CN113118287A - 一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺 - Google Patents

一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺 Download PDF

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田华
魏德礼
张举
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Abstract

本发明提供一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺,包括如下步骤:S1、对毛坯件进行第一次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出的第一凸包,且第一凸包上设有第一储料结构;S2、对毛坯件进行第二次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出且呈弯折结构的凸包,凸包包括所述第一凸包;且凸包的转角处的上部设有过渡余面,凸包的转角处的下部设有第二储料结构,S3、对毛坯件进行倒圆角整形处理,包括对转角处的上部和下部进行倒圆角整形处理。本发明中新能源汽车电池盒冲压成形工艺,能消除凸包的侧壁产生起皱叠料和开裂的缺陷;且能有效避免转角处的上部起皱,并能避免转角处的下部出现开裂,进而保证所加工出电池盒的质量更高。

Description

一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺
技术领域
本发明涉及一种冲压成形工艺,特别是涉及一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺。
背景技术
随着国家环保要求的逐步提高,新能源汽车得到高速发展,其电池附属工装冲压件的制造方法开始成为冲压领域研究的重点。目前由于新能源汽车电池盒为满足电池盒功能特性,其造型设计千差万别,采用冲压成形技术的鲜有报道。比如,一种L型新能源汽车电池盒,同时具有典型的二层台阶和深拉延特性,具有极大的成形难度,尤其在第一层凸头和第二层形状成形的相衔接部位,以及在L型位置上下拐角部位,都是典型的起皱叠料和开裂缺陷风险区,目前尚没有零件形状可作为其技术参考依据,且采用现有冲压成形艺加工此种零件时,容易出现起皱叠料和开裂等问题,导致冲压出的零件质量较低。因此此形状的冲压零件必须采用新工艺和新方法,来获得合格的产品,即获得质量更高的产品。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明要解决的技术问题在于提供一种加工质量高的新能源汽车电池盒冲压成形工艺。
为实现上述目的,本发明提供一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺,包括如下步骤:
S1、对毛坯件进行第一次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出的第一凸包,且所述第一凸包上设有第一储料结构;
S2、对毛坯件进行第二次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出且呈弯折结构的凸包,所述凸包包括所述第一凸包;且所述凸包的转角处的上部设有过渡余面,所述凸包的转角处的下部设有第二储料结构,
S3、对毛坯件进行倒圆角整形处理,包括对转角处的上部和下部进行倒圆角整形处理。
进一步地,所述步骤S1中,第一凸包上设有凸凹结构,所述凸凹结构构成所述第一储料结构。
进一步地,第一次拉延时采用具有第一压料面的第一成形凹模,第二次拉延时采用具有第二压料面的第二成形凹模,第一压料面和第二压料面的形状相同。
进一步地,所述凸包呈L型。
进一步地,所述凸包包括第一凸包、第二凸包和第三凸包,第一凸包的顶面位于第二凸包的顶面的上方,所述第二凸包的顶面位于第三凸包的顶面的上方。
进一步地,所述凸包的转角位于第二凸包和第三凸包之间。
