动力电池铝壳冷挤压一次成形工艺的应用.docx

动力电池铝壳冷挤压一次成形工艺的应用施永飞， 王英（江苏启力锻压机床有限公司， 江苏 启东 226200）摘要： 一种动力电池铝壳冷挤压一次成形技术方案已成功应用于动力电池铝壳的产品制造该方案使用的挤压设备是卧 式多连杆肘杆式冷挤压压力机， 模具结构新颖独特， 工艺流程科学简便， 冷挤压铝壳一次成形， 替代传统的使用一般冲床 冷冲后油压机多道拉伸， 大大节省了劳动力， 提高了生产效率和产品质量， 对我国金属成形行业特别是新能源行业的发 展具有重要意义关键词： 动力电池铝壳；冷挤压一次成形；技术方案0 引言一种动力电池铝壳冷挤压一次成形工艺已在本公司研发 实践中完成技术方案的创新设计并成功应用于制造产品该 工艺可以将铝坯一次性冷挤压成动力电池铝壳， 替代传统的一 般冲床冲压后经油压机多道拉伸成形有关专家指出， 该工艺 对于国内历来的动力电池铝壳生产方法来说是一场脱胎换骨 的革命， 将对我国金属成形行业特别是新能源行业的发展产生 重大且深远的影响1） 动力电池铝壳用于高铁、 动车、 锂电池汽车等的动力电 池外壳， 是无排放的环保能源行业新型产品目前国内企业动 力电池铝壳冲压成形方法是使用一般冲床及油压机， 将铝钣冲 裁下料后经多道拉伸 （通常需 7~8 道） ， 并回火去除应力， 生产 工艺复杂， 流程长， 耗能多， 生产效率低， 制造成本高， 操作安全 系数低， 用工多且劳动强度大。

2） 动力电池铝壳冷挤压一次成形工艺， 使用的挤压设备 是卧式冷挤压压力机该压力机采用目前国内外最先进的多 连杆肘杆式机械运动结构 （见图 1） ，其滑块在挤压行程间行 进， 挤压力逐渐增大， 速度逐渐减慢， 至终点时有约 0.3s 的保 压时间， 有利于金属坯料被一次性冷挤压成形时的塑性变形 该工艺使用的模具是一种结构新颖独特的冷挤压一次成 形模具 （见图 2 ） 它分为上模、 下模 2 部分， 上模包括冲棒、 上 模座、 垫头、 夹紧套、 夹紧螺母和固定螺栓下模包括凹模、 垫 头、 凹模座、 凹模螺母、 多块夹紧块和多根螺栓上模的选材一般采用高速钢， 如 ASSAB88， 性能更好的材料如 CALDIE 等， 并设计拔模斜度和工作带下模一般采用硬质合金， 如 YG20， YG15， YG8 等模具制作的工艺一般均需经过正火、粗车、 淬 火、 磨加工 （或精车） 等过程， 具体流程因各部件的用途不同而 有所区别 如制作凹模， 按模具图纸要求购入坯料， 其后的加工工艺主要流程为： 坯料、 外圆磨、 内圆磨、 平磨、 抛光等该模具可实现如下有益效果：（1） 整套模具结构合理， 精度图 1 多连杆肘杆式机械运动结构1、 冲棒2、 上模座 3、 垫块 4、 夹紧套 5、 夹紧螺母 6、 固定螺栓 7、 滑块8、 导轨 9、 凹模10、 垫头 11、 凹模座 12、 凹模螺母 13、 夹紧块 14、 螺栓图 2 冷挤压一次成形模具作者简介： 施永飞 （1962- ） ， 男， 江苏启东， 硕士， 董事长， 高级工程师； 研究方向： 金属冷挤压一次成形。

