一种复合材料电池盒制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种复合材料电池盒制作工艺，包括以下步骤：制作电池盒骨架，所述电池盒骨架包括四周法兰，所述法兰内侧经厚度渐变的法兰R角部位连接有立面R角部位；将制得的电池盒骨架进行喷砂处理，然后清洗晾干，备用；制备铺料治具；在铺料治具上铺放大面料，然后将电池盒骨架置入铺料治具并压紧；在电池盒骨架上再铺放余下的大面料，并再次压紧，形成电池盒预型体；将铺好材料的铺料治具转入低温冷藏2~15min；完成预型体的脱模，并快速置入高温产品模具中，进行产品的固化成型；开模后，经后加工之后，得到最终的电池盒成品。该工艺不受电池盒产品尺寸的限制，可行性高、通用性强，生产效率高；避免产品成型后局部缺料空化、性能弱化等现象的产生。等现象的产生。等现象的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料电池盒制作工艺


[0001]本专利技术涉及一种复合材料电池盒制作工艺。

技术介绍

[0002]电池盒是新能源汽车动力电池包的外覆盖件，对电池包内的电芯及附件系统起到了防水、防尘、支撑和绝缘防护作用，是新能源汽车的重要部件之一。
[0003]目前新能源电池盒因需求不同，主要分为钢构件（钣金件）、铝合金件和高分子复合材料构件。其中，高分子复合材料构件又因其质轻高强、结构设计自由度大、成型工艺过程简便高效、减震效果优良等优势，而受到新能源汽车市场的青睐。
[0004]PCM(Prepreg Compression Molding)，即（高分子复合材料）预浸料模压工艺。由于采用了连续纤维作为增强材料，PCM产品的力学性能明显优于SCM（短切纤维增强片状模塑料）和主要的热塑性高分子复合材料制品。采用PCM制作的电池盒产品，也由于其力学性能优势而能够实现更薄、更轻的产品目标，极大地迎合了新能源汽车的轻量化的市场需求，成为当下快速提升新能源汽车续驶里程，解决“里程烦恼”的重要手段之一。
[0005]然而，相比于SMC等复合材料在成型过程中的高流动性、易成型的特点，由于连续纤维的存在使PCM预浸料在成型过程中无法流动，从而使其工艺难度大大增加，同时易因工艺的复杂性而使得产品存在质量一致性差、合格率低、不良性状多等问题。以下为目前PCM电池盒产品生产所采用的两种成型制造工艺。
[0006]（一）预型体直接转移成型法该工艺方法通过在铺料治具上逐层铺贴预浸料料片，形成PCM预型体，（如图2），而后将PCM预型体脱除铺料治具，转移置入液压机中的高温模具中，合模加压，一定时间后开模取出，得到PCM电池盒产品初坯，再经冷却定型、去边、开孔等后加工过程后，得到最终的PCM电池盒成品。
[0007]该工艺的主要缺点是：（1）由于预浸料在成型固化前所具有的粘性和软性，PCM预型体在脱除铺料治具、移动、置入产品模具的转移过程中发生了较大程度的变形，甚至出现预型体解构、材料连接处开裂等现象，导致预型体在置入产品模具后预浸料中的纤维不再处于有序状态，预型体各部位在产品模具中的铺放位置也偏离了设计要求，极大地影响了PCM力学性能和结构设计目的的实现，也影响电池盒产品功能的实现。
[0008]（2）由于PCM电池盒法兰（见图1）等部位具有较大的厚度（通常在2mm以上)，是由多层预浸料料片铺贴而成的（以400gsm玻纤面密度、40%左右树脂含量的单层预浸料为例，则法兰处需铺贴6层以上的预浸料料片）。在预型体置入高温产品模具后，由于预型体在转移过程中发生了变形，且预浸料中的树脂在高温下迅速软化或融化，使得预型体法兰R角等部位或其它结构设计特征部位的材料在模具合模过程中由于缺乏有效的力传递而无法与模具紧密贴合（材料无法有效充实模具型腔并实现合模压力的有效传递），且这种不紧密贴合的状态在模具完全闭合后得到维持，从而使成型后的PCM产品局部存在严重的缺料、空化及
性能弱化等现象，产品质量一致性差。
[0009]（二）金属衬套成型法现有专利CN201811374318.0公开了一种电池壳体阳模及热压工艺，通过在金属衬套上铺贴预浸料，再将衬套套入芯模（下模）上，合下阴模（上模），加热加压成型（如图3）。由于材料与金属衬套紧密贴合，且预型体在整个转移和成型过程中并未脱离金属衬套，因此将很好地解决“预型体直接转移成型法”中预型体转移变形、产品局部严重缺料、空化及性能弱化等质量问题。
[0010]然而，从该专利公开的内容可以知道：
⑴
相比于“预型体直接转移成型法”中材料直接与上下高温模具接触，金属衬套成型法由于有金属衬套这一夹层的存在，使其成型过程中材料的升温效率更低；
⑵
