一种电池罐罐体拉伸用冲头及模具制造技术

一种电池罐罐体拉伸用冲头及模具，其特征在于：专门设计有台阶冲头作为凸模，至少一个减薄环作为凹模，以及罐体变壁厚拉伸工步。该变壁厚拉伸工步属于变薄拉伸，当片材或板材通过至少一次成型拉伸得到杯状拉伸件，然后通过变薄拉伸，特别是采用台阶冲头与至少一个减薄环配合的变壁厚拉伸最终获得中间段壁薄，而一个或两个轴向端部壁厚的变壁厚电池罐罐体。这种变壁厚电池罐罐体一方面可以减少罐体中间段材料用量，另一方面也能够保证罐体一端或两端的卷封强度。因此很好地解决了电池罐罐体壁厚厚薄带来的用料多少与卷封强度高低之间的矛盾问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电池罐罐体拉伸用冲头及模具
本技术涉及罐体加工领域，特别涉及一种电池罐罐体拉伸用冲头及模具。
技术介绍
新能源汽车使用电池包作为整车动力源，其电池包内设有多个电池单体，该电池单体为构成新能源电池系统的最小单元，由正极、负极及电解质等组成，电池单体的外壳为电池罐，多个组装好的电池单体以轴线平行的状态聚集布置在电池包内。电池罐由罐体和罐盖组成。在现有技术中，罐体通常采用冷压工艺加工，成形后的罐体再和罐盖通过焊接的方式加工成一体。但是，经焊接后的电池罐端部，其可靠性和稳定性较差，容易产生断裂、接触不良、防爆性能差等问题；另外，焊接的电池罐装配成电池单体后，罐体之间由于焊缝的存在无法紧密排列，导致电池包内空间利用率较低。如果能采用卷封工艺封闭罐体和端盖，则可避免焊接带来的不利影响。但是，目前还没有针对卷封电池罐罐体的拉伸工艺，而用于其他种类罐体的拉伸工艺，通常只能拉伸出壁厚相同的罐体。因此，在设计卷封封闭电池罐时，需要重视电池罐罐体的壁厚问题：若罐体壁厚过厚，不仅会提高用料成本，还会增加电池包重量，导致整体电池包能量密度下降；若罐体壁厚过薄，则存在卷封过程中罐体端部容易撕裂或在卷封后的使用过程中不牢靠等问题。因此，如果能够制造出一种中间段壁厚较薄（节省材料），而两端处壁厚较厚（提供卷封强度）的变壁厚的电池罐罐体是解决电池罐罐体壁厚问题的最佳方案。有鉴于此，如何设计一种电池罐罐体拉伸用冲头、模具及其拉伸工艺，能够加工出既节省材料，又能够提供高可靠性卷封的变壁厚的电池罐罐体是本技术研究的课题。
技术实现思路
本技术提供一种电池罐罐体拉伸用冲头及模具，其目的是要解决电池罐罐体壁厚厚薄带来的用料多少与卷封可靠性高低之间的矛盾问题。为达到上述目的，本技术冲头采用的技术方案是：一种电池罐罐体拉伸用冲头，其创新在于：所述冲头为台阶冲头，其主体为圆柱体，该台阶冲头上具有一粗杆段，该粗杆段轴向的至少一端设有细杆段，所述粗杆段的半径与所述细杆段的半径之间的差值小于或等于0.3毫米，且二者的半径比例小于或等于101:100；所述细杆段和粗杆段之间通过至少一段锥面或/和曲面过渡，且粗杆段与细杆段的半径差与锥面或/和曲面在轴向的投影长度的比值小于0.2。为达到上述目的，本技术模具采用的技术方案是：一种电池罐罐体拉伸用模具，该模具由凸模和凹模组成，其创新在于：凸模由台阶冲头构成，所述台阶冲头的主体为圆柱体，该台阶冲头上具有一粗杆段，该粗杆段轴向的至少一端设有细杆段，所述粗杆段的半径与所述细杆段的半径之间的差值小于或等于0.3毫米，且二者的半径比例小于或等于101:100；所述细杆段和粗杆段之间通过至少一段锥面或/和曲面过渡，且粗杆段与细杆段的半径差与锥面或/和曲面在轴向的投影长度的比值小于0.2。凹模由至少一个减薄环构成，所述减薄环与所述台阶冲头同轴布置；所述减薄环的内径与所述台阶冲头的粗杆段直径之间的差值小于待减薄罐体壁厚的二倍。上述模具技术方案中的有关内容解释如下：1．上述模具方案中，较好的是所述凹模由至少两个减薄环构成，该至少两个减薄环均与所述台阶冲头同轴布置，且所述至少两个减薄环的内径沿冲压方向依次减小布置。2．上述模具方案中，较好的是所述粗杆段所对应的被减薄环减薄后的减薄件壁厚与该粗杆段直径的比值为1:30。该要求不仅有助于优化电池罐罐体拉伸，还进一步凸显变壁厚电池罐罐体的优势，控制电池罐罐体在变壁厚位伸后易于弹性脱模。3．对于电池罐罐体拉伸来说，通常使用片材或板材（比如铝合金板或铝合金片）作为原材料（但也不排除使用铝合金锭作为原材料），然后通过至少一次成型拉伸和至少一次变薄拉伸得到电池罐罐体。在本技术中，所述成型拉伸是指被拉伸件由片材变为杯状拉伸件（通常称为“冲杯”）的拉伸工艺过程，成型拉伸也包括改变冲杯直径和冲杯长度的拉伸工艺过程。所述变薄拉伸是指杯状被拉伸件壁厚变薄的拉伸工艺过程，变薄拉伸通常有两种拉伸情况，第一种是只变壁厚，内径不变，外径变小的拉伸工艺过程，第二种是内径变，外径变，壁厚也变的拉伸工艺过程。按照现有技术，要想将一个金属片材拉伸成电池罐罐体的形状理论上至少需要一次成型拉伸和一次变薄拉伸。