- 51 -第 18 期 2014 年 9 月No.18 September，2014江苏科技信息 · 技术探讨稳定性好2） 对铝坯冷挤压一次成形， 铝壳的金属晶粒组织致密， 韧性好， 抗拉， 抗压， 抗弯性强， 表面光洁度高3） 挤压成形 铝壳的尺寸精度均一稳定 （4） 连续批量生产过程中调整铝壳 的壁厚、 底厚灵活便捷该工艺使用的铝坯是根据动力电池铝壳产品图纸设计出 铝坯图纸后， 提交铝坯供应商生产， 冷挤压成形前需经有关工 艺处理1 动力电池铝壳冷挤压一次成形的方法（1） 根据动力电池铝壳产品图注尺寸和技术要求， 计算出 冷挤压一次成形所需的挤压力， 然后据此选择公称力最合适的 卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机2） 将铝坯进行搅拌处理， 使用搅拌设备， 将轻质硬酯酸锌 粉剂搅拌涂抹于铝坯上轻质硬酯酸锌粉剂事先于设定温度 的烘箱内存放备用轻质硬酯酸锌粉剂的用量根据铝坯的材 质、 大小而确定 搅拌涂抹分 2 次进行 第 1 次： 无轻质硬酯酸 锌粉剂的搅拌铝坯， 以去除表面较为粗糙的毛刺， 搅拌结束后 将铝屑杂质清除干净； 第 2 次： 按剂量比例放入轻质硬酯酸锌 粉剂后搅拌铝坯使用轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹铝坯的意义在于： 改善铝 坯的结垢折出现象， 有利于去除铝坯表面的毛刺及杂质； 优化 铝坯的延伸性能，有利于铝坯被冷挤压成形时的塑性变形； 增 强铝坯的润滑性， 有利于挤压成形产品的脱模脱料。

3） 安装模具 冲棒安装于上模座上， 上模安装固定于滑块 前端凹模安装于凹模座内， 下模安装固定于床身上4） 调整送料机械手本生产工艺的上料， 铝坯规格较小 的， 可采用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机已配置的震动料斗 自动上料； 铝坯较大的， 则应另行配置提升机自动上料 铝坯经 上料结构送入模腔， 依靠卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机已配 置的机械手自动送料 调整送料机械手包括调整机械手对铝坯 的抓握情况、抓握住铝坯后将其送入凹模模腔的到位情况、 以 及上述 “抓握”“送入” 的连续性、 协调性等5） 冷挤压成形 使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机， 将 经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯一次性冷挤压成 动力电池铝壳铝坯被冷挤压成形的过程方式是反挤压， 即冲 棒在滑块的带动下行进挤向凹模模腔内的铝坯，铝坯则在冲 棒、 凹模相互挤压作用下， 沿着凹模模腔的内壁向冲棒行进的 相反方向拉伸成形冷挤压成形具体包括如下步骤：（1） 对模 运用卧式多连杆 肘杆式冷挤压压力机寸动行程功能， 使冲棒进入凹模模腔运 用下模部分的螺栓和夹紧块， 调整凹模的上、 下、 左、 右位置， 使 用塞尺检测凹模模腔间隙达到图纸要求。

2） 试模 将经过轻质 硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯取单件放入凹模模腔内， 运 用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机单次行程功能， 将铝坯冷挤压成铝壳， 使用测厚仪、 游标卡尺等检测工具测量铝壳的壁厚、底厚和高度3 ） 调模 高度调整运用卧式多连杆肘杆式冷挤压 压力机的滑块行程调整功能壁厚、 底厚的调整运用下模的螺 栓 （调整螺栓 ） 和夹紧块的调整功能， 其调整方法和检测方法与 前述对模时相同如此反复， 直至连续试模冷挤压一次成形的 铝壳均达到铝壳产品图纸的需求 （4 ） 连续挤压正常生产将 经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理后的铝坯放入上料机构， 启动卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机及上料机构， 运用卧式多 连杆肘杆式冷挤压压力机的连续行程功能连续不断将铝坯挤 压成铝壳2 结语动力电池铝壳冷挤压一次成形的创新实践得到了国内外 专家学者的充分肯定， 普遍认为具有如下优点： 一是工艺简 便本工艺是使用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机将铝坯一 次性冷挤压成动力电池铝壳， 替代使用一般冲床冷冲后经油 压机多道拉伸、 多次回火去除应力 二是生产效率高 本工艺 生产动力电池铝壳的速度一般在每分钟 30 只以上，其生产 效率较使用一般冲床冷冲多道拉伸成形提高 5 倍以上。

三是 铝壳金属性能好应用本工艺生产铝壳， 由于塑性变形好， 铝 壳的晶粒组织更致密， 增强了韧性、 抗拉强度、 抗压强度和抗 弯强度使用一般冲床冷冲 后经油压机多道拉伸成形的铝 壳， 由于经过多次反复的变形发热和成形后的冷却， 铝 壳变 硬变脆， 致使其力学性能减弱四是节省能耗、 用工， 降低了 制造成本责任编辑 胡峰 ）- 52 -。