虽然金属衬套极大地减轻了阳模的重量，但由于金属衬套本身仍具有一定重量，需采用机械手臂进行出入模的转运。当电池盒（电池壳体）产品的规格尺寸增大后，金属衬套的尺寸及重量都将增大，并可能超出机械手臂等自动化设备的搬运重量负荷范围，从而制约了金属衬套成型法在大尺寸电池盒产品生产中的应用。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种复合材料电池盒制作工艺，该工艺不受电池盒产品尺寸的限制，工艺可行性高、通用性强，生产效率高，产品质量一致性好；并可避免电池盒产品成型后局部缺料、空化及性能弱化等不良现象的产生。
[0012]本专利技术的技术方案在于：一种复合材料电池盒制作工艺，包括以下步骤：（1）制作电池盒骨架；（2）将制得的电池盒骨架进行喷砂处理，然后清洗晾干，备用；（3）制备铺料治具；（4）在铺料治具上铺放至少一层大面料，然后将电池盒骨架置入铺料治具相应位置并压紧；（5）在电池盒骨架上再铺放余下的大面料，并再次压紧，大面料在电池盒骨架的四个立面R角部位处进行材料的连接，形成电池盒预型体；（6）将铺好材料的铺料治具转入低温冷藏2~15min；（7）完成预型体的脱模，并快速置入高温产品模具中，进行产品的固化成型；（8）产品模具开模后，将成型得到的电池盒产品初坯经过后加工之后，得到最终的电池盒成品。
[0013]优选地，所述电池盒骨架包括四周法兰，所述法兰内侧连接有厚度渐变的法兰R角部位，所述法兰R角部位的四个拐角处分别连接有立面R角部位。
[0014]优选地，所述电池盒骨架由多层预浸料经铺贴后模压而得，所述预浸料包括法兰增厚料和立面R角补强料。
[0015]优选地，所述预浸料由纤维增强树脂基复合材料制成。
[0016]优选地，制备电池盒骨架专用模具时，在专用模具相应的R角位置不同高度处刻线，法兰增厚料根据刻线在不同高度处贴料，模压后形成厚度渐变的法兰R角。
[0017]优选地，制备电池盒骨架专用模具时，电池盒骨架的内径尺寸比相应的电池盒成品内径尺寸和电池盒骨架下侧的大面料厚度之和略大；电池盒骨架的法兰面宽度比铺贴后
的大面料的法兰面宽度大，也比电池盒成品的法兰面宽度大。
[0018]优选地，将铺贴完法兰增厚料和立面R角补强料的模具合模，送入多承板液压机中，所述多承板液压机带有蒸汽加热和循环水冷却系统，为电池盒骨架专用模具提供循环加热/冷却；之后将冷却后的电池盒骨架脱模。
[0019]优选地，所述铺料治具四周的法兰部分可拆卸，铺料治具的的表面喷涂有铁氟龙。
[0020]优选地，所述预型体脱模时，先将铺料治具四周法兰部分拆除，再通过机械夹持或手工拿取的方式将预型体抬升，使预型体脱除铺料治具。
[0021]优选地，步骤（5）中，大面料铺贴后，其法兰面宽度比电池盒成品的法兰面大，而比电池盒骨架的法兰面宽度小。
[0022]优选地，所述步骤（6）中的低温为5~15℃；所述步骤（7）中的高温为120~160℃。
[0023]优选地，所述电池盒为封闭或不封闭的曲面结构；所述电池盒骨架采用金属或非金属硬质材料制作，但需确保与大面料间的有效粘接。
[0024]优选地，所述产品模具下模的法兰面上设置有一圈宽度尺寸与电池盒骨架之法兰宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料电池盒制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）制作电池盒骨架；（2）将制得的电池盒骨架进行喷砂处理，然后清洗晾干，备用；（3）制备铺料治具；（4）在铺料治具上铺放至少一层大面料，然后将电池盒骨架置入铺料治具相应位置并压紧；（5）在电池盒骨架上再铺放余下的大面料，并再次压紧，大面料在电池盒骨架的四个立面R角部位处进行材料的连接，形成电池盒预型体；（6）将铺好材料的铺料治具转入低温冷藏2~15min；（7）完成预型体的脱模，并快速置入高温产品模具中，进行产品的固化成型；（8）产品模具开模后，将成型得到的电池盒产品初坯经过后加工之后，得到最终的电池盒成品。2.根据权利要求1所述的一种复合材料电池盒制作工艺，其特征在于，所述电池盒骨架包括四周法兰，所述法兰内侧连接有厚度渐变的法兰R角部位，所述法兰R角部位的四个拐角处分别连接有立面R角部位。3.根据权利要求1或2所述的一种复合材料电池盒制作工艺，其特征在于，所述电池盒骨架由多层预浸料经铺贴后模压而得，所述预浸料包括法兰增厚料和立面R角补强料。4.根据权利要求3所述的一种复合材料电池盒制作工艺，其特征在于，所述预浸料由纤维增强树脂基复合材料制成。5.根据权利要求1、2或4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：许剑海，
申请(专利权)人：许剑海，
类型：发明
国别省市：