專利名稱：一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的制造模具，具體是一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具。
背景技術(shù)：
在石油、煤等傳統(tǒng)能源日趨緊缺，環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，燃料電池以其清潔、高效、能源可再生等優(yōu)點(diǎn)迅速成為各國(guó)研究機(jī)構(gòu)及工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池應(yīng)用前景廣闊，被認(rèn)為是新能源汽車的最有競(jìng)爭(zhēng)力的動(dòng)力源之一。這種電池除了具有燃料電池的共性特點(diǎn)外，還具備了室溫快速啟動(dòng)、無(wú)電解液流失、水易排出、壽命長(zhǎng)、比功率高與比能量高等特點(diǎn)。質(zhì)子交換膜燃料電池主要由雙極板、多孔氣體擴(kuò)散電極、質(zhì)子交換膜等部件組成。其中雙極板重量占整個(gè)電堆的60% 80%，制造成本占30% 45%。所以雙極板的制造技術(shù)成為了制約燃料電池市場(chǎng)化的瓶頸之一。目前制造雙極板的材料主要是石墨、石墨-高聚物復(fù)合板和金屬薄板。石墨雙極板在性能上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但機(jī)械性能差、制造成本高等缺點(diǎn)限制了其在商品中的應(yīng)用。石墨-高聚物復(fù)合板有效的改善了石墨板的機(jī)械性能，但高聚物的存在大大降低了極板的導(dǎo)電性，且其厚度達(dá)不到Imm以下，導(dǎo)致電池的能量密度偏低。與前兩者相比，金屬雙極板的機(jī)械性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱性能均良好、且致密性高、易于批量生產(chǎn)，是質(zhì)子交換膜燃料電池大規(guī)模應(yīng)用的理想選擇。金屬雙極板一般采用金屬薄板沖壓成形，但由于雙極板宏觀尺寸大(數(shù)百毫米)而流場(chǎng)等特征尺寸(數(shù)百微米)極小，且精度要求高，在采用沖壓成形時(shí)，模具的撓度、剛性的因素對(duì)成形效果的影響不能完全忽視。同時(shí)，隨著版型的增大，位于模具中部的板料流動(dòng)更加困難，導(dǎo)致中間流道成形不足，其結(jié)果就是成形出的大極板流道高度會(huì)出現(xiàn)中間低、兩側(cè)高的現(xiàn)象，這對(duì)燃料電池的裝配及工作性能有嚴(yán)重影響。隨著市場(chǎng)化的要求日趨緊迫，金屬雙極板的大批量高精度快速?zèng)_壓成形已成為困擾各大企業(yè)的瓶頸技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，目前已經(jīng)有一些研究機(jī)構(gòu)和公司針對(duì)雙極板的快速?zèng)_壓成形及高精度成形提出了不同的技術(shù)方案。如中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101704054A發(fā)明了一種加工燃料電池用薄形金屬流場(chǎng)板的沖壓模具，包括一套流場(chǎng)沖壓成型模具、一套沖裁成形模具和一套翻邊成型模具，其中，沖壓成型模具是現(xiàn)有技術(shù)的模具、沖裁成型模具的刃口比極板設(shè)計(jì)尺寸大0.1 0.3_，翻邊模具為現(xiàn)有沖裁模具只是將刃口改成翻邊口，如此可將沖裁時(shí)留下的0.1 0.3mm余量翻至流場(chǎng)一側(cè)，以達(dá)到邊界尺寸要求。但是采用現(xiàn)有的沖壓成型模具無(wú)法滿足溝槽成形高度一致性的要求，其結(jié)果往往是四周溝槽高度達(dá)標(biāo)而中間溝槽高度不足。