CN112474964B - 一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法，所述装置包括均与机床连接的上模和下模；双极板由压边圈通过螺栓固定在下模上表面，以备冲压；所述上模下表面和下模上表面设有与冲压双极板相对应的凹槽；所述的下模内部包含一个气腔，用于储存气体、保持气压；所述的气腔通过下模的进出气孔与外部气源相连；所述的气腔壁上部设有气孔；上模和下模在气腔气压与机床控制下，实现双极板冲压。本发明使得双极板加工过程中板料回弹现象降低，成形精度高，加工过程简单，易于推广并实现自动化。同时，加工过程不受双极板的尺寸限制，在缩短生产周期、减少生产成本的同时有助于推动燃料电池的进步和推广。

Description

一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法
技术领域
本发明属于薄板成形技术领域，具体涉及一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法。
背景技术
随着科技的发展，对新能源的需求越来越迫切。氢燃料电池作为一种前景非常广阔的新能源，利用氢气和氧气反应生成水，低污染甚至零污染，符合绿色发展的需求。氢能源汽车就是氢燃料电池的理想应用范例，是未来汽车发展的方向之一。
双极板作为氢燃料电池中的重要部件，双极板的制造和发展影响着氢燃料电池的应用。氢燃料电池在车辆的应用中，由于车辆的空间有限，需要氢燃料电池具有高能量密度的要求，高续航能力要求。这就需要双极板的厚度非常薄，对双极板的制造提出了极高的要求。
薄板的成形制造有许多难点，比如板料平面应变区的极限应变低，加工过程中容易开裂；薄板加工过程中，板料容易起皱，使板料破裂；薄板在加工过程中形状和尺寸精度较难到达要求，因此双极板的成形质量很难得到准确控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法，双极板成形质量好，效率高，生产成本低。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，其特征在于，包括均与机床连接的上模和下模；
双极板由压边圈通过螺栓固定在下模上表面，以备冲压；
所述上模下表面和下模上表面设有与冲压双极板相对应的凹槽；
所述的下模内部包含一个气腔，用于储存气体、保持气压；
所述的气腔通过下模的进出气孔与外部气源相连；
所述的气腔壁上部设有气孔；
上模和下模在气腔气压与机床控制下，实现双极板冲压。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的装置还包括位于压块槽中和下模槽中的橡胶圈；
每个橡胶圈分为上下两部分，上下两部分橡胶圈中夹着双极板，使双极板在加工过程中受力均匀。
上述的进出气孔、气孔和气腔的大小按照一定比例。
上述的气孔与下模上表面形状中的凹槽处相连；
气孔中由多孔陶瓷填充，让气体在气孔中均匀缓慢运动。
一种基于正负压辅助成形的双极板制造方法，包括如下步骤：
步骤一、将上模和下模与机床连接好；
将进出气孔与外部气源相连；
将待加工的双极板通过压边圈与螺栓，固定在下模上表面；
步骤二、外部气源给气腔中施加负压，使双极板紧贴下模上表面；
启动机床，上模下表面缓慢冲压双极板；
步骤三、在上模冲压双极板的停留过程中，将气腔中的负压转变为正压，并让上模保持停留；
步骤四、使气腔中的气压回归平常气压，抬高上模，待上模停止运动后，取出冲压过后的双极板。
上述的步骤一安装双极板时，双极板和下模上表面凹槽贴合。
上述的步骤三中，气腔保持正压和上模保持冲压保留，直到下模凹槽中残余的气体充分和气腔中气体接触，将冲压时凹槽中的残余气体与正压气体一起随进出气孔排出，让冲压成形的质量好。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法，使得双极板加工过程中板料回弹现象降低，成形精度高，加工过程简单，易于推广并实现自动化。同时，加工过程不受双极板的尺寸限制，在缩短生产周期、减少生产成本的同时有助于推动燃料电池的进步和推广。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明装置的工作示意图；
图3是本发明方法双极板制造过程图。
