動(dòng)力電池的特點(diǎn)與市場(chǎng)應(yīng)用分布

目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)鋰電池殼的外形可以分為三大類(lèi)：圓形、方形和特殊形狀，應(yīng)用在汽車(chē)行業(yè)中所占的比例如圖1所示。

從市場(chǎng)應(yīng)用比例來(lái)看，方形最受車(chē)企青睞。主要是因?yàn)榉叫坞姵啬芰棵芏群腿萘扛?，壽命更長(zhǎng)，規(guī)則的形狀可以根據(jù)搭載產(chǎn)品的具體要求而進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)。這些優(yōu)點(diǎn)可以滿足各種車(chē)系車(chē)型的需求，提升了方形電池的兼容性，可以更優(yōu)化的搭配汽車(chē)設(shè)計(jì)需求，給汽車(chē)設(shè)計(jì)者更多的發(fā)揮空間。

方形電池殼的自動(dòng)化生產(chǎn)研究

方形電池殼的自動(dòng)化生產(chǎn)線搭配

方形電池殼的自動(dòng)生產(chǎn)線為機(jī)械壓力機(jī)配合NC送料機(jī)和三次元機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)模式（圖2）。通過(guò)自動(dòng)送料，自動(dòng)出件，安全檢測(cè)，模具識(shí)別裝置，自動(dòng)換模小車(chē)等自動(dòng)化裝置，操作簡(jiǎn)單，安全可靠。另外機(jī)械壓力機(jī)可以選配SIM卡遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，具有查詢(xún)壓力機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，累計(jì)沖壓次數(shù)，關(guān)機(jī)和工作時(shí)間等功能，隨時(shí)掌握壓力機(jī)生產(chǎn)效率，便于企業(yè)生產(chǎn)管理者計(jì)劃和排程，提高企業(yè)生產(chǎn)效率。

圖1 三大類(lèi)電池應(yīng)用比例

圖2 電池殼的沖壓生產(chǎn)線

方形電池殼的沖壓工藝流程

根據(jù)方形電池殼的成形過(guò)程，采用落料拉深復(fù)合模、拉深模和整形切邊模等多個(gè)模具沖壓，按照以前的生產(chǎn)工藝需要多臺(tái)壓力機(jī)配合才能沖壓出成品。

目前比較先進(jìn)的生產(chǎn)模式就是采用級(jí)進(jìn)模配合多工位壓力機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模由多個(gè)工位組成，屬于多任務(wù)序沖模，在一副模具內(nèi)可以有沖孔、落料、折彎、拉深、切邊等多個(gè)工序（圖3）。各個(gè)工位按照產(chǎn)品的工藝順序關(guān)聯(lián)完成不同的沖壓加工，配合送料機(jī)按照一個(gè)固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)行程完成多個(gè)沖壓工序的功能。這種生產(chǎn)模式可以減少使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位，提高生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率，便于與自動(dòng)化配合，同時(shí)減少壓力機(jī)的投入和半成品的運(yùn)輸及存儲(chǔ)。

圖3 電池殼的沖壓工序圖

壓力機(jī)的搭配選擇

新能源汽車(chē)為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效、超長(zhǎng)續(xù)航里程的目標(biāo)，對(duì)動(dòng)力電池的容量要求也越來(lái)越大。根據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，電池殼的發(fā)展趨勢(shì)是更寬更長(zhǎng)而不是更高。因?yàn)閺氖袌?chǎng)的使用情況來(lái)看，針對(duì)行程超過(guò)600mm的基本都用油壓機(jī)，由于油壓機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍太慢，所以主流市場(chǎng)還是采用行程≤600mm的機(jī)械壓力機(jī)，電池殼的高度盡量不做太高。

而機(jī)械壓力機(jī)方面，鑒于曲軸制作工藝的限制和成本的考量，行程超過(guò)450mm的基本都采用偏心齒輪式的壓力機(jī)，比如我公司已研發(fā)出ES2系列多工位長(zhǎng)行程的壓力設(shè)備，完全可以滿足長(zhǎng)拉深行程的需求（圖4）。

圖4 各種結(jié)構(gòu)的壓力機(jī)沖壓特點(diǎn)

但是更寬更長(zhǎng)的電池殼才是未來(lái)的主流，增加寬度和長(zhǎng)度，模具相對(duì)應(yīng)的會(huì)加大，不同工位的步距也將加大，這就需要增大壓力機(jī)的臺(tái)面。臺(tái)面增大導(dǎo)致偏心負(fù)荷的問(wèn)題出現(xiàn)，為了保證精度，針對(duì)這種大臺(tái)面的壓力機(jī)，通常采用八面導(dǎo)路稀油潤(rùn)滑，精度可以達(dá)到JIS一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

另外電池蓋需要壓印成形，這就需要在沖壓過(guò)程中通過(guò)一定的保壓來(lái)控制材料的反彈，傳統(tǒng)的曲軸式壓力機(jī)就不能滿足生產(chǎn)需要，伺服壓力機(jī)可以滿足生產(chǎn)工藝的要求，但是價(jià)格過(guò)于昂貴。鑒于此種問(wèn)題，可以采用曲軸加連桿的多連桿壓力設(shè)備，通過(guò)控制滑塊快速下降，低速?zèng)_壓來(lái)實(shí)現(xiàn)材料的保壓，同時(shí)快速回升，較常規(guī)的曲軸式壓力機(jī)節(jié)能約30%。圖5為多連桿壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)曲線圖。

圖5 多連桿壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)曲線圖

結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合目前國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)的發(fā)展概況和調(diào)查統(tǒng)計(jì)，電池外殼的市場(chǎng)需求量未來(lái)可期。未來(lái)將會(huì)是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，產(chǎn)品、模具、壓力機(jī)、周邊輔助設(shè)備將會(huì)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能化整合。多工位壓力機(jī)配合CN送料機(jī)和三次元機(jī)械手使用，通過(guò)模具自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)搭配遠(yuǎn)程控制模塊，針對(duì)這種大批量的沖壓產(chǎn)品，可以滿足生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織化、無(wú)人化的作業(yè)模式，從而為搭建智慧工廠，實(shí)現(xiàn)智能制造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。