再如中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101504984B發(fā)明了一種包含下料和沖壓成形兩個(gè)工步的燃料電池金屬雙極板軟模成形模具，包括模架，模架上設(shè)有作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的二個(gè)模板，其中一個(gè)模板上聯(lián)接有鋼模，另一個(gè)模板上聯(lián)接有容框，容框內(nèi)固定有橡膠板，容框與鋼模形成沖裁模具。這種設(shè)計(jì)提高了生產(chǎn)效率，也減少了零件的翹曲和回彈，但采用軟模方式，溝槽成形高度不一致的問(wèn)題更加凸顯。又如中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN102013494A采用了電磁成形的方法，以解決基于沖壓成形等常規(guī)塑性變形手段對(duì)金屬薄板上微細(xì)結(jié)構(gòu)成形時(shí)微型凸、凹模間配合困難的問(wèn)題，但是電磁成形加工效率低，不適用于大批量生產(chǎn)。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101905268B設(shè)計(jì)了一種小型氫燃料電池金屬雙極板成形模具，包含切口、沖孔、壓拉延防變形筋、成形、整形、落料等10個(gè)工位，板料依次通過(guò)各工位，被連續(xù)沖壓成形。這種連續(xù)模具能大大提高生產(chǎn)效率，適合大批量生產(chǎn)，但是該專利模具只適用于小型氫燃料電池極板，不能滿足大面積金屬極板的成形要求，同時(shí)在成形流道溝槽時(shí)不能一次成形即達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要一次或多次整形，降低了生產(chǎn)效率，并且加工工位過(guò)多，難以保證各工位間的定位精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，適用于大批量連續(xù)制造燃料電池大面積金屬雙極板，同時(shí)解決流道溝槽成形高度不一致的問(wèn)題。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，包括由5個(gè)工位組成的級(jí)進(jìn)模，工位①是沖四個(gè)定位銷孔并插定位銷；工位②是帶補(bǔ)償?shù)爻尚瘟鞯榔叫袦喜?；工位③是沖異形孔；工位④是切邊落料加工；工位⑤是拔定位銷；板料依次通過(guò)工位①、②、③后，至工位④切邊落料成形為雙極板，工位⑤將切邊后的廢料帶出沖壓成形模具。所述的級(jí)進(jìn)模包括上模、下模、傳動(dòng)組件、滾輪和落料傳送帶，所述的上模與下模相對(duì)設(shè)置，所述的傳動(dòng)組件和滾輪設(shè)在下模兩側(cè)，且下模上設(shè)有供傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)的滑槽，所述的落料傳送帶設(shè)在下模上，且位于工位④正下方。所述的上模上依次設(shè)有工位①凸模、工位②凸模、工位③凸模和工位④凸模。所述的下模上依次設(shè)有與上模一一對(duì)應(yīng)的工位②凹模、工位③凹模和工位④凹模，且工位②凹模、工位③凹模兩側(cè)均設(shè)有頂料機(jī)構(gòu)，頂料機(jī)構(gòu)在完成一次成形后將板料頂起，使其進(jìn)入下一工位。所述的工位②凸模為自帶補(bǔ)償?shù)牧鞯榔叫袦喜鄢尚屯鼓?，該凸模的橫向截面和縱向截面均為中間高、兩邊依次降低的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所述的工位②凹模為自帶補(bǔ)償?shù)牧鞯榔叫袦喜鄢尚桶寄＃摪寄Ｅc流道平行溝槽成型凸模相匹配，凹模的橫向截面和縱向截面均為中間低、兩邊依次升高的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所述的補(bǔ)償?shù)姆绞綖?對(duì)于不同流道，位于極板中部的流道補(bǔ)償多，位于極板兩側(cè)的流道補(bǔ)償少，逐步遞減；對(duì)于同一條流道，流道中部補(bǔ)償多，流道兩端補(bǔ)償少，依次遞減。所述的傳動(dòng)組件包括六棱柱、鏈輪、鏈條和滑塊，所述的六棱柱設(shè)在下模兩側(cè)，所述的鏈輪設(shè)在六棱柱上，所述的鏈條與鏈輪連接，所述的滑塊通過(guò)連接軸與鏈條連接，并在鏈條的帶動(dòng)下沿滑槽滑動(dòng)。