进一步地,第一次拉延时采用具有第一凹模口的第一成形凹模,第二次拉延时采用具有第二凹模口的第二成形凹模,第一成形凹模在第一凹模口处且与第一凸包相对应处设有第一倒圆角结构,第二成形凹模在第二凹模口处且与第一凸包相对应处设有第二倒圆角结构,所述第二倒圆角结构的半径大于第一倒圆角结构的半径。
进一步地,第二成形凹模在第一凸包的两侧均设有多条第二拉延筋。
进一步地,所述过渡余面呈三角形。
进一步地,所述第二储料结构呈凸起结构。
如上所述,本发明涉及的新能源汽车电池盒冲压成形工艺,具有以下有益效果:
本发明中新能源汽车电池盒冲压成形工艺,通过多次的拉延处理,且通过第一次拉延先在毛坯件上加工出具有第一储料结构的第一凸包,结合塑性成形硬化原则,可以消除在第二次拉延时凸包的侧壁产生起皱叠料和开裂的缺陷;然后通过第二次拉延加工出呈弯折结构的凸包,且凸包的转角处的上部加工出过渡余面,凸包的转角处的下部加工出第二储料结构,从而在后续对转角处的上部和下部进行倒圆角整形处理时,能有效避免转角处的上部起皱,且能避免转角处的下部出现开裂,进而保证本冲压成形工艺所加工出呈弯折结构的新能源汽车电池盒的质量更高。
附图说明
图1为本发明中新能源汽车电池盒的结构示意图。
图2为本发明中第一成形凹模的结构示意图。
图3为本发明中第二成形凹模的结构示意图。
图4为本发明中第三成形凹模的结构示意图。
元件标号说明
1 凸包 23 凸模结构
11 第一凸包 3 第二成形凹模
12 第二凸包 31 第二压料面
13 第三凸包 32 第二凹模口
141 第一区域 321 第二倒圆角结构
142 第二区域 33 第二拉延筋
143 第三区域 34 过渡造型面
144 第四区域 35 第二储料成型结构
145 第五区域 36 收缩线
146 第六区域 4 第三成形凹模
2 第一成形凹模 41 第三压料面
21 第一压料面 411 凸型控料筋
22 第一拉延筋 42 拐角
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知,本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语,亦仅为便于叙述明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示,本发明提供一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺,包括如下步骤:
S1、对毛坯件进行第一次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出的第一凸包11,且第一凸包11上设有第一储料结构;
S2、对毛坯件进行第二次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出且呈弯折结构的凸包1,凸包1包括第一凸包11;且凸包1的转角处的上部设有过渡余面,凸包1的转角处的下部设有第二储料结构,
S3、对毛坯件进行倒圆角整形处理,包括对转角处的上部和下部进行倒圆角整形处理。
本发明中新能源汽车电池盒冲压成形工艺,通过多次的拉延处理,且通过第一次拉延先在毛坯件上加工出具有第一储料结构的第一凸包11,结合塑性成形硬化原则,可以消除在第二次拉延时凸包1的侧壁产生起皱叠料和开裂的缺陷;然后通过第二次拉延加工出呈弯折结构的凸包1,且凸包1的转角处的上部加工出过渡余面,凸包1的转角处的下部加工出第二储料结构,从而在后续对转角处的上部和下部进行倒圆角整形处理时,能有效避免转角处的上部起皱,且能避免转角处的下部出现开裂,进而保证本冲压成形工艺所加工出呈弯折结构的新能源汽车电池盒的质量更高。
本实施例的步骤S1中,所加工出的第一凸包11上设有凸凹结构,该凸凹结构构成所述第一储料结构。第一储料结构经过严格的模拟实验确定,具体呈凸凹交替结构。第一储料结构能有效消除第二拉延时,加工出的凸包1的侧壁产生起皱叠料和开裂的缺陷。
如图2和图3所示,本实施例中第一次拉延时采用具有第一压料面21的第一成形凹模2,第二次拉延时采用具有第二压料面31的第二成形凹模3,第一压料面21和第二压料面31的形状相同,以确保第一次拉延和第二次拉延之间的定位匹配。
