CN216297749U - 用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀模及冷胀机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀模，该冷胀模沿一中心轴方向延伸，该冷胀模垂直于该中心轴方向的截面呈矩形；沿该中心轴方向，该冷胀模的中部为工作带，工作带的长度为2‑10毫米长，工作带的一侧为导向段，导向段的长度为4‑10毫米，工作带的另一侧为出口段；导向段与出口段均呈小端朝背离工作带方向延伸的锥状；冷胀模工作时，导向段先进入管坯，然后是工作带，最后是出口段；工作带的外周面形成为冷胀模的工作面。本申请还公开了使用上述冷胀模的冷胀机。利用本申请不但能够有效地提高材料利用率，还能够有效地提高生产效率，最终达到大幅度降低成本的目的。

Description

用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀模及冷胀机

技术领域

本实用新型涉及一种用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀模及冷胀机。

背景技术

目前，新能源汽车用锂电池的壳体，大部分采用铝质方管作为它的壳体，例如可以采用截面尺寸为100mm*50mm*0.5mm的铝质方管作为锂电池的壳体，但是由于铝质方管的壁厚较薄，且要求高精度，因此，无法采用常规的挤压方式进行生产，即使生产成功，其公差范围和形位公差也很难达到要求。

因此，目前的锂电池的方形铝壳仍采用传统的方法进行制备，具体步骤为：热挤压→冷拔→去头尾→再冷拔→再去头尾→再冷拔。但这种方法缺点较多，主要有：

1、加工过程长，工序多，加工成本极高。

2、由于方管不能用盘拉的工艺方式，只能用直拉的方式，而直拉的方式，其长度最长只能达到10米，因此，每一次冷拔前都要锯去头尾，并且在冷拔后由于长度加长，又需要分为两根方管进行再次冷拔，这导致材料的利用率极低，一般最多只能达到40-50％的成品率，导致锂电池用铝质方管的成本居高不下。

3、由于铝管在冷拔后，会产生冷作硬化现象，而如果铝管不能达到0.15毫米的垂直度、平面度和平行度，那么就只能报废，另外由于方管的壁厚极薄，无法采用整形的方式来提高上述指标，因此采用冷拔的方式来生产锂电池用铝质方管，具有极大的不确定性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型首先提出了一种用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀模，该冷胀模沿一中心轴方向延伸，该冷胀模垂直于该中心轴方向的截面呈矩形；沿该中心轴方向，该冷胀模的中部为工作带，工作带的长度为2-10毫米长，工作带的一侧为导向段，导向段的长度为4-10毫米，工作带的另一侧为出口段；导向段与出口段均呈小端朝背离工作带方向延伸的锥状；冷胀模工作时，导向段先进入管坯，然后是工作带，最后是出口段；工作带的外周面形成为冷胀模的工作面。冷胀模采用硬质合金钢材料制作。

该冷胀模在工作时，是沿一直线方向，将冷胀模从管坯的内腔中穿过，使管坯膨胀到设定的尺寸和形位公差，获得铝方管；其中的管坯采用挤压的方式获得。

利用该冷胀模，对采用挤压方式所制成的管坯进行冷胀，在冷胀时，利用管坯的塑性能够一次性地获得尺寸公差和形位公差均符合设定标准的铝方管。在进行冷胀时，管坯外部处于自由状态，能够自由地伸长，在冷胀过程中，不但能够对管坯的尺寸公差和形位公差进行矫正，还可以对管坯进行扩径，对管坯的壁厚进行调整。利用本申请，能够利用现有技术中成熟的铝管挤压技术，获得管坯，再利用冷胀方法，获得铝方管。该制备方法不但能够有效地提高材料利用率，还能够有效地提高生产效率，最终达到大幅度降低成本的目的。

其中导向段不但能够使冷胀模顺利地伸入到管坯的内腔中，还起到使管坯预膨胀的作用，避免管坯膨胀速度过快，造成应力集中。设置收尾段是为了便于冷胀模的加工，避免冷胀模的尾部出现锐角，对管坯的内表面造成划伤。