所述的滑塊沿鏈條設(shè)置多個(gè)，每個(gè)滑塊上對(duì)稱設(shè)置有定位銷孔，該定位銷孔為與工位①凸模對(duì)應(yīng)的工位①凹模，且板料通過(guò)該定位銷孔與滑塊連接，滑塊上還設(shè)有用于與上模導(dǎo)正的導(dǎo)正銷孔，所述的上模上設(shè)有該導(dǎo)正銷孔相匹配的導(dǎo)正銷。所述的滑塊的長(zhǎng)度大于板料的寬度，且滑塊的上表面與下模的上表面齊平。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
I)由于滑塊是剛性的且兩端的滑塊之間的相對(duì)位置也是剛性的，故板料的成形部分在運(yùn)送過(guò)程中沒(méi)有拉伸或壓縮，有利于提高小尺寸特征成形的精度；2)定位銷隨滑塊運(yùn)動(dòng)，所有工位不需重復(fù)定位，有利于提高不同工位所成形特征的相對(duì)位置精度；3)通過(guò)角度控制進(jìn)程，六棱柱的存在可實(shí)現(xiàn)精確控制角度，不需在模具內(nèi)設(shè)置限位塊等；4)銷定位板料，可防止運(yùn)送過(guò)程中的滑移等，有利于提高運(yùn)送穩(wěn)定性；5)成形凸、凹模自帶補(bǔ)償，可減小由于材料流動(dòng)而帶來(lái)的流道高度誤差，可一次沖壓成形平行溝槽，工藝簡(jiǎn)單，不需整形等多余工位，生產(chǎn)效率高且成形精度好；6)結(jié)構(gòu)合理，采用連續(xù)成形模具，加工效率高，適用于大批量生產(chǎn)，補(bǔ)償模具能達(dá)到燃料電池金屬極板的成形精度要求，保證極板流道高度的一致性，且成形后高度與設(shè)計(jì)高度誤差小于5%。


圖1為燃料電池大面積金屬雙極板結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具正視圖；圖4為本發(fā)明燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具左視圖；圖5為本發(fā)明燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具下模俯視圖；圖6為本發(fā)明燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具鏈條鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具自由狀態(tài)下的滑塊示意圖；圖8為本發(fā)明模具實(shí)施例1、2和3中平行溝槽處凸模俯視圖；圖9為本發(fā)明模具實(shí)施例1中平行溝槽處凸模橫向截面(圖8中A-A截面)示意圖；圖10為本發(fā)明模具實(shí)施例1和3中平行溝槽處凸?？v向截面(圖8中B-B截面)示意圖；圖11為本發(fā)明模具實(shí)施例1、2和3中平行溝槽處模具合模后溝槽處局部放大示意圖。圖12為本發(fā)明模具實(shí)施例2和3中平行溝槽處凸模橫向截面(圖8中A-A截面)示意圖；圖13為本發(fā)明模具實(shí)施例2中平行溝槽處凸?？v向截面(圖8中B-B截面)示意圖；圖14為本發(fā)明模具實(shí)施例1中燃料電池大面積金屬雙極板各溝槽成形高度測(cè)量值；圖15為本發(fā)明模具實(shí)施例1中燃料電池大面積金屬雙極板各溝槽成形高度測(cè)量值；圖16為本發(fā)明模具實(shí)施例1中燃料電池大面積金屬雙極板各溝槽成形高度測(cè)量值。 圖中，1-上模，2-下模，3-落料傳送帶，4-滾輪，5-鏈條鏈輪傳送機(jī)構(gòu)，6_鏈條，7-滑塊，8-定位銷孔，9-導(dǎo)正銷孔，10-六棱柱，11-鏈輪，12-頂料機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本發(fā)明成形模主要用于成形大面積高精度的燃料電池平行流道金屬雙極板。金屬雙極板上有多條流道，流道橫截面為金屬雙極板矩形，高0.4mm,板料厚度為0.1mm,極板整體長(zhǎng)度為400mm,寬度為100mm。圖1所示是成形該金屬雙極板的示意圖，示意圖取9條流道作說(shuō)明。