如图1所示,本实施例中凸包1呈L型,即加工出的新能源汽车电池盒整体呈L型。本冲压成形工艺具体也称作一种L型新能源汽车电池盒冲压成形工艺。同时,本实施例中凸包1包括第一凸包11、第二凸包12和第三凸包13,第一凸包11的顶面位于第二凸包12的顶面的上方,第二凸包12的顶面位于第三凸包13的顶面的上方。凸包1呈两层台阶状,第一凸包11形成第一层台阶,第二凸包12形成第二层台阶。本实施例中凸包1的转角位于第二凸包12和第三凸包13之间。第三凸包13的宽度大于第二凸包12的宽度,从而形成L型的凸包1。
如图2和图3所示,本实施例中第一次拉延时采用具有第一凹模口的第一成形凹模2,第二次拉延时采用具有第二凹模口32的第二成形凹模3,第一成形凹模2在第一凹模口处且与第一凸包11相对应处设有第一倒圆角结构,第二成形凹模3在第二凹模口32处且与第一凸包11相对应处设有第二倒圆角结构321,该第二倒圆角结构321的半径大于第一倒圆角结构的半径。即两次拉延采用成形凹模的凹模口的倒圆角结构半径大小不同,第二次拉延时在毛坯件上与第一凸包11相对应且容易起皱和开裂位置将加工出的倒圆角放大,这样保证该处材料向凹模型腔内部流动的过程中不要产生过多的塑性硬化导致的开裂。但放大的倒圆角将导致材料流动加快,从而引起第一凸包11与第二凸包12衔接处的叠料。该处是此零件中最大的难点之一,为了消除叠料,本实施例的第二成形凹模3在第一凸包11的两侧均设有多条第二拉延筋33,以增强成形过程中的拉延阻力。具体地,上述步骤S2中,在第一凸包11每侧的第二拉延筋33共增加两条,使每侧的第二拉延筋33共3条,这样就有效地平衡了起皱叠料和开裂之间的矛盾;而在其它部位采用一条拉延筋平衡材料的流动,从而获得产品的整体形状,且在L型区域的上下拐角部位,采用了三角形的过渡余面和储料压料方式,为下一工序的整形做储备,并留下凹模口的倒圆角结构,以通过下一工序进行整形。另外,第二次拉延时,在转角容易起皱位置将倒圆角的半径减小。
凸包1的转角处是零件的L型区域,板料在成形过程中由于急剧转角,导致转角处的上部起皱叠料,同时在转角处的下部由于缺少足够的料进行补充,会引起纵向开裂。为此本实施例的步骤S2中,如图3所示,所采用的第二成形凹模3在对应凸包1的转角处的上部设有三角形的过渡造型面34,该过渡造型面34用于在毛坯件上加工出三角形的过渡余面,该工序在此部位并不直接拉延到产品,而是通过过渡的三角形形状,降低了起皱叠料的风险。同时,第二成形凹模3在对应凸包1的转角处的下部设有第二储料成型结构35,即在第二压料面31上对应于凸包1的转角处设置第二储料成型结构35,以在毛坯件上加工出第二储料结构。这样,三角形的过渡余面和第二储料结构协同作用消除了转角处的叠料和开裂,从而解决了该零件的最难以成形的位置。
本实施例中所述的新能源汽车电池盒为混合动力的新能源汽车的电池盒,属于典型的深拉延零件。电池盒的凸包1形状具有高低起伏,高低落差约150mm,因此成形的难度非常大。该零件有6处典型的缺陷区域,如图1所示,第一区域141为第一凸包11的头部,该部位为产品的最高点,设计不当就会导致产品严重的开裂;第二区域142为第一凸包11和第二层台阶的衔接区,该区域由于位于产品落差最大的区域,形状陡峭、过渡急剧,因此在零件成形过程中会导致非常严重的起皱叠料和开裂缺陷;第三区域143为第一凸包11和第二层台阶的衔接侧壁平面,该处会产生开裂缺陷;第四区域144为L型凸包1转角处的上部,同时转角两侧存在产品的高低差,容易产生叠料缺陷;第五区域145为L型凸包1转角上的下部,该处在成形时因缺少材料补偿,容易产生纵向开裂;第六区域146为产品的密封面,该处容易产生起皱,影响最终电池包的密封,属于严重缺陷。本发明通过对产品形状进行特征分析,结合覆盖件冲压工艺成形理论,为消除该零件冲压成形过程中容易产生的起皱和开裂等缺陷,采用三次拉延或整形的冲压工艺方法,可以获得满足质量要求的产品。即首次将第一凸包11采用一次拉延,获得凸包1的基本形状,继而采用二次拉延,成形产品的其它部位,最后采用整体成形的方法,减少产品的回弹和法兰面的起皱,从而提高产品的尺寸精度。该工艺方法针对典型深拉延L型新能源电池盒产品,采用新工艺解决了该产品所发生的起皱、开裂和回弹等缺陷。
