CN115815568A - 一种电池包模具及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低压铸造模具技术领域的一种电池包模具及其加工方法，电池包模具包括上模具和下模具；上模具的活动顶板独立分体设置为多块，下模底座上根据电池包大型薄壁件的主体结构分布设置有至少二十个浇口，每个浇口均配备安装有温度感应及加热装置；相邻侧抽芯的围合端面均设置有多重曲折对接面，每块侧抽芯配套线路均埋设在侧抽芯内部；上模具和下模具相互的压合接触面设置为相对弯曲的反变形曲线形状；本发明解决了传统低压铸造模具不适用于大型薄壁件成型问题，可以有效防止变形，提高成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及低压铸造模具技术领域，具体为一种电池包模具及其加工方法。
背景技术
新能源电池包需要大型的薄壁铸件用于对电池模块的配合安装，一般的薄壁铸件多采用低压铸造技术来实现浇铸成型，但是对于大型薄壁铸件常常会出现各类问题。
首先，目前市场上的低压铸造模具，一般铸件尺寸较小或者厚度足够厚，仅设置几个浇口就可以保证其内部的浇铸流道进行顺畅的流动，因此低压铸造模具市面上的浇口一般很少超过四个浇口，但是针对新能源电池包配合安装的铸件来说，一般为大型的薄壁件，其设计的尺寸需要和大型电池包配合，且其厚度有限制，其还设有预留口，那么其浇铸流道在传统低压装置模具的设置形式的基材上，几个浇口注入的金属热液需要在路径较长的流道内流动填充，成型效率和质量都会较差，但是如果多设置浇口来满足此类大型薄壁件的成型，多浇口设计会产生温度差异，导致无法同步凝固，则会出现堵住浇口的问题。
其次，由于大型薄壁件的工作温度一般在400-500℃之间，使其在由冷态到工作状态会有非常大的热变形，一般薄壁件壁厚为4.5，如果不做控制，局部壁厚会小于3mm无法成型，厚大部位又会大于6mm无法满足产品使用要求。
其中，在针对大型薄壁件的抽芯过程中，还会由于热作压力会出现抽芯接口跑铝问题，对于需要多侧抽芯的模具，对温度的要求非常高，自然节拍下模具(抽芯)的蓄热难以满足其成型，需要做加热系统，传统的加热管设计方案，线裸露在外因为抽芯是动的，极易损坏短路，致使铸件品质无法管控，更有甚者会造成操作人员的触电事故。
其中，针对大型薄壁铸件对应的大型热作模具顶出过程中还会出现：变形导致卡顿无法使用，更换困难的难点和痛点。
基于上述问题，我们需要一种针对大型薄壁铸件的一种专用新式低压装置模具，本发明设计了一种电池包模具及其加工方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池包模具，以解决上述背景技术中提出了的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括上模具和下模具；
所述上模具包括用于安装顶针的活动顶板；
所述活动顶板根据电池包大型薄壁件的框架结构独立分体设置为多块，每块所述活动顶板上均安装有多个用于顶出脱模的顶针；
所述下模具包括下模底座和多块侧抽芯；
所述下模底座设置在多块所述侧抽芯围合的成型腔内；
所述下模底座上根据电池包大型薄壁件的主体结构分布设置有至少二十个浇口，每个所述浇口均配备安装有温度感应及加热装置；
所述侧抽芯上沿前后左右方向对称围合设置，相邻所述侧抽芯的围合端面均设置有多重曲折对接面，每块所述侧抽芯配套线路均埋设在侧抽芯内部；
所述上模具和所述下模具相互的压合接触面设置为相对弯曲的反变形曲线形状。
作为本发明的进一步方案，所述上模具的压合接触面形成向下弯曲的曲线弧面，所述下模具的压合接触面形成向上弯曲的曲线弧面，所述上模具和下模具的接触面压合时形成狭长梭形缝隙。
作为本发明的进一步方案，所述上模具还包括上模固定板、上模成型组件和活动压板；
所述上模成型组件固定安装在活动压板底部用于与下模具配合电池包大型薄壁件的成型；
所述活动顶板设置在上模固定板和所述活动压板之间用于配合顶针对电池包大型薄壁件进行脱模顶出动作。
作为本发明的进一步方案，所述上模具和所述下模具上设有收线结构。
