CN218612230U - 一种刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，机架安装导轨，导轨上安装可左右滑动的滑动架，滑动架顶部固定安装升降气缸，升降气缸向下的活塞杆端部与吊板连接，吊板下方可活动连接压板；机架的一端固定安装加热工装，加热工装上端面为焊接台面，焊接台面下方布置电磁铁阵列和加热管。本实用新型可消除地板焊接中出现的底板变形问题，利用电磁铁的吸合作用，压板在焊接过程中持续压紧底板，提前消解焊接所带来的应力，最终可使电池薄底板平面度符合产品要求。

Description

一种刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车加工制造技术领域，具体为一种刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置。

背景技术

近年来，新能源电动车辆逐渐取代燃油汽车，成为日益增长的汽车类型。电动汽车中的动力电池是其电能的储存部件，在整个车辆中属于核心部件。动力电池模组被电池包壳体承载，电池包壳体再与车辆底架相连，构成坚固的承载车身。由于新能源电动车重与其续航里程紧密关联，基于车身轻量化考虑，铝制车身结构由于其轻量化、耐腐蚀和回收残值等综合指标均达到优秀，成为越来越多新能源汽车的选择，电池包壳体及其电池托盘作为其结构重要部件，占去了电池系统重量的20~30%，也是新能源汽车的核心能量源，对电池模块的安全和防护起着关键作用。其一般是安装在车体下部，主要用于保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏。

传统的电池电池包模组之间由于还需要线束的连接，因此框架托盘底板设计为型材，中间还有横向或纵向的加强结构，整体结构刚度比较好，不易变形，生产制造容易控制。但是纵横结构件会占用了本已宝贵的电池包内部空间。近年来，出现了刀片式磷酸铁锂动力电池，刀片电池无需模组，可以直接由电芯构成电池包，并且具有更为优秀的自身结构强度，这种电池形式省去了电池包内的横纵梁，提升了整体空间利用率。传统电池的空间利用率约为40％，而刀片电池的电池包空间利用率则能够提升至60％。刀片电池所匹配的电池包下壳体（电池托盘）为带梁铝薄板壳体，与传统的电池模组框架式托盘相比，刀片电池托盘底板采用1.5mm的薄板，中间设置单根横梁的加强结构，加大了电池托盘生产制造的难度，对生产制造提出了更高的要求，特别是在对电池托盘底薄板与边框铝厚板进行搭接搅拌焊过程中，由于焊接处产生大量热量和焊接应力，焊接处发生严重扭曲，极大影响了电池托盘的技术精度，增加废品率，影响后续其他部件安装。

虽然现有技术中也出现例如公开文献：一种搅拌摩擦焊电磁铁工装；CN202121083570.3；关于设置电磁铁吸附压板，压紧托盘工件的搅拌焊接方式，但是压板装置无法自动抬升移动；其次，以此方式搅拌焊接后的薄底板平面度依然不足，无法满足产品需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，专门应用于刀片电池薄底板的搅拌摩擦焊，可消除薄底板焊接中出现的底板变形问题，利用电磁铁的吸合作用，压板在焊接过程中持续压紧底板，提前消解焊接所带来的应力，最终可使电池托盘薄板平面度符合产品要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

装置的机架安装导轨，导轨上安装可左右滑动的滑动架，滑动架顶部固定安装升降气缸，升降气缸向下的活塞杆端部与吊板连接，吊板下方可活动连接压板；机架的一端固定安装加热工装，加热工装上端面为焊接台面，焊接台面下方布置电磁铁阵列和加热管。

所述吊板上安装若干竖直的导杆，滑动架相应位置设置对应的导环。

所述压板上端面设置水平的插销气缸，插销气缸的活塞杆安装插销，吊板上端面对应位置设置吊耳。导杆能够导向吊板沿竖直方向运动，不发生偏转和歪斜的现象。

所述加热工装的四周设置若干夹具, 夹具开合通过设置在机架上的焊接缸手转柄电性控制。夹具用于将电池托盘夹紧定位。

所述加热工装的两端设置若干侧顶气缸。侧顶气缸用于推到限位处将电池托盘对中。

所述加热管包括底板加热管和边框加热管，底板加热管布置在每列电磁铁的相邻中间处，边框加热管布置在电磁铁阵列的四周。由于电池托盘的边框和中部厚度不均，需要加热的热量不相同。因此设置底板加热管和边框加热管共同作用，使电池托盘加热更为均匀可控。

刀片式动力电池托盘薄底板焊接方法，在进行搅拌摩擦焊之前，用加热管对电池托盘的边框和薄底板进行加热至预定温度后进行搅拌摩擦焊操作，搅拌摩擦焊的同时用压板将电池托盘的薄底板压紧。

刀片式动力电池托盘薄底板焊接方法，包括如下步骤：

A、设备通电，将已经把薄底板和边框点焊固定的电池托盘摆放上加热工装，利用侧顶气缸将其定位准确，然后用气动夹具夹紧固定；

B、移动架带着压板行走至加热工装正上方，升降气缸下降将压板放在电池托盘正上方，插销缩回，移动架与压板分离，移动架移动回到原位；

C、打开电磁铁开关，压板将电池托盘的薄底板压紧，开启电热管加热开关，加热工装给电池托盘进行加热，当电池边框和薄底板加热到预定温度，进行底板与边框的搅拌摩擦焊作业；

