CN117183391A - 一种电池壳上盖预成型体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池壳上盖预成型体及其制备方法，具体涉及复合材料成型工艺领域。所述制备方法包括根据电池壳上盖尺寸确定预浸料铺层托盘型面尺寸，根据所述预浸料铺层托盘型面尺寸加工所述预浸料铺层托盘型面的阳模；在所述预浸料铺层托盘型面的阳模上制备预浸料铺层托盘；按照所述电池壳上盖的厚度要求在所述预浸料铺层托盘上铺设预浸料；将铺设完毕的预浸料从所述预浸料铺层托盘上取下，在定型托盘上定型，制得预成型体。本发明通过加大预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差，来识别加厚区的边缘，防止铺层时补强层预浸料超出加厚区边缘或与加厚区边缘之间留有空隙，提高补强层铺设位置的精度。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料成型工艺领域，具体涉及一种电池壳上盖预成型体及其制备方法。
背景技术
预浸料模压(Prepreg Compression Molding，PCM)工艺也称为模压成型，即将玻璃纤维复合材料半成品(即预成型体)放入模具，然后加热加压使其成型固化。近年来，预浸料因具有精确的纤维、树脂配比而被越来越广泛的应用。而PCM工艺作为一种理想的玻璃纤维预浸料模压工艺，不仅能够大幅缩短成型周期、提高生产效率，且制品的尺寸精度高、表面光洁度好、生产成本相对较低，容易实现复杂结构件的一次成型；同时，由于制品内的纤维取向性好，因此制品的强度、刚度相对较高，已成为玻璃纤维预浸料的重要成型工艺，被广泛应用于电池壳体的生产。
为最大限度的实现减重，电池壳的上盖本体通常控制在0.9～1.2mm，只在局部位置做加强增厚设计，即局部加强区域的厚度大于上盖本体的大面厚度，因此，在铺设预浸料时，需精确控制加厚边缘的位置，补强层(局部加强区域)预浸料距离加厚区域边缘较大时(加厚区未铺满)，压制出的成型产品加厚区域的边缘易出现贫胶、气孔缺陷，补强层预浸料超出加厚区域边缘，压制出的成型产品加厚区域的边缘处还易出现过压发白、树脂含量低、强度不足缺陷，导致产品报废。
因此，需要提供一种电池壳上盖预成型体及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种电池壳上盖预成型体及其制备方法，以改善补强层预浸料铺设位置出现偏差，导致压制成型的产品出现贫胶气孔缺陷以及出现过压发白树脂含量低、强度不足的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种电池壳上盖预成型体的制备方法，包括以下步骤：
根据电池壳上盖尺寸确定预浸料铺层托盘型面尺寸，其中，所述电池壳上盖包括平直区和加厚区，所述预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差大于电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差；
根据所述预浸料铺层托盘的型面尺寸加工所述预浸料铺层托盘型面的阳模；
在所述预浸料铺层托盘型面的阳模上制备预浸料铺层托盘；
按照所述电池壳上盖的厚度要求在所述预浸料铺层托盘上铺设预浸料；
将铺设完毕的预浸料从所述预浸料铺层托盘上取下，在定型托盘上定型，制得预成型体。
在本发明一示例中，所述预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差比所述电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差大1～2mm。
在本发明一示例中，所述预浸料铺层托盘型面的加厚区边缘相较于所述电池壳上盖的加厚区边缘向内缩小1～3mm。
在本发明一示例中，根据所述预浸料铺层托盘的型面尺寸加工所述预浸料铺层托盘型面的阳模，包括：在钢架上铺设硬质板；在所述硬质板上铺设易加工泡沫，并对所述泡沫进行加工，使所述泡沫的型面相较于所述铺层托盘的型面偏移8～13mm；在所述泡沫的型面上方铺设玻璃钢，待所述玻璃钢固化后铺设代木，并对所述代木进行加工，以使加工后的所述代木厚度与所述玻璃钢的厚度之和为8～13mm；在所述代木的型面喷胶打磨，制得所述预浸料铺层托盘型面的阳模。
