结构,所以在矫直过程中不能破坏流道结构。采用本发明的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,输送机构即传输装置将流道轮廓成形后的双极板送至一次矫直装置7,当双极板进入一次矫直装置7的上矫直辊9和下矫直辊2时,确保流道结构位于上矫直辊9的凹陷区域以保护流道结构,经两次多辊矫直后得到平面度较好的双极板。本发明能够对双极板流域场外部分进行矫直,矫直过程中不会破坏流道轮廓,调整上矫直辊9的各个部件能够适应不同尺寸双极板的矫直,可以显著提高双极板的平整度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其包括:
传输装置,其包括传输待加工的带有微流道的金属双极板的同步带(1)、以及驱动同步带(1)传输的驱动组件(6);
异型孔冲裁模具(3),其在所述金属双极板上冲孔实现所述金属双极板的异型孔成形;
其特征在于:所述辊组机构还包括:
一次矫直装置(7),其对传输入异型孔冲裁模具(3)前的所述金属双极板进行一次矫直;以及
二次矫直装置(8),其对传输出异型孔冲裁模具(3)后的所述金属双极板进行二次矫直;
其中,每个矫直装置包括上矫直辊(9)和下矫直辊(2);上矫直辊(9)和下矫直辊(2)位于同步带(1)的相对两侧,且上矫直辊(9)位于同步带(1)置有金属双极板的一侧;上矫直辊(9)的外侧壁上开设至少一个呈扇形的凹陷区域,所述凹陷区域与所述金属双极板的微流道相对应,用于在所述金属双极板经过上矫直辊(9)和下矫直辊(2)之间时,面向并容纳所述金属双极板的微流道,下矫直辊(2)为一个整体辊。
2.如权利要求1所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于:所述凹陷区域开设在上矫直辊(9)的中部用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构;上矫直辊(9)的两端分别为等直径的滑动辊(102)。
3.如权利要求2所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于::所述凹陷区域呈扇形,上矫直辊(9)的中部形成连接两个滑动辊(102)的扇形辊(103),扇形辊(103)的最大直径不大于两个滑动辊(102)的直径。
4.如权利要求3所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于:两个滑动辊(102)和扇形辊(103)通过辊轴(101)同轴固定。
5.如权利要求4所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于:扇形辊(103)通过至少一个螺栓(4)固定在辊轴(101)上。
6.如权利要求4所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于:两个滑动辊(102)和扇形辊(103)一体成型在辊轴(101)上。
7.如权利要求1所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于:驱动组件(6)包括两个转动轮,同步带(1)为环绕所述两个传动轮且由所述两个传动轮传动的封闭环。
8.如权利要求1所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于:所述辊组机构还包括安装异型孔冲裁模具(3)、一次矫直装置(7)和二次矫直装置(8)的工作台(5)。
9.如权利要求8所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构,其特征在于:所述辊组机构还包括支撑工作台(5)的平台脚架(4)。
10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构的矫直工艺,其特征在于:所述金属双极板在流道轮廓成形后经同步带(1)传送至一次矫直装置(7)进行第一次矫直;经矫直后的金属双极板随着同步带(1)到达异型孔冲裁模具(3)的异型孔成形工位,由异型孔成形模(3)具进行冲孔工艺;冲孔后的金属双极板仍由同步带(1)带着移动至二次矫直装置(8)进行第二次矫直。
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