實(shí)施例1一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，包括由5個(gè)工位組成的級(jí)進(jìn)模，工位①是先沖四個(gè)定位銷孔，再通過(guò)機(jī)械手插定位銷，定位銷孔沖裁的凹模設(shè)在滑塊上；工位②是帶補(bǔ)償?shù)爻尚瘟鞯榔叫袦喜?；工位③是沖異形孔；工位④是切邊落料加工；工位⑤是拔定位銷；板料依次通過(guò)工位①、②、③后，至工位④切邊落料成形為雙極板，工位⑤將切邊后的廢料帶出沖壓成形模具。如圖2-圖3所示，所述的級(jí)進(jìn)模包括上模1、下模2、傳動(dòng)組件、滾輪4和落料傳送帶3，所述的上模I與下模2相對(duì)設(shè)置，所述的傳動(dòng)組件和滾輪4設(shè)在下模2兩側(cè)，且下模2上設(shè)有供傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)的滑槽，所述的落料傳送帶3設(shè)在下模2上，且位于工位④正下方。所述的上模I上依次設(shè)有工位①凸模、工位②凸模、工位③凸模和工位④凸模。所述的下模2上依次設(shè)有與上模一一對(duì)應(yīng)的工位②凹模、工位③凹模和工位④凹模，且工位
②凹模、工位③凹模兩側(cè)均設(shè)有頂料機(jī)構(gòu)12，頂料機(jī)構(gòu)12在完成一次成形后將板料頂起，使其進(jìn)入下一工位。如圖8-圖10所示，所述的工位②凸模為自帶補(bǔ)償?shù)牧鞯榔叫袦喜鄢尚屯鼓?，該凸模的橫向截面和縱向截面均為中間高、兩邊依次降低的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所述的工位②凹模為自帶補(bǔ)償?shù)牧鞯榔叫袦喜鄢尚桶寄?，該凹模與流道平行溝槽成型凸模相匹配，凹模的橫向截面和縱向截面均為中間低、兩邊依次升高的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。為了能快速精密的成形金屬雙極板，在流道平行溝槽處采取模具補(bǔ)償措施，僅需壓制一次，就能達(dá)到雙極板流道成形高度均勻，且與設(shè)計(jì)高度誤差小于5%的工藝要求。補(bǔ)償措施的原則有以下幾點(diǎn):(I)解析曲線型補(bǔ)償，即流道高度的補(bǔ)償量在空間上按解析曲線型分布；(2)中間補(bǔ)償多，兩側(cè)補(bǔ)償少，即不同流道，位于極板中部的流道補(bǔ)償多，位于邊緣的流道補(bǔ)償少，同一條流道，中間補(bǔ)償多，兩端補(bǔ)償少；(3)保持每條流道上表面橫向水平，縱向界面參照原則(2)，基于原則(I)和(2)，取計(jì)算所得的每條流道的中間補(bǔ)償量為整個(gè)流道的補(bǔ)償量。同時(shí)在滿足凸模特征合模要求的前提下，將凹模深度再加大一定補(bǔ)償量。補(bǔ)償方式為線性、拋物線等，且每條流道頂部用圓弧光滑過(guò)渡。如圖4-圖7所示，傳動(dòng)組件包括六棱柱10、鏈輪11、鏈條6和滑塊7，所述的六棱柱10設(shè)在下模2兩側(cè)，所述的鏈輪11設(shè)在六棱柱10上，一個(gè)六棱柱兩側(cè)各固連一個(gè)鏈輪，所述的鏈條6與鏈輪11連接，所述的滑塊7通過(guò)連接軸與鏈條6連接，并在鏈條6的帶動(dòng)
下沿滑槽滑動(dòng)?；瑝K7沿鏈條6設(shè)置多個(gè)，每個(gè)滑塊上對(duì)稱設(shè)置有定位銷孔8，該定位銷孔8為與工位①凸模對(duì)應(yīng)的工位①凹模，且板料通過(guò)該定位銷孔與滑塊連接，滑塊上還設(shè)有用于與上模導(dǎo)正的導(dǎo)正銷孔9，所述的上模I上設(shè)有該導(dǎo)正銷孔相匹配的導(dǎo)正銷，滑塊上的導(dǎo)正銷孔位于滑塊中心軸前側(cè)(滑塊運(yùn)動(dòng)方向)。滑塊的幾何中心不是其重心，其重心位于幾何中心正下方偏后處，即接近滑槽一側(cè)，如此可使滑塊在脫離六棱柱后且未進(jìn)入滑槽前依靠重力自行導(dǎo)正。所述的滑塊7的長(zhǎng)度大于板料的寬度，且滑塊7的上表面與下模2的上表面齊平，保證壓邊力均勻施加。本實(shí)施例是在以下實(shí)施條件和技術(shù)要求條件下實(shí)施的:沖壓力為250噸，鏈輪轉(zhuǎn)速6° /秒，間歇時(shí)間為15秒，極板材料為不銹鋼316，材料厚度為0.1mm。