当出现多次成型拉伸与多次变薄拉伸组合时，变薄拉伸可以与成型拉伸在工艺次序上进行交叉组合，即先进行成型拉伸，接着进行变薄拉伸，再进行成型拉伸，最后进行变薄拉伸。当出现一次成型拉伸与一次或多次变薄拉伸组合时，通常成型拉伸在先进行。当出现多次成型拉伸与一次变薄拉伸组合时，第一次拉伸通常应为成型拉伸，而变薄拉伸可以安排在最后，或者其余成型拉伸之间。实际上成型拉伸和变薄拉伸的排次，除第一次应为成型拉伸而外，剩余的拉伸排次比较灵活，可以根据材料特性，被拉伸的对象形状和尺寸等参数来确认，这些都是本领域技术人员所知晓的现有技术。在本技术中，所述变壁厚拉伸是指在一次拉伸过程中，同一被拉伸件壁厚出现不同厚度变化的拉伸工艺过程。比如在本技术中，被拉伸的电池罐罐体的中间段壁厚较薄，而两端或者一端处壁厚相对较厚。变壁厚拉伸从拉伸工艺的角度看应属于变薄拉伸中的一种特殊情况。由于本技术的创新在于变薄拉伸中的变壁厚拉伸，而成型拉伸对于电池罐罐体拉伸来说属于现有公知技术，因此在技术拉伸工艺技术方案描述现有技术时，仅提到变薄拉伸，而未提及成型拉伸，这是本领域技术人员能够理解的，也是专利法规定台允许表达方式。4．对于电池罐罐体拉伸来说，较好的是所述凹模由至少两个减薄环构成，该至少两个减薄环均与所述台阶冲头同轴布置，且所述至少两个减薄环的内径沿冲压方向依次减小布置。两个减薄环实际上在一个拉个动作中实现了二次拉伸过程，与一个减薄环相比不容易造成拉伸断裂，提高了拉伸的良品率。在实际应用中，选择几个减薄环可以根据电池罐罐体的几何尺寸，材料特性，材料厚薄以及良品率控制等诸多因素来确定。5．上述模具方案中，较好的是所述台阶冲头上开设有沿中心轴轴向的输气通孔，该输气通孔连通压缩气体装置；在变壁厚拉伸中，所述台阶冲头完成拉伸动作后，所述压缩气体装置经输气通孔输出气体至所述减薄件底部，用以使该减薄件脱模。6．对于电池罐罐体拉伸来说，所述冲压设备可以冲床，也可以是拉伸机，或者其他可以实现拉伸行程的机械设备和液压设备。其中，拉伸机可以采用卧式拉伸机，也可以采用立式拉伸机。卧式拉伸机的台阶冲头沿水平方向实现拉伸动作，立式拉伸机的台阶冲头沿竖直方向实现拉伸动作。为了保证拉伸动作的准确性还可以在拉伸机上设置冲头导向装置，用以引导台阶冲头沿拉伸方向拉伸。7．上述模具方案中，所述粗杆段与细杆段的半径差与锥面或者曲面在轴向的投影长度的比值小于0.2是为了控制过渡锥面斜率或/和过渡曲面的曲率。该要求主要取决于电池罐罐体的尺寸和材料性能。若锥面或曲面在轴向上的投影长度过长，会弱化台阶结构的有益效果，用料节省不足；若投影长度过短，则减薄拉伸的阻力较大，容易造成拉伸断裂，直接导致不良率上升。本技术的设计原理和有益效果是：本技术对电池罐罐体拉伸来说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池罐罐体拉伸用冲头，其特征在于：所述冲头为台阶冲头（10），其主体为圆柱体，该台阶冲头（10）上具有一粗杆段（12），该粗杆段（12）轴向的至少一端设有细杆段（11），所述粗杆段（12）的半径与所述细杆段（11）的半径之间的差值小于或等于0.3毫米，且二者的半径比例小于或等于101:100；所述细杆段（11）和粗杆段（12）之间通过至少一段锥面（13）或/和曲面过渡，且粗杆段（12）与细杆段（11）的半径差与锥面（13）或/和曲面在轴向的投影长度的比值小于0.2。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池罐罐体拉伸用冲头，其特征在于：所述冲头为台阶冲头（10），其主体为圆柱体，该台阶冲头（10）上具有一粗杆段（12），该粗杆段（12）轴向的至少一端设有细杆段（11），所述粗杆段（12）的半径与所述细杆段（11）的半径之间的差值小于或等于0.3毫米，且二者的半径比例小于或等于101:100；所述细杆段（11）和粗杆段（12）之间通过至少一段锥面（13）或/和曲面过渡，且粗杆段（12）与细杆段（11）的半径差与锥面（13）或/和曲面在轴向的投影长度的比值小于0.2。


2.一种电池罐罐体拉伸用模具，该模具由凸模和凹模组成，其特征在于：
凸模由台阶冲头（10）构成，所述台阶冲头（10）的主体为圆柱体，该台阶冲头（10）上具有一粗杆段（12），该粗杆段（12）轴向的至少一端设有细杆段（11），所述粗杆段（12）的半径与所述细杆段（11）的半径之间的差值小于或等于0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：安旭，汪洋，杨志华，王引，
申请(专利权)人：苏州斯莱克精密设备股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32