具体地，为使冷胀过程中，管坯的管壁能够均匀地膨胀，该导向段的侧面与中心轴之间的夹角为5-15°，出口段的侧面与中心轴之间的夹角为30-45°收尾段设置大角度的夹角，降低加工难度。

进一步，为保证铝方管内壁的尺寸公差和形位公差，冷胀模的工作面的尺寸公差和形位公差均高于铝方管的设定标准，其中，其中冷胀模的工作面的尺寸公差为铝方管的设定尺寸公差的35-50％，冷胀模的工作面的形位公差为铝方管的设定形位公差35-50％。

其次，本申请还提出了一种用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀机，其包括一支架，在该支架的相对的两端分别固定安装有一伺服电机和一定位件，丝杆的一端固定安装在该伺服电机的输出轴上，该丝杆的另一端转动地安装在该定位件上，在该支架上固定安装有一导轨，该导轨位于伺服电机和定位件之间，在该导轨上活动地安装有一拖板，在丝杆上转动地啮合有一内螺纹件，该拖板固定安装在内螺纹件上，当伺服电机驱动丝杆转动时，能够使内螺纹件沿丝杆移动，并使拖板沿导轨滑动；

在该拖板上固定安装有一液压缸，该液压缸的活塞杆朝向定位件方向伸出，上述任一项所述的冷胀模可拆卸地安装在该活塞杆上。

在冷胀时，首先根据管坯的长度，调整液压缸的位置，然后将管坯放置在冷胀模与定位件之间，并使管坯抵靠在定位件上，然后启动液压缸，使活塞杆伸长，将冷胀模插入到管坯的内腔中，对管坯进行冷胀，直到冷胀模抵靠到定位件，将夹具夹持在管坯背离定位件的一端上，拉动管坯，使冷胀模穿出管坯的内腔，使管坯膨胀到设定的尺寸和形位公差，管坯形成为铝方管初品，然后将冷胀模从活塞杆上拆除下来，再将铝方管初品从活塞杆上取下，将铝方管初品的两端进行裁剪并检测，合格后成为铝方管。利用该冷胀机可以对不同长度的管坯进行冷胀，并能够均匀地看着冷胀模的移动速度，保证铝方管的质量。

进一步，在该定位件上安装有一支撑板，该支撑板朝伺服电机方向延伸，在该支撑板上铺设有弹性垫，该弹性垫用于放置管坯。具体地，该弹性垫为海绵垫。

利用弹性垫，能够使管坯的冷胀顺利进行，在冷胀过程中，管坯会同时在上下左右四个方向进行膨胀，当将管坯直接放置在支撑板上时，由于管坯的两端被固定，在冷胀过程中，管坯会随着膨胀的进行，整体向上移动，导致管坯发生弯曲现象，利用弹性垫，使管坯与支撑板之间具有一个伸缩空间，在冷胀过程中，管坯的管壁的下侧能够对弹性垫进行挤压，避免管坯整体向上移动，由于弹性垫的弹性较小，尤其是采用海绵垫作为弹性垫时，能够有效地避免冷胀过程中，管坯产生完全现象，保证了铝方管的平直度。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

图2是图1中A向的视图。

图3是图1中B向的视图。

图4是图1中C向的视图。

图5是冷胀模的导向段伸入到管坯中的示意图。

图6是冷胀机的结构示意图。

图7是管坯膨胀为铝方管后的截面比较示意图。

具体实施方式

以下首先对冷胀模10进行说明。

请参阅图1-图4，该冷胀模10沿中心轴80方向延伸，冷胀模10垂直于该中心轴80方向的截面呈矩形；沿该中心轴80方向，该冷胀模的中部为工作带11，工作带11的一侧形成为导向段12，工作带11的另一侧形成为出口段13，导向段12和出口段13均呈小端朝背离工作带方向延伸的锥状，在冷胀时，请参阅图5，导向段12首先插入到管坯40内，然后是工作带，最后是出口段；工作带的外周面形成为冷胀模的工作面，用于对管坯40进行冷胀。