滑塊長(zhǎng)200mm,寬50mm,兩側(cè)滑塊間距420mm ;材料寬500mm,通過(guò)模具端部的滾輪緊貼滑塊進(jìn)入工位①，在工位①中進(jìn)行沖定位銷孔及插定位銷加工，定位銷孔為Φ10的圓孔，定位銷為Φ10的圓柱銷，同一側(cè)定位銷孔間距150mm，異側(cè)定位銷孔間距440mmo開(kāi)始加工時(shí)，將板料緊挨滾輪4放置在滑塊7上，工位①凸模下降在板料兩端沖四個(gè)定位銷孔，工位①凸模上升后，向定位銷孔中插入定位銷。完成工位①加工后，間歇性鏈輪11轉(zhuǎn)動(dòng)60°，原工位①兩端的滑塊7進(jìn)入工位②，定位銷與板料也隨之進(jìn)入工位②；工位②為平行溝槽成形工位，上模I下壓，首先與滑塊7上的導(dǎo)正銷孔9導(dǎo)正，然后壓料面壓緊板料，最后上下模合模，成形完成；上模I上行，頂料機(jī)構(gòu)12將板料頂起1mm，間歇性鏈輪11轉(zhuǎn)動(dòng)60°，滑塊7、定位銷及板料進(jìn)入工位③；工位③是沖異形孔工位，步驟與工位③一致，依次為導(dǎo)正、壓料、沖孔、頂料、間歇鏈輪11轉(zhuǎn)60°，滑塊7、定位銷及板料進(jìn)入工位④；在工位④上進(jìn)行切邊落料加工，分導(dǎo)正、壓料、沖裁三個(gè)步驟，由于板料已經(jīng)被沖裁落料，所以此處不需設(shè)置頂料機(jī)構(gòu)；工位④凹模為通孔，下方有一落料傳送帶3，沖裁后，極板落在落料傳送帶3上被帶出模具；鏈輪11再轉(zhuǎn)60°后，滑塊7、定位銷及廢料進(jìn)入工位⑤，在此處設(shè)置機(jī)械手將定位銷拔出。上述過(guò)程為一塊極板的成形過(guò)程，本實(shí)施例中工位①③④中的模具采用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)，工位②中平行溝槽沖壓成型模具的平面形狀、整體尺寸設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)模具相同，僅在凸模高度及凹模深度方面進(jìn)行補(bǔ)償。具體補(bǔ)償方式為，中間多兩端少的線性補(bǔ)償。對(duì)于不同流道，位于極板中間的流道補(bǔ)償多，位于極板兩側(cè)的流道補(bǔ)償少，如圖9所示。補(bǔ)償是線性的(如圖9虛線所示)，各流道的補(bǔ)償高度可根據(jù)該流道在極板上所處的位置確定，由中間向兩側(cè)線性遞減，為使流道上表面保持橫向水平，流道的補(bǔ)償高度取各流道中間截面的計(jì)算值(任意橫向截面看，都會(huì)有如圖9所示效果，只是補(bǔ)償值有所區(qū)別)。對(duì)于同一條流道，補(bǔ)償值也遵循上述規(guī)則(如圖10所示)，流道中部補(bǔ)償多，兩端補(bǔ)償少。流道縱向截面形狀接近三角形，但在頂部(圖10中C處)用圓弧光滑過(guò)渡。本發(fā)明的特征還在于，在凸凹模完全合模的前提下，加大了凹模的深度，如圖11所示。具體補(bǔ)償值如下:中間流道中部補(bǔ)償值為0.1mm,兩端補(bǔ)償值為0.03mm ;最邊上的流道中部補(bǔ)償值為0.05mm,兩端補(bǔ)償值為0mm。根據(jù)線性與對(duì)稱性不難得出其它流道各點(diǎn)的補(bǔ)償值。凹模深度的補(bǔ)償值為0.05mm。圖14所示是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的實(shí)施例1中的各溝槽成形高度值。
實(shí)施例2本實(shí)施例是在以下實(shí)施條件和技術(shù)要求條件下實(shí)施的:沖壓力250噸，鏈輪轉(zhuǎn)速3° /秒，間歇時(shí)間為10秒，極板材料為不銹鋼316，材料厚度為0.1mm?；瑝K長(zhǎng)250mm,寬50mm,兩側(cè)滑塊間距440mm ;材料寬500mm,定位銷孔為Φ 10的圓孔，定位銷為Φ10的圓柱銷，同一側(cè)定位銷孔間距180mm,異側(cè)定位銷孔間距450mm ;本實(shí)施例的工位⑤為空工位，不設(shè)置拔定位銷機(jī)械手，滑塊經(jīng)過(guò)六棱柱換向時(shí)定位銷依靠重力自行脫落，在脫落處設(shè)置收集裝置。本實(shí)施例所選平行溝槽沖壓成型模具的補(bǔ)償方式為中間多兩端少的拋物線形補(bǔ)償。