作为本发明的进一步方案，所述收线结构包括上模具四角位置开设的多条竖直开口槽。
作为本发明的进一步方案，所述温度感应及加热装置包括贴片式温度传感器和加热线圈。
本发明的另一目的在于：
提供一种电池包模具的加工方法，包括以下步骤：
步骤一：首先根据大型薄壁件的框架尺寸设置多块独立的活动顶板并配备安装独立顶针组件；
步骤二：按照实际温度通过CAE仿真模拟其变形量，在模具设计中根据CAE模拟变形量做预处理，对模具压合的接触面进行反变形修正；
步骤三：根据侧抽芯布置状况，将侧抽芯为何接触的端面设置为多重曲折对接面；
步骤四：在下模底座上将浇口增设到至少二十个，并配备安装温度感应及加热装置；
步骤五：配合外部坩埚和低压装置将金属溶液导入合模的成型腔内进行低压铸造操作，温度感应及加热装置实时控制浇口处的温度和加热状态，保证金属液的回流正常，直到成型结束顶出成型件；
步骤六：按照生产需要重复步骤五，并定期检测活动顶板的顶出功能，按需独立检修更换，当更换其他形状尺寸的大型薄壁件时，重新进行步骤一至步骤四后再进行步骤五，初次成型时观察压合接触面的状态，若出现大面积溢出金属液情况，需要重复步骤二。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明针对传统低压铸造模具浇口少的问题，本申请采用至少二十个浇口的设计，针对多浇口设计会产生温度差异，导致无法同步凝固，则会出现堵住浇口的问题，本申请采用在每个浇口均配备安装有温度感应及加热装置，温度感应可以将多组浇口的温度实时值进行反馈，通过外部控制器进行控制分析，一旦出现某一个浇口处的温度较低，可能会出现浇口金属回流凝固的问题，则通过外部控制器对其加热装置进行加热，保证多个浇口处的温度保持在合适温度范围，形成一致的温度场；
2.本发明针对大型薄壁件由冷态到工作状态会有非常大的热变形的问题，这里将上模具和下模具的压合接触面做反变形处理，即按照实际温度通过CAE仿真模拟其变形量，在模具设计中根据CAE模拟变形量做预处理(对模具进行反变形修正)，实际的处理效果是在上模具的压合接触面形成向下弯曲的曲线弧面，下模具的压合接触面形成向上弯曲的曲线弧面，从而较传统的上模具和下模具完全严丝合缝的接触面，本申请上模具和下模具的接触面会预留出狭长梭形缝隙，专门用于其进行热变形来保证其壁厚的均匀成型；
3.本发明针对抽芯的跑铝问题，这里将相邻侧抽芯的围合接触的端面设置为多重曲折对接面，即让其更有层次和深度的相互咬合紧密，增大熔融铝外溢的难度，从而防止跑铝问题的出现；
4.本发明针对抽芯加热系统线路问题，本申请创造性的把所有线路埋入侧抽芯内部，使其使用寿命大幅提升；
5.本发明针对顶出变形导致卡顿无法使用的问题，这里将传统的一整块顶部板设置为多块独立设置的活动顶板，这里将传统整个顶出板分成五块独立的顶出系统，同时取消AB板结构，直接使用一块板，这样更换订针会更方便。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图；
图2为图1的局部爆炸图；
图3为上模具底部一侧的结构示意图；
图4为活动压板的内部结构示意图；
图5为活动顶板的结构示意图；
图6为下模具中下模底座和侧抽芯的结构示意图；
图7为左右两侧的侧抽芯的结构示意图；
图8为前后两侧的侧抽芯的结构示意图；
图9为图6的俯视图；
图10为图9中A处的局部放大图；
图11为图6去除侧抽芯后的结构示意图；
图12为下模底座的底部结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
上模具1、活动压板10、上模成型组件11、活动顶板12、上模固定板13、压合接触面14、下模具2、下模底座20、侧抽芯21、多重曲折对接面22、浇口23。
具体实施方式
请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种电池包模具，包括用于成型大型薄壁件的上模具1和下模具2；
所述上模具1包括用于安装顶针的活动顶板12；
所述活动顶板12根据电池包大型薄壁件的框架结构独立分体设置为多块，每块所述活动顶板12上均安装有多个用于顶出脱模的顶针；