本实施例中，沿该中心轴方向，工作带11的长度T为7毫米，导向段的长度S为4.5毫米。可以理解，在其他实施例中，工作带11的长度T还可以为2毫米、5毫米、8毫米或10 毫米，或者为2-10毫米之间的其他尺寸。导向段的长度还可以为4毫米、6毫米、8毫米或 10毫米，或者为4-10毫米之间的其他尺寸。

工作带11垂直于中心轴80方向的截面的四个侧边中，包括两个相对的第一侧边113和两个相对设置的第二侧边114，即第一侧边和第二侧边相邻设置，相邻的第一侧边113和第二侧边114之间采用圆弧角112过渡，该圆弧角112的半径R与铝方管的内壁的圆弧角的角度相同。

导向段12和出口段13的两个相邻的侧面之间也采用圆弧过渡。

导向段12的第一侧面121与中心轴之间的夹角α为6°，可以理解，在其他实施例中，夹角α还可以为5°、8°、10°、12°或15°，当然也可以为5-15°之间的其他角度。

出口段13的第二侧面131与中心轴之间的夹角β为45°，可以理解，在其他实施例中，夹角β还可以为30°、35°、38°或42°，当然也可以为30-45°之间的其他角度。

本实施例中，冷胀模采用硬质合金钢制造。冷胀模10的工作面111的尺寸公差和形位公差均高于铝方管，其中冷胀模10的工作面111的尺寸公差为正负0.05，形位公差为0.05，所要生产的铝方管设定尺寸公差为正0.1至负0.2mm，形位公差为0.15mm。使得本实施所生产的铝方管的实际尺寸公差的正负值小于0.1mm，形位公差小于0.1mm。

以下对冷胀机进行说明。

请参阅图6，该冷胀机包括一支架31，在该支架31的相对的两端分别固定安装有一伺服电机32和一定位件36，丝杆33的一端固定安装在该伺服电机32的输出轴上，丝杆33的另一端采用轴承转动地安装在该定位件36上。

在该支架31上固定安装有一导轨34，该导轨34位于伺服电机32和定位件36之间，在该导轨34上活动地安装有一拖板35，在丝杆33上转动地啮合有一内螺纹件39，该拖板35固定安装在内螺纹件39上，当伺服电机31驱动丝杆33转动时，能够使内螺纹件39沿丝杆 33移动，并使拖板35沿导轨34滑动。

在该拖板35上固定安装有一液压缸20，该液压缸20的活塞杆21朝向定位件36方向伸出，冷胀模10可拆卸地安装在该活塞杆21上。

在该定位件36上安装有一支撑板38，该支撑板38朝伺服电机方向延伸，在该支撑板38 上铺设有弹性垫37，该弹性垫37用于放置管坯。本实施例中，该弹性垫37为海绵垫。

以下对采用上述冷胀模和冷胀机进行超高精度、超薄壁的铝方管的制备方法进行说明，该制备方法具体包括如下步骤：

(1)生产管坯40：采用挤压的方式获得管坯40；

(2)冷胀：将管坯40自由地放置在弹性垫37上，使管坯40的长度沿丝杆的长度方向延伸，并使管坯40的一端抵靠在定位件上，将液压缸20的活塞杆21缩回，然后启动伺服电机32，使冷胀模靠近管坯40，当冷胀模距离管坯3-5mm时，停止伺服电机，然后启动液压缸 20，使活塞杆21伸长，冷胀模10的导向段12首先进入到管坯40的内腔中，然后以5-200mm/s 的速度推动冷胀模沿管坯40的内腔移动，直到冷胀模抵靠到定位件，将夹具夹持在管坯40 背离定位件的一端上，拉动管坯，使冷胀模穿出管坯40的内腔，使管坯膨胀到设定的尺寸和形位公差，管坯40形成为铝方管初品，然后将冷胀模从活塞杆上拆除下来，再将铝方管初品从活塞杆上取下，将铝方管初品的两端进行裁剪并检测，合格后成为铝方管50。