在本发明一示例中，所述易加工泡沫选自苯板泡沫块或硬质聚氨酯泡沫块。
在本发明一示例中，在所述泡沫的型面上方铺设的所述玻璃钢的厚度为4～6mm，加工后的所述代木的厚度为4～7mm。
在本发明一示例中，所述代木的铺设厚度为13～15mm。
在本发明一示例中，在所述预浸料铺层托盘型面的阳模上制备预浸料铺层托盘，包括：所述预浸料铺层托盘采用玻璃钢糊制成型，所述预浸料铺层托盘的厚度为4～6mm。
在本发明一示例中，将铺设完毕的预浸料从所述预浸料铺层托盘上取下，在定型托盘上定型，包括，将铺设完毕的预浸料从所述预浸料铺层托盘上取下，放置在定型托盘上，在低温下冷藏定型，其中，所述冷藏定型的温度区间为12℃～18℃。
在本发明一示例中，所述定型托盘选自玻璃钢制作的托盘或压制成型的电池壳上盖。
本发明另一方面提供一种电池壳上盖预成型体，所述电池壳上盖预成型体采用上述制备方法制备而成。
本发明将预浸料铺层托盘型面尺寸依据电池壳上盖的尺寸进行调整，使得预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差大于电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差，以增大加厚区与平直区的厚度差，便于识别加厚区的边缘，防止预浸料铺层时，补强层预浸料超出加厚区边缘或与加厚区边缘之间留有空隙，提高补强层铺设位置的精度；另，将预浸料铺层托盘型面的加厚区边缘向内缩小一定距离可以避免补强层超出加厚区边缘。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明于一实施例电池壳上盖预成型体的制备方法的工艺流程图；
图2为本发明于一实施例中根据电池壳上盖尺寸确定的预浸料铺层托盘型面的剖面图；
图3为本发明于一实施例中根据预浸料铺层托盘型面尺寸加工预浸料铺层托盘型面阳模的工艺流程图；
图4为本发明于一实施例中按照电池壳上盖的厚度要求在预浸料铺层托盘上铺设预浸料的铺层结构示意图。
元件标号说明
100、预浸料铺层托盘；101、平直区预浸料铺层；102、加厚区预浸料铺层；200、电池壳上盖。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围，范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
请参阅图1，本发明提供一种电池壳上盖预成型体的制备方法，该制备方法至少包括以下步骤：
S1、根据电池壳上盖尺寸确定预浸料铺层托盘的型面尺寸；
S2、根据预浸料铺层托盘的型面尺寸加工预浸料铺层托盘型面的阳模；
S3、在预浸料铺层托盘型面的阳模上制备预浸料铺层托盘；
S4、按照电池壳上盖的厚度要求在预浸料铺层托盘上铺设预浸料；
S5、将铺设完毕的预浸料从预浸料铺层托盘上取下，在定型托盘上定型，制得预成型体。
请参阅图1和图2，步骤S1中电池壳上盖通常包括平直区和加厚区，其中，平直区即为电池壳上盖的非加厚区域，其厚度通常为0.9～1.2mm，加厚区为电池壳上盖需要加强增厚的局部位置，加厚区的厚度比平直区的厚度大，通常为2.4～3mm，加厚区与平直区的厚度差仅为1.2～2.1mm，预浸料铺层时无法有效识别加厚区的边缘位置。而在铺设预浸料时又需精确控制加厚区的边缘位置，否则会影响成型产品的质量，例如，加厚区的预浸料铺设位置距离加厚区的边缘有一定空隙(该空隙大于3mm，即预浸料未铺满加厚区)，压制出的成型产品加厚区边缘处易出现贫胶、气孔缺陷；或者，预浸料铺设超出加厚区的边缘，压制出的成型产品加厚边缘处易出现过压发白、树脂含量低、强度不足缺陷，导致产品报废否则会影响成型产品的质量。为解决上述问题，本申请在设计预浸料铺层托盘型面的尺寸时，根据要生产的电池壳上盖的尺寸做了一系列调整，以提高加厚区预浸料铺设时的精确度。
具体方式如下：将预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差增大，以提高加厚区边缘的辨识度，提高预浸料铺设位置的精确度。在一示例中，预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差相较于电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差增大1～2mm，例如，厚度差增大1mm、1.5mm或2mm。即电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差为1.2～2.1，预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差为2.2～4.1mm，例如2.2mm、2.7mm、3.2mm、3.6mm或4.1mm等。