本实施例将第一次拉延时所采用的第一成形凹模2的第一压料面21设计为与产品的二层台阶的平面相同,从而确保第一次拉延和第二次拉延之间的定位匹配;且第一成形凹模2的第一拉延筋22远离第一凹模口,使得第一拉延筋22产生的滑移线位于二次拉延产品的外侧,减小滑移线对产品质量的影响。步骤S3中,对零件进一步进行整形,将部分未成形到位的倒圆角和储料包等整形到位,同时对凸包1的侧壁及电池盒的法兰面、也称作密封面等部位进行整形,该整形采用反坎工艺造型,起到阻止材料流动、同时拉伸材料,从而尽可能的降低零件的回弹和起皱风险,至本工序零件几何表面已经达到产品要求;后序再采用修边和冲孔等工序将废料切除,即可获得完整的产品形状。
本实施例中新能源汽车电池盒冲压成形工艺,具体包括如下步骤:
S1、如图1和图2所示,采用第一成形凹模2对毛坯件进行第一次拉延,第一成形凹模2包括第一拉延筋22、凸模结构23、第一凹模口及第一压料面21,第一拉延筋22设计不同于传统的覆盖件设计方法,该第一拉延筋22远离凸模的分模线,使得在拉延过程中,第一拉延筋22产生的滑移线位于最终产品的外侧,同时该方法避免了第一压料面21起皱,提高了该工序零件的质量。第一拉延筋22的尾部做成了弯曲形状,该形状是根据材料流动方向进行设计,以最大程度的降低第一压料面21起皱风险和滑移线产生的划痕。凸模结构23用于在毛坯件上加工出第一凸包11,凸模结构23的头部为特殊的储料造型,该储料造型相对于产品在高度、宽度上均进行了扩大储料,但形状进行了特殊改进,通过在凸模结构23上圆形的头部上增加凸凹造型,该凸凹造型与成形过程中的叠料趋势相关,且凸凹造型用于在第一凸包11上加工出第一储料结构,并使第一凸包11上具有第一储料结构的区域在第一次拉延成形后产生一定的刚性,该刚性特征消除了该区域在第二次拉延时产生的叠料趋势,同时储存的多余材料补充到第二次拉延成形的凸包1的侧壁上,对降低和消除起皱、开裂提供了有力支撑。第一压料面21设计为平面,该平面的设计原则取决于最终产品的法兰面,同时该平面还需要与第二次拉延的第二压料面31相同,以便第一次拉延的工序件可以方便的扣合在第二次拉延的压边圈上。
S2、如图1和图3所示,采用第二成形凹模3对毛坯件进行第二次拉延,第二成形凹模3的成型面上设有第二拉延筋33、第二凹模口32、呈三角形的过渡造型面34、第二储料成型结构35及第二压料面31,第二储料成型结构35为第二压料面31上的储料包;第二拉延筋33的位置不同于第一拉延筋22的位置,进行了重新设计,该第二拉延筋33距离第二次拉延的分模线更近,可以有效的控制材料的流动大小,同时为避免第一凸包11的侧面在第二次拉延时产生叠料和开裂,因此在第一次拉延进行有效储料的基础上,在第二次拉延时将位于第二凹模口32处且与第一凸包11相对应的第二倒圆角结构321的半径放大,这样让该处的材料向凹模型腔内部流动的过程中不会产生过多的塑性硬化导致的开裂。但放大的第二倒圆角结构321将导致材料流动加快,从而引起毛坯件上对应第二区域142处叠料,该处是此零件中最大的难点之一,为了消除叠料,在第一凸包11与第二凸包12的衔接处外侧增加了第二拉延筋33的数量,共增加2条,使此处的第二拉延筋33共3条,这样就有效平衡了起皱叠料和开裂之间的矛盾。第二凸包12和第三凸包13的衔接位置是零件的L型区域,板料在成形过程中由于急剧转角,导致毛坯件上对应第四区域144处起皱叠料,同时毛坯件上对应第五区域145处、即下圆角位置由于缺少足够的料进行补充,会引起纵向开裂。因此,本发明第二成形凹模3上在对应凸包1的转角处的上部设置三角形的过渡造型面34,以在毛坯件上加工出过渡余面,该工序在此部位并不直接拉延到产品,而是通过过渡的三角形形状,降低了起皱叠料的风险;同时第二成形凹模3上在对应凸包1的转角处的下部设置第二储料成型结构35,以在毛坯件上加工出第二储料结构,从而在过渡造型面34和第二储料成型结构35的协同作用下消除了该位置的叠料和开裂,进而解决了该零件的最难以成形的位置。第二压料面31采用的形式与第一次拉延时相同,这样确保了在成型时零件有效的扣合付型,提高了成形过程的稳定性。