在冷胀过程中，由于活塞杆沿一直线方向伸长，使冷胀模能够同步沿该直线方向从管坯的内腔中穿过。在冷胀过程中，管坯及冷胀模的温度均常温。

请参阅图7，在经过冷胀后，管坯40的内腔的截面的第一侧边A41形成为铝方管50的内腔的截面的第一侧边B51，管坯40的内腔的截面的第二侧边A42形成为铝方管50的内腔的截面的第二侧边B52。

本实施例中，第一侧边A的长度L1较第一侧边B51的长度L2小4％，第二侧边A的长度 W1较第二侧边B52的长度W2小4％，即第一侧边A和第二侧边A的膨胀比例相同。可以理解，在其他实施例中，第一侧边A的长度L1较第一侧边B51的长度L2还可以小0.2％、0.5％、1％、 2％、3％或5％；第二侧边A的长度W1较第二侧边B52的长度W2小的比例同样也为0.2％、0.5％、 1％、2％、3％或5％，当然也可以同时为0.2-5％之间的其他比例。

本实施例中，第一侧边A和第二侧边A的膨胀比例相同，可以理解，在其他实施例中，第一侧边A和第二侧边A的膨胀比例还可以不同，例如第一侧边A的长度L1较第一侧边B51 的长度L2小3％，第二侧边A的长度W1较第二侧边B52的长度W2小1％。

Claims (7)

1.用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀模，其特征在于，

该冷胀模沿一中心轴方向延伸，冷胀模垂直于该中心轴方向的截面呈矩形；沿该中心轴方向，该冷胀模的中部为工作带，工作带的长度为2-10毫米长，工作带的一侧为导向段，导向段的长度为4-10毫米，工作带的另一侧为出口段；导向段与出口段均呈小端朝背离工作带方向延伸的锥状；冷胀模工作时，导向段先进入管坯，然后是工作带，最后是出口段；工作带的外周面形成为冷胀模的工作面。

2.根据权利要求1所述的冷胀模，其特征在于，

该导向段的侧面与中心轴之间的夹角为5-15°，出口段的侧面与中心轴之间的夹角为30-45°。

3.根据权利要求1所述的冷胀模，其特征在于，冷胀模的工作面的尺寸公差和形位公差均高于铝方管的设定标准。

4.根据权利要求1所述的冷胀模，其特征在于，

冷胀模的工作面的尺寸公差和形位公差均高于铝方管的设定标准，其中，其中冷胀模的工作面的尺寸公差为铝方管的设定尺寸公差的35-50％，冷胀模的工作面的形位公差为铝方管的设定形位公差35-50％。

5.用于制备超高精度、超薄壁的铝方管的冷胀机，其特征在于，

包括一支架，在该支架的相对的两端分别固定安装有一伺服电机和一定位件，丝杆的一端固定安装在该伺服电机的输出轴上，该丝杆的另一端转动地安装在该定位件上，在该支架上固定安装有一导轨，该导轨位于伺服电机和定位件之间，在该导轨上活动地安装有一拖板，在丝杆上转动地啮合有一内螺纹件，该拖板固定安装在内螺纹件上，当伺服电机驱动丝杆转动时，能够使内螺纹件沿丝杆移动，并使拖板沿导轨滑动；

在该拖板上固定安装有一液压缸，该液压缸的活塞杆朝向定位件方向伸出，权利要求1-4任一项所述的冷胀模可拆卸地安装在该活塞杆上。

6.根据权利要求5所述的冷胀机，其特征在于，

在该定位件上安装有一支撑板，该支撑板朝伺服电机方向延伸，在该支撑板上铺设有弹性垫，该弹性垫用于放置管坯。

7.根据权利要求6所述的冷胀机，其特征在于，该弹性垫为海绵垫。

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