进一步的，预浸料铺层托盘型面的加厚区边缘相较于电池壳上盖的加厚区边缘向内缩小1～3mm，例如，1mm、2mm或3mm等，可以防止预浸料铺层时超出电池壳上盖加厚区边缘。优选的，预浸料铺层托盘型面的加厚区边缘相较于电池壳上盖的加厚区边缘向内缩小2mm，向内缩小的距离过大，可能会出现预浸料未铺满电池壳上盖的加厚区；向内缩小的距离过小，预浸料可能会超出电池壳上盖的加厚区边缘。预浸料铺层托盘型面的设计参见图2，其中实线区域为电池壳上盖200加厚处剖面图，虚线为预浸料铺层托盘100加厚区型面剖面图。
请参阅图1和图3，步骤S2即根据步骤S1确定的尺寸加工预浸料铺层托盘型面阳模，在一实施例中，采用五轴加工中心加工预浸料铺层托盘型面阳模，具体包括以下步骤：
S21、在钢架上铺设硬质板；
S22、在硬质板上铺设易加工泡沫，并对易加工泡沫进行加工，使泡沫的型面相较于铺层托盘型面偏移8～13mm；
S23、在泡沫的型面上方铺设玻璃钢，待玻璃钢固化后铺设代木，并对代木进行加工，使得加工后的代木厚度与玻璃钢厚度之和与泡沫型面的偏移量相等；
S24、在代木的型面上喷胶打磨，制得预浸料铺层托盘型面的阳模。
步骤S21中的钢架具有较好的强度和硬度，选择钢架作为阳模的支撑体，可以提高阳模的强度和硬度。在钢架的表面铺设硬质板，方便后续铺层的设置和加工。较佳的，硬质板可选择木板，既具有一定的硬度，又方便后续处理。
步骤S22即在硬质板上铺设易加工泡沫，并采用五轴加工泡沫型面，其中，易加工泡沫可选为苯板泡沫块或者硬质聚氨酯泡沫块，选择上述泡沫容易加工，方便后续处理。易加工泡沫可通过胶粘结在硬质板上方。加工泡沫型面时，需将泡沫型面相较于铺层托盘型面偏移一定距离，以在泡沫型面内铺设玻璃钢和代木形成最终的阳模。在一些实施例中，泡沫型面相较于铺层托盘型面偏移8～13mm，例如8mm、10mm或13mm等。
步骤S23在泡沫型面上依次铺设玻璃钢和代木，其中，玻璃钢的铺设厚度为4～6mm，例如，4mm、5mm或6mm等，代木的铺设厚度应保留一定的加工余量，此处对于代木的铺设厚度不做硬性要求，只需保证代木加工后的尺寸为4～7mm，例如，4mm、5mm、6mm或7mm等；加工后的代木厚度与玻璃钢的厚度之和与泡沫型面的偏移量保持一致即可。作为示例，代木的铺设厚度可为13～15mm，例如，13mm、14mm或15mm。代木铺设完成后，利用五轴加工代木型面，以使加工后的代木厚度为4～7mm，加工后的代木厚度与玻璃钢的厚度之和与泡沫型面的偏移量保持一致。
步骤S24在代木型面上喷胶打磨即可制得预浸料铺层托盘型面的阳模，其中，打磨胶衣可以为易打磨的胶衣，或者高光胶衣。
需要说明的是此步骤中的五轴加工过程可参照本领域的常规步骤即可，在此不做赘述。
请继续参阅图1，步骤S3、在步骤S2制得的阳模上制备预浸料铺层托盘，预浸料铺层托盘采用玻璃钢糊制成型。预浸料铺层托盘的厚度为4～6mm，例如，5mm、6mm或7mm等等。
请参阅图1和图4，步骤S4、在步骤S3制得的预浸料铺层托盘100上铺设预浸料，预浸料的铺设厚度可依据所要生产的电池壳上盖的厚度进行选择，在此不做限制，铺设后的预浸料如图4所示，从图4中可以明显看出加厚区预浸料铺层102与平直区预浸料皮层101具有明显的分界。
步骤S5待预浸料铺设完毕，将预浸料从预浸料铺层托盘100上取下来，放置到预成型体的定型托盘上，然后将装有预浸料的定型托盘置于冷藏间进行冷藏定型，以待加工时方便取用；其中，冷藏定型的温度区间为12℃～18℃，即，冷藏定型的温度可取12℃～18℃区间内任一温度，例如12℃、15℃或18℃等。上述的定型托盘可以使用玻璃钢制作的托盘或者PCM压制成型的电池壳上盖等。
本申请上文所述预成型体的制备方法不局限于电池壳上盖，也可用于制备电池壳体等其他结构复杂的复合材料产品。
本发明另一方面提供一种电池壳上盖预成型体，该预成型体采用上述制备方法制备而成。在制备电池壳时，只需从冷藏室内取出制备好的预成型体，置于成型模具中，通过高温高压使预成型体在成型模具中固定成型，得到成品电池壳上盖。