所述下模具2包括下模底座20和多块侧抽芯21；
所述下模底座20设置在多块所述侧抽芯21围合的成型腔内；
所述下模底座20上根据电池包大型薄壁件的主体结构分布设置有至少二十个浇口23，每个所述浇口23均配备安装有温度感应及加热装置；
所述侧抽芯21上沿前后左右方向对称围合设置，相邻所述侧抽芯21的围合端面均设置有多重曲折对接面22，每块所述侧抽芯21配套线路均埋设在侧抽芯21内部；
所述上模具1和所述下模具2相互的压合接触面14设置为相对弯曲的反变形曲线形状；
工作时，针对传统低压铸造模具浇口少的问题，如图11和图12，本申请采用至少二十个浇口23的设计，针对多浇口设计会产生温度差异，导致无法同步凝固，则会出现堵住浇口的问题，本申请采用在每个浇口23均配备安装有温度感应及加热装置，温度感应可以将多组浇口的温度实时值进行反馈，通过外部控制器进行控制分析，一旦出现某一个浇口23处的温度较低，可能会出现浇口金属回流凝固的问题，则通过外部控制器对其加热装置进行加热，保证多个浇口23处的温度保持在合适温度范围，形成一致的温度场；
针对大型薄壁件由冷态到工作状态会有非常大的热变形的问题，这里将上模具1和下模具2的压合接触面14做反变形处理，即按照实际温度通过CAE仿真模拟其变形量，在模具设计中根据CAE模拟变形量做预处理(对模具进行反变形修正)，这里形变量较小，无法直接在附图中展示出，实际的处理效果是在上模具1的压合接触面14形成向下弯曲的曲线弧面，下模具2的压合接触面14形成向上弯曲的曲线弧面，从而较传统的上模具1和下模具2完全严丝合缝的接触面，本申请上模具1和下模具2的接触面会预留出狭长梭形缝隙，专门用于其进行热变形来保证其壁厚的均匀成型；
针对抽芯的跑铝问题，这里将相邻侧抽芯21的围合接触的端面设置为多重曲折对接面22，如附图10，即让其更有层次和深度的相互咬合紧密，增大熔融铝外溢的难度，从而防止跑铝问题的出现；
针对抽芯加热系统线路问题，如图7和图8，此模具主要形状(铸件个侧壁)壁厚4.5需要四侧抽芯予以成型，对温度的要求非常高，自然节拍下模具(抽芯)的蓄热难以满足其成型，需要做加热系统，传统的加热管设计方案，线裸露在外因为抽芯是动的，极易损坏短路，致使铸件品质无法管控，更有甚者会造成操作人员的触电事故，本申请创造性的把所有线路埋入侧抽芯21内部，使其使用寿命大幅提升；
针对顶出变形导致卡顿无法使用的问题，这里将传统的一整块顶部板设置为多块独立设置的活动顶板12，如附图5，这里将传统整个顶出板分成五块独立的顶出系统，同时取消AB板结构，直接使用一块板，这样更换订针会更方便。
作为本发明的进一步方案，所述上模具1的压合接触面形成向下弯曲的曲线弧面，所述下模具2的压合接触面形成向上弯曲的曲线弧面，所述上模具1和下模具2的接触面压合时形成狭长梭形缝隙。
作为本发明的进一步方案，所述上模具1还包括上模固定板13、上模成型组件11和活动压板10；
所述上模成型组件11固定安装在活动压板10底部用于与下模具2配合电池包大型薄壁件的成型；
所述活动顶板12设置在上模固定板13和所述活动压板10之间用于配合顶针对电池包大型薄壁件进行脱模顶出动作。
工作时，需要注意的是，如图3，上模具1和所述下模具2的压合接触面14为阶梯形，如图，压合接触面14即为：活动压板10底面与侧抽芯21顶面的接触面、上模成型组件11和下模底座20的成型腔对接的两层接触面，这些接触面均做了反变形修正。
作为本发明的进一步方案，所述上模具1和所述下模具2上设有收线结构；工作时，收线结构可以方便整理收纳模具的连线线束。
作为本发明的进一步方案，所述收线结构包括1四角位置开设的多条竖直开口槽；工作时，开口槽可以直接卡设线束，便于布线走线。
作为本发明的进一步方案，所述温度感应及加热装置包括贴片式温度传感器和加热线圈，由于尺寸的限制贴片式传感器可以很好的进行配合安装，加热线圈可以很好的套设在浇口23的外圈壁上进行快速加热。
本发明的另一目的在于提供一种电池包模具的加工方法，包括以下步骤：
步骤一：首先根据大型薄壁件的框架尺寸设置多块独立的活动顶板12并配备安装独立顶针组件；