D、搅拌摩擦焊结束后，关闭电磁铁和加热，滑动架移动入位吊板下降到位，插销伸出穿过吊耳，将吊板吊升，然后移动回原位；

E、完成电池托盘搅拌摩擦焊作业，松开气动夹具，取出托盘。

所述加热管包括底板加热管和边框加热管，底板加热管布置在每列电磁铁的相邻中间处，与薄底板的位置匹配；边框加热管布置在电磁铁阵列的四周，与边框的位置匹配。

所述薄底板与边框的加热温度为差温加热，薄底板加热温度较边框温度高。

所述薄底板加热温度为70℃，边框加热温度为40℃。

本实用新型的优点：

1、本实用新型专门应用于刀片电池薄底板的搅拌摩擦焊，加热工装起到了以下两个作用：其一为：由于薄底板壁厚较薄，边框为5-6mm的厚板或型材，两者的搭接面在高温搅拌焊的过程中，高温搅拌部分与周围冷却部分温差较小，搅拌过程中的材料流动性更好，焊缝更为紧密牢固；其次，在电磁铁的吸合压力作用下，薄底板持续受压和加热作用，薄底板在焊接过程中所受到的焊接内应力不断得到释放和消解，应力不会残留，最终可使刀片动力电池托盘平面度符合产品要求，并且不会在后期使用过程中再次因残余应力释放而再次发生变形。

2、本实用新型中优选采用差温加热的方式对边框与薄底板进行加热焊接，所得到的薄底板平面度更好，且实现在最低加热能耗情况下，达到最好平面度的技术效果。

3、本实用新型工装设备自动化程度高，操作便捷，加热控制分区控制，控制温度精确可靠，操作人员只需简单培训即可上岗，维护方便。

附图说明：

图1为本实用新型俯视结构示意图；

图2为图1中Ⅰ处的放大结构图；

图3为图1中Ⅱ处的放大结构图；

图4为本实用新型主视结构示意图；

图5为电池托盘焊接状态结构示意图；

图6为刀片式动力电池托盘外观结构示意图；

图中的序号和部件名称为：1-机架；2-轨道；3-滑动架；31-升降气缸；32-吊板；33-导杆；34-插销气缸；4-压板；41-吊耳；5-加热工装；51-焊接台面；52-夹具；53-侧顶气缸；54-电磁铁开关；55-电磁铁；56-焊接缸手转柄；57-底板加热管；58-边框加热管；61-前后边框；62-左右边框；63-薄底板。

具体实施方式

实施例1

一种动力电池托盘底板焊接装置，机架1安装导轨2，导轨2上安装可左右滑动的滑动架3，滑动架3顶部固定安装升降气缸31，升降气缸31向下的活塞杆端部与吊板32连接，吊板32下方可活动连接压板4；机架1的一端固定安装加热工装5，加热工装5上端面为焊接台面51，焊接台面51下方布置电磁铁55阵列和加热管。

所述吊板32上安装若干竖直的导杆33，滑动架3相应位置设置对应的导环。

所述压板4上端面设置水平的插销气缸34，插销气缸34的活塞杆安装插销，吊板32上端面对应位置设置吊耳41。

所述加热工装5的四周设置若干夹具52, 夹具52开合通过设置在机架上的焊接缸手转柄56电性控制。

所述加热工装5的两端设置若干侧顶气缸53。

所述加热管包括底板加热管57和边框加热管58，底板加热管57布置在每列电磁铁55的相邻中间处，边框加热管58布置在电磁铁55阵列的四周。

Claims (6)

1.一种刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，其特征在于，机架（1）安装导轨（2），导轨（2）上安装可左右滑动的滑动架（3），滑动架（3）顶部固定安装升降气缸（31），升降气缸（31）向下的活塞杆端部与吊板（32）连接，吊板（32）下方可活动连接压板（4）；机架（1）的一端固定安装加热工装（5），加热工装（5）上端面为焊接台面（51），焊接台面（51）下方布置电磁铁（55）阵列和加热管。

2.根据权利要求1所述刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，其特征在于：所述吊板（32）上安装若干竖直的导杆（33），滑动架（3）相应位置设置对应的导环。

3.根据权利要求1所述刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，其特征在于：所述压板（4）上端面设置水平的插销气缸（34），插销气缸（34）的活塞杆安装插销，吊板（32）上端面对应位置设置吊耳（41）。

4.根据权利要求1所述刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，其特征在于：所述加热工装（5）的四周设置若干夹具（52）, 夹具（52）开合通过设置在机架上的焊接缸手转柄（56）电性控制。

5.根据权利要求1所述刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，其特征在于：所述加热工装（5）的两端设置若干侧顶气缸（53）。

6.根据权利要求1所述刀片式动力电池托盘薄底板焊接装置，其特征在于：所述加热管包括底板加热管（57）和边框加热管（58），底板加热管（57）布置在每列电磁铁（55）的相邻中间处，边框加热管（58）布置在电磁铁（55）阵列的四周。

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