本发明电池壳上盖预成型体的制备方法依据电池壳上盖的尺寸对预浸料铺层托盘型面尺寸进行调整，使得预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差大于电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差，以增大加厚区与平直区的厚度差，便于识别加厚区的边缘，防止预浸料铺层时，补强层预浸料超出加厚区边缘或与加厚区边缘之间留有空隙，提高补强层铺设位置的精度；将预浸料铺层托盘型面的加厚区边缘向内缩小一定距离可以避免补强层超出加厚区边缘，进一步提高补强层铺设位置的精度。采用本发明的制备方法可以有效控制补强层边缘位置精度，避免因补强层预浸料铺设超出加厚边缘以及距离加厚边缘过大导致压制成型的产品出现贫胶气孔缺陷以及出现过压发白树脂含量低、强度不足导致产品报废的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种电池壳上盖预成型体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据电池壳上盖尺寸确定预浸料铺层托盘型面尺寸，其中，所述电池壳上盖包括平直区和加厚区，所述预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差大于电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差；
根据所述预浸料铺层托盘型面尺寸加工所述预浸料铺层托盘型面的阳模；
在所述预浸料铺层托盘型面的阳模上制备预浸料铺层托盘；
按照所述电池壳上盖的厚度要求在所述预浸料铺层托盘上铺设预浸料；
将铺设完毕的预浸料从所述预浸料铺层托盘上取下，在定型托盘上定型，制得预成型体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预浸料铺层托盘型面的加厚区与平直区的厚度差比所述电池壳上盖的加厚区与平直区的厚度差大1～2mm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述预浸料铺层托盘型面的加厚区边缘相较于所述电池壳上盖的加厚区边缘向内缩小1～3mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，根据所述预浸料铺层托盘的型面尺寸加工所述预浸料铺层托盘型面的阳模，包括：
在钢架上铺设硬质板；
在所述硬质板上铺设易加工泡沫，并对所述泡沫进行加工，使所述泡沫的型面相较于所述铺层托盘型面偏移8～13mm；
在所述泡沫的型面上方铺设玻璃钢，待所述玻璃钢固化后铺设代木，并对所述代木进行加工，使加工后的所述代木厚度与所述玻璃钢的厚度之和与所述泡沫的型面偏移量相等；
在所述代木的型面上喷胶打磨，制得所述预浸料铺层托盘型面的阳模。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述易加工泡沫选自苯板泡沫块或硬质聚氨酯泡沫块。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述泡沫的型面上方铺设的所述玻璃钢的厚度为4～6mm，所述代木的铺设厚度为13～15mm，加工后的所述代木的厚度为4～7mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述预浸料铺层托盘型面的阳模上制备预浸料铺层托盘，包括：所述预浸料铺层托盘采用玻璃钢糊制成型，所述预浸料铺层托盘的厚度为4～6mm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将铺设完毕的预浸料从所述预浸料铺层托盘上取下，在定型托盘上定型，包括，将铺设完毕的预浸料从所述预浸料铺层托盘上取下，放置在定型托盘上，在低温下冷藏定型，其中，所述冷藏定型的温度区间为12℃～18℃。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述定型托盘选自玻璃钢制作的托盘或压制成型的电池壳上盖。
10.一种电池壳上盖预成型体，其特征在于，采用权利要求1至9任一所述的制备方法制备而成。
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