步骤二：按照实际温度通过CAE仿真模拟其变形量，在模具设计中根据CAE模拟变形量做预处理，对模具压合的接触面进行反变形修正；
步骤三：根据侧抽芯21布置状况，将侧抽芯为何接触的端面设置为多重曲折对接面22；
步骤四：在下模底座20上将浇口23增设到至少二十个，并配备安装温度感应及加热装置；
步骤五：配合外部坩埚和低压装置将金属溶液导入合模的成型腔内进行低压铸造操作，温度感应及加热装置实时控制浇口23处的温度和加热状态，保证金属液的回流正常，直到成型结束顶出成型件；
步骤六：按照生产需要重复步骤五，并定期检测活动顶板12的顶出功能，按需独立检修更换，当更换其他形状尺寸的大型薄壁件时，重新进行步骤一至步骤四后再进行步骤五，初次成型时观察压合接触面14的状态，若出现大面积溢出金属液情况，需要重复步骤二。
Claims (7)
1.一种电池包模具，包括上模具(1)和下模具(2)，其特征在于：
所述上模具(1)包括用于安装顶针的活动顶板(12)；
所述活动顶板(12)根据电池包大型薄壁件的框架结构独立分体设置为多块，每块所述活动顶板(12)上均安装有多个用于顶出脱模的顶针；
所述下模具(2)包括下模底座(20)和多块侧抽芯(21)；
所述下模底座(20)设置在多块所述侧抽芯(21)围合的成型腔内；
所述下模底座(20)上根据电池包大型薄壁件的主体结构分布设置有至少二十个浇口(23)，每个所述浇口(23)均配备安装有温度感应及加热装置；
所述侧抽芯(21)上沿前后左右方向对称围合设置，相邻所述侧抽芯(21)的围合端面均设置有多重曲折对接面(22)，每块所述侧抽芯(21)配套线路均埋设在侧抽芯(21)内部；
所述上模具(1)和所述下模具(2)相互的压合接触面(14)设置为相对弯曲的反变形曲线形状。
2.根据权利要求1所述的一种电池包模具，其特征在于：所述上模具(1)的压合接触面形成向下弯曲的曲线弧面，所述下模具(2)的压合接触面形成向上弯曲的曲线弧面，所述上模具(1)和下模具(2)的接触面压合时形成狭长梭形缝隙。
3.根据权利要求1所述的一种电池包模具，其特征在于：所述上模具(1)还包括上模固定板(13)、上模成型组件(11)和活动压板(10)；
所述上模成型组件(11)固定安装在活动压板(10)底部用于与下模具(2)配合电池包大型薄壁件的成型；
所述活动顶板(12)设置在上模固定板(13)和所述活动压板(10)之间用于配合顶针对电池包大型薄壁件进行脱模顶出动作。
4.根据权利要求1所述的一种电池包模具，其特征在于：所述上模具(1)和所述下模具(2)上设有收线结构。
5.根据权利要求4所述的一种电池包模具，其特征在于：所述收线结构包括上模具(1)和下模具(2)四角位置开设的多条竖直开口槽。
6.根据权利要求1所述的一种电池包模具，其特征在于：所述温度感应及加热装置包括贴片式温度传感器和加热线圈。
7.一种电池包模具的加工方法，根据权利要求1-6任一一项所述的一种电池包模具，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：首先根据大型薄壁件的框架尺寸设置多块独立的活动顶板(12)并配备安装独立顶针组件；
步骤二：按照实际温度通过CAE仿真模拟其变形量，在模具设计中根据CAE模拟变形量做预处理，对模具压合的接触面进行反变形修正；
步骤三：根据侧抽芯(21)布置状况，将侧抽芯为何接触的端面设置为多重曲折对接面(22)；
步骤四：在下模底座(20)上将浇口(23)增设到至少二十个，并配备安装温度感应及加热装置；
步骤五：配合外部坩埚和低压装置将金属溶液导入合模的成型腔内进行低压铸造操作，温度感应及加热装置实时控制浇口(23)处的温度和加热状态，保证金属液的回流正常，直到成型结束顶出成型件；
步骤六：按照生产需要重复步骤五，并定期检测活动顶板(12)的顶出功能，按需独立检修更换，当更换其他形状尺寸的大型薄壁件时，重新进行步骤一至步骤四后再进行步骤五，初次成型时观察压合接触面(14)的状态，若出现大面积溢出金属液情况，需要重复步骤二。
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