對(duì)于不同流道，位于極板中間的流道補(bǔ)償多，位于極板兩側(cè)的流道補(bǔ)償少，如圖12所示。補(bǔ)償量是按拋物線形分配的(如圖12虛線所示)，各流道的補(bǔ)償高度根據(jù)可該流道在極板上所處的位置確定，由中間向兩側(cè)遞減，為使流道上表面保持橫向水平，流道的補(bǔ)償高度取各流道中間截面的計(jì)算值。對(duì)于同一條流道，補(bǔ)償值也遵循上述規(guī)則(如圖13所示)，流道縱截面形狀為拋物線形。凹模的補(bǔ)償同實(shí)施例1。具體補(bǔ)償值如下:中間流道中部補(bǔ)償值為0.1mm，兩端補(bǔ)償值為0.03mm ;最邊上的流道中部補(bǔ)償值為0.05mm，兩端補(bǔ)償值為0mm。拋物線方程為:z = 1.58X 10^10x2y2-3.1lX1(T6x2-8.89Xl(T6y2+0.1,坐標(biāo)軸原點(diǎn)為極板中心，χ-y平面為極板平面，x方向?yàn)榱鞯篱L(zhǎng)度方向，y方向?yàn)榱鞯缹挾确较?，z方向?yàn)榱鞯栏叨确较?。圖15所示是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的實(shí)施例2中的各溝槽成形高度值。實(shí)施例3本實(shí)施例是在以下實(shí)施條件和技術(shù)要求條件下實(shí)施的:沖壓力250噸，鏈輪轉(zhuǎn)速10° /秒，間歇時(shí)間為20秒，極板材料為不銹鋼316，材料厚度為0.1mm?；瑝K長(zhǎng)220mm,寬50mm,兩側(cè)滑塊間距430mm ;材料寬500mm,定位銷孔為Φ 10的圓孔，定位銷為Φ10的圓柱銷，同一側(cè)定位銷孔間距170mm,異側(cè)定位銷孔間距450mm。本實(shí)施例所選平行溝槽沖壓成形模具的補(bǔ)償方式為中間多兩端少的拋物線形與線性混合補(bǔ)償，是對(duì)實(shí)施例1與實(shí)施例2的混合應(yīng)用形式。對(duì)于不同流道的補(bǔ)償形式同實(shí)施例2，如圖12所示。同一條流道的補(bǔ)償方式同實(shí)施例1，如圖10所示。凹模的補(bǔ)償方式同實(shí)施例1或2。具體補(bǔ)償值如下:中間流道中部補(bǔ)償值為0.1mm，兩端補(bǔ)償值為0.03mm;最邊上的流道中部補(bǔ)償值為0.05mm，兩端補(bǔ)償值為0mm。流道中間橫截面的拋物線方程為:z=-1.24X ΙΟ—5/+。.1，流道兩端橫截面的拋物線方程為:z = -8.89X lO—y+0.05。坐標(biāo)軸設(shè)置同實(shí)施例2。圖16所示是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的實(shí)施例3中的各溝槽成形高度值。經(jīng)對(duì)比各實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，實(shí)施例1中各溝槽高度分布一致性較高，且達(dá)到設(shè)計(jì)值相差±5%的設(shè)計(jì)要求；實(shí)施例2中各溝槽高度分布相對(duì)均勻，但極板兩側(cè)四分之一處的溝槽高度略有不足，整個(gè)形面呈波浪形:實(shí)施例3中的各溝槽高度分布不均勻，極板兩側(cè)四分之一處的高度明顯不足。所以實(shí)施例1是本專利推薦實(shí)施方式。以上實(shí)施例僅為了解釋本發(fā)明內(nèi)容的案例，本發(fā)明并不只局限于上述案例。上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫 離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，包括由5個(gè)工位組成的級(jí)進(jìn)模，其特征在于:工位①是沖四個(gè)定位銷孔并插定位銷；工位②是帶補(bǔ)償?shù)爻尚瘟鞯榔叫袦喜?