[发明专利]金属极板脉动冲压成形装置及方法

说明书

本申请公开了一种金属极板脉动冲压成形装置及方法，属于燃料电池金属极板这一技术领域，其设计要点在于：伺服电机、滚珠丝杆、冲压成形模具、工作台、滑块、至少3个以上的导向柱、连接轴；导向柱安装固定在工作台上；滚珠丝杆包括：丝杆与螺纹套筒，丝杆与螺纹套筒适配；螺纹套筒设置在冲压成形模具的上方，冲压成形模具在工作台的上方；冲压成形模具，包括上模、下模，下模通过螺栓与工作台固定，上模通过螺栓与滑块固定。本申请旨在提供一种金属极板脉动冲压成形装置及方法，利用脉动加载，减小摩擦力、提升超薄板微结构成形能力，从而提升成形微流道轮廓尺寸精度。

技术领域

本申请涉及燃料电池金属极板制造领域，更具体地说，尤其涉及一种金属极板脉动冲压成形装置及方法。

背景技术

质子交换膜氢燃料电池具有工作温度低、启动温度低、零排放、能量转换效率高等诸多优点，在乘用车、物流车、船、飞机以及航天器等多个领域获得了应用。极板在燃料电池的核心部件之一，起到分配反应气体、收集电流、排水、冷却以及机械支撑等多种作用。目前，占主导地位的石墨极板占电池总重量的60-80％、成本的30-40％、体积的60％，是导致电池体积/质量功率密度低、成本高的主要因素之一。为此，出现了用极薄的金属极板代替石墨极板的趋势，具有更小的体积、较低的重量以及更低的制造成本。然而，金属极板的结构特点和技术要求，如外轮廓尺寸200-500mm、壁厚0.05-0.1mm，刚性很差，极易产生翘曲等缺陷，并且在成形密布、方向不同微流道(宽0.5-1.2mm、深0.3-0.5mm)后，面积大而尺寸小的微流道成形载荷施加更加困难，微流道轮廓精度、一致性以及壁厚均匀性等难以保证，给后续的极板焊接、燃料电池堆装配等带来极大的挑战，严重影响了氢燃料电池堆性能、寿命等核心性能指标。

发明内容

本申请的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种金属极板脉动冲压成形装置及方法。

本申请的技术方案如下：

一种金属极板脉动冲压成形装置，包括：伺服电机(2)、滚珠丝杆(4)、冲压成形模具、工作台(8)、滑块(9)、至少3个以上的导向柱(10)、连接轴(11)；

导向柱(10)安装固定在工作台(8)上；

滚珠丝杆(4)包括：丝杆与螺纹套筒，丝杆与螺纹套筒适配；螺纹套筒设置在冲压成形模具的上方，冲压成形模具在工作台(8)的上方；

冲压成形模具，包括上模(7-1)、下模(7-2)，下模(7-2)通过螺栓与工作台(8)固定，上模(7-1)通过螺栓与滑块(9)固定；

伺服电机(2)驱动滚珠丝杆(4)的丝杆转动；螺纹套筒的下端与连接轴(11)的上端固定连接，连接轴(11)的下端与滑块(9)的上表面固定连接；

所述滑块(9)穿设在至少3个以上的导向柱(10)上，即滑块(9)上设置有穿孔，所述滑块(9)的穿孔与导向柱的形状适配，滑块(9)上的穿孔的数量与导向柱(10)的数量相同；

也即，伺服电机(2)转动，带动滚珠丝杆的丝杆转动时，会带动滑块(9)上下移动，进而带动上模(7-1)上下移动。

进一步，还包括：传动装置(3)；伺服电机(2)的输出转轴与传动装置(3)连接，传动装置(3)与滚珠丝杆(4)的丝杆连接。

进一步，还包括：上机架(12)，上机架(12)固定在工作台(8)上，上机架(12)上设置有穿孔，连接轴穿过上机架(12)的穿孔。

进一步，还包括：控制柜(1)、光栅尺(5)、力传感器(6)；

光栅尺(5)、力传感器(6)的输出端分别与控制柜(1)的输入端连接，控制柜(1)的输出端与伺服电机(2)的输入端连接；

其中，光栅尺(5)安装在滚珠丝杠的螺纹套筒上，光栅尺(5)用于监测螺纹套筒的位移，且将上述位移信号通过数据线传递给控制柜。