其中的附图标记为1-上模，2-压边圈，3-橡胶圈，4-气孔，5-气腔，6-双极板，7-多孔陶瓷，8-下模，9-进出气孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
参见图1-2，本发明的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，包括均与机床连接的上模1和下模8；
双极板6由压边圈2通过螺栓固定在下模8上表面，以备冲压；
所述上模1下表面和下模8上表面设有与冲压双极板6相对应的凹槽；
所述的下模8内部包含一个气腔5，用于储存气体、保持气压；
所述的气腔5通过下模8的进出气孔9与外部气源相连；
所述的气腔5壁上部设有气孔4；
上模1和下模8在气腔5气压与机床控制下，实现双极板6冲压。
实施例中，所述装置还包括位于压块槽中和下模槽中的橡胶圈3；
每个橡胶圈3分为上下两部分，上下两部分橡胶圈3中夹着双极板6，使双极板6在加工过程中受力均匀。
实施例中，所述的进出气孔9、气孔4和气腔5的大小按照一定比例。
实施例中，所述的气腔5密闭性和强度应满足要求；
所述气孔4与下模8上表面形状中的凹槽处相连；
气孔4中由多孔陶瓷7填充，让气体在气孔4中均匀缓慢运动。
参见图3，一种基于正负压辅助成形的双极板制造方法，包括如下步骤：
步骤一、将上模1和下模8与机床连接好；
将进出气孔9与外部气源相连；
将待加工的双极板6通过压边圈2与螺栓，固定在下模8上表面；
步骤二、外部气源给气腔5中施加负压，使双极板6紧贴下模8上表面；
启动机床，上模1下表面缓慢冲压双极板6；
步骤三、在上模1冲压双极板6的停留过程中，将气腔5中的负压转变为正压，并让上模1保持停留时间长一些；
步骤四、使气腔5中的气压回归平常气压，一段时间后，抬高上模1，待上模1停止运动后，取出冲压过后的双极板6。
实施例中，在步骤一安装双极板6时，双极板6和下模8上表面凹槽贴合。
实施例中，在步骤三中，气腔5保持正压和上模1保持冲压保留，直到下模8凹槽中残余的气体充分和气腔5中气体接触，将冲压时凹槽中的残余气体与正压气体一起随进出气孔9排出，让冲压成形的质量好。
本发明所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法，使得双极板加工过程中板料回弹现象降低，成形精度高，加工过程简单，易于推广并实现自动化。同时，加工过程不受双极板的尺寸限制，在缩短生产周期、减少生产成本的同时有助于推动燃料电池的进步和推广。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置的双极板制造方法，其特征在于，所述装置包括均与机床连接的上模(1)和下模(8)；
双极板(6)由压边圈(2)通过螺栓固定在下模(8)上表面，以备冲压；
所述上模(1)下表面和下模(8)上表面设有与冲压双极板(6)相对应的凹槽；
所述的下模(8)内部包含一个气腔(5)，用于储存气体、保持气压；
所述的气腔(5)通过下模(8)的进出气孔(9)与外部气源相连；
所述的气腔(5)壁上部设有气孔(4)；
上模(1)和下模(8)在气腔(5)气压与机床控制下，实现双极板(6)冲压；
所述压边圈(2)上设置压块槽；
所述装置还包括位于压块槽中和下模槽中的橡胶圈(3)；
每个橡胶圈(3)分为上下两部分，上下两部分橡胶圈(3)中夹着双极板(6)，使双极板(6)在加工过程中受力均匀；
所述方法包括如下步骤：
步骤一、将上模(1)和下模(8)与机床连接好；
将进出气孔(9)与外部气源相连；
将待加工的双极板(6)通过压边圈(2)与螺栓，固定在下模(8)上表面；
步骤二、外部气源给气腔(5)中施加负压，使双极板(6)紧贴下模(8)上表面的凹槽；
启动机床，上模(1)下表面缓慢冲压双极板(6)；
步骤三、在上模(1)冲压双极板(6)的停留过程中，将气腔(5)中的负压转变为正压，并让上模(1)保持停留；
步骤四、使气腔(5)中的气压回归平常气压，抬高上模(1)，待上模(1)停止运动后，取出冲压过后的双极板(6)。
2.根据权利要求1所述的双极板制造装置的双极板制造方法，其特征在于，所述气孔(4)与下模(8)上表面形状中的凹槽处相连；
气孔(4)中由多孔陶瓷(7)填充，让气体在气孔(4)中均匀缓慢运动。
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