；工位③是沖異形孔；工位④是切邊落料加工；工位⑤是拔定位銷；板料依次通過(guò)工位①、②、③后，至工位④切邊落料成形為雙極板，工位⑤將切邊后的廢料帶出沖壓成形模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的級(jí)進(jìn)模包括上模、下模、傳動(dòng)組件、滾輪和落料傳送帶，所述的上模與下模相對(duì)設(shè)置，所述的傳動(dòng)組件和滾輪設(shè)在下模兩側(cè)，且下模上設(shè)有供傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)的滑槽，所述的落料傳送帶設(shè)在下模上，且位于工位④正下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的上模上依次設(shè)有工位①凸模、工位②凸模、工位③凸模和工位④凸模。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的下模上依次設(shè)有與上模一一對(duì)應(yīng)的工位②凹模、工位③凹模和工位④凹模，且工位②凹模、工位③凹模兩側(cè)均設(shè)有頂料機(jī)構(gòu)，頂料機(jī)構(gòu)在完成一次成形后將板料頂起，使其進(jìn)入下一工位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的工位②凸模為自帶補(bǔ)償?shù)牧鞯榔叫袦喜鄢尚屯鼓?，該凸模的橫向截面和縱向截面均為中間高、兩邊依次降低的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的工位②凹模為自帶補(bǔ)償?shù)牧鞯榔叫袦喜鄢尚桶寄?，該凹模與流道平行溝槽成型凸模相匹配，凹模的橫向截面和縱向截面均為中間低、兩邊依次升高的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的補(bǔ)償?shù)姆绞綖?對(duì)于不同流道，位于極板中部的流道補(bǔ)償多，位于極板兩側(cè)的流道補(bǔ)償少，逐步遞減；對(duì)于同一條流道，流道中部補(bǔ)償多，流道兩端補(bǔ)償少，依次遞減。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的傳動(dòng)組件包括六棱柱、鏈輪、鏈條和滑塊，所述的六棱柱設(shè)在下模兩側(cè)，所述的鏈輪設(shè)在六棱柱上，所述的鏈條與鏈輪連接，所述的滑塊通過(guò)連接軸與鏈條連接，并在鏈條的帶動(dòng)下沿滑槽滑動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的滑塊沿鏈條設(shè)置多個(gè)，每個(gè)滑塊上對(duì)稱設(shè)置有定位銷孔，該定位銷孔為與工位①凸模對(duì)應(yīng)的工位①凹模，且板料通過(guò)該定位銷孔與滑塊連接，滑塊上還設(shè)有用于與上模導(dǎo)正的導(dǎo)正銷孔，所述的上模上設(shè)有該導(dǎo)正銷孔相匹配的導(dǎo)正銷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，其特征在于:所述的滑塊的長(zhǎng)度大于板料的寬度，且滑塊的上表面與下模的上表面齊平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池大面積金屬雙極板連續(xù)沖壓成形模具，包括由5個(gè)工位組成的級(jí)進(jìn)模，工位①是沖四個(gè)定位銷孔并插定位銷；工位②是帶補(bǔ)償?shù)爻尚瘟鞯榔叫袦喜郏还の虎凼菦_異形孔；工位④是切邊落料加工；工位⑤是拔定位銷板料依次通過(guò)工位①、②、③后，至工位④切邊落料成形為雙極板，工位⑤將切邊后的廢料帶出沖壓模具。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有成形精度高、可解決流道溝槽成形高度不一致問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/02GK103191983SQ20131005190
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月17日
發(fā)明者彭林法, 茅夢(mèng)云, 易培云, 來(lái)新民, 方亮 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 上海汽車集團(tuán)股份有限公司