由于经第二次拉延后,在毛坯件的第四区域144处形成了三角形的过渡余面,并能减小该处后续成形时起皱,同时也在压边圈上采用凹陷储料设计,并在毛坯件的第五区域145处形成呈凸起结构的第二储料结构。因此在步骤S3中直接将毛坯件整形到产品,起皱和开裂都得到消除,产品质量达到控制标准。为了降低产品侧壁的波浪和扭曲变形,如图4所示,步骤S3中所采用的第三成形凹模4的第三压料面41上设置了凸型控料筋411,该凸型控料筋411能用来提高凸包1的侧壁的尺寸精度和加工出的法兰面的精度。图4中显示的收缩线36为第二次拉延时的收缩线。第三成形凹模4的拐角42处经常出现起皱问题,因此凸型控料筋411也起到了一定的作用。截止本整形工序,零件的几何形状全部成形到位,后工序采用修边和冲孔等去除工艺切除多余的材料,即可获得最终的产品。
以上对本发明提供的一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺进行了详细介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制,凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S1、对毛坯件进行第一次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出的第一凸包(11),且所述第一凸包(11)上设有第一储料结构;
S2、对毛坯件进行第二次拉延,以在毛坯件上加工出向上凸出且呈弯折结构的凸包(1),所述凸包(1)包括所述第一凸包(11);且所述凸包(1)的转角处的上部设有过渡余面,所述凸包(1)的转角处的下部设有第二储料结构,
S3、对毛坯件进行倒圆角整形处理,包括对转角处的上部和下部进行倒圆角整形处理。
2.根据权利要求1所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,所述步骤S1中,第一凸包(11)上设有凸凹结构,所述凸凹结构构成所述第一储料结构。
3.根据权利要求1所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,第一次拉延时采用具有第一压料面(21)的第一成形凹模(2),第二次拉延时采用具有第二压料面(31)的第二成形凹模(3),第一压料面(21)和第二压料面(31)的形状相同。
4.根据权利要求1所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,所述凸包(1)呈L型。
5.根据权利要求1所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,所述凸包(1)包括第一凸包(11)、第二凸包(12)和第三凸包(13),第一凸包(11)的顶面位于第二凸包(12)的顶面的上方,所述第二凸包(12)的顶面位于第三凸包(13)的顶面的上方。
6.根据权利要求5所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,所述凸包(1)的转角位于第二凸包(12)和第三凸包(13)之间。
7.根据权利要求1所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,第一次拉延时采用具有第一凹模口的第一成形凹模(2),第二次拉延时采用具有第二凹模口(32)的第二成形凹模(3),所述第一成形凹模(2)在第一凹模口处且与第一凸包(11)相对应处设有第一倒圆角结构,所述第二成形凹模(3)在第二凹模口(32)处且与第一凸包(11)相对应处设有第二倒圆角结构(321),所述第二倒圆角结构(321)的半径大于第一倒圆角结构的半径。
8.根据权利要求7所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,所述第二成形凹模(3)在第一凸包(11)的两侧均设有多条第二拉延筋(33)。
9.根据权利要求1所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,所述过渡余面呈三角形。
10.根据权利要求1所述新能源汽车电池盒冲压成形工艺,其特征在于,所述第二储料结构呈凸起结构。
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