嚴(yán) 惠，袁小磊，馮 濤，馮 翔，吳書(shū)森

（揚(yáng)州精善達(dá)伺服成形裝備有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的核心，關(guān)系到新能源汽車(chē)的動(dòng)力性、續(xù)航里程，也是影響新能源汽車(chē)安全性的關(guān)鍵因素。在國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的18650、21700等系列的主流防爆高容量動(dòng)力電池中，一般都采取了防爆蓋帽、防爆電池殼體等雙重防爆設(shè)計(jì)。其中，帶防爆環(huán)的高容量動(dòng)力電池圓柱形鋼殼制造工藝及關(guān)鍵裝備依然是技術(shù)瓶頸。

1 國(guó)內(nèi)成形工藝

如圖1所示，帶防爆環(huán)的高容量動(dòng)力電池圓柱形鋼殼需要采用深拉深工藝進(jìn)行制造，以21700系列的主流防爆高容量動(dòng)力電池圓柱形鋼殼為例，其主要工藝技術(shù)難度體現(xiàn)在：

圖1 帶防爆環(huán)的高容量動(dòng)力電池圓柱形鋼殼

（1）拉深系數(shù)約為0.25，不同部位壁厚要求不一致，需要采用多道次變薄拉深加工成形。

（2）產(chǎn)品尺寸精度高：徑向尺寸偏差為±0.05mm，壁厚尺寸偏差為±0.02mm。

（3）防爆環(huán)技術(shù)要求：防爆刻線(xiàn)同心度≤0.05mm，防爆刻線(xiàn)殘留厚度0.05mm～0.1mm，防爆區(qū)域平整度≤0.1mm，防爆壓力達(dá)到3.15±0.3MPa。

（4）產(chǎn)品一致性要求高，需要超大批量生產(chǎn)。

2 壓力機(jī)關(guān)鍵技術(shù)條件

根據(jù)帶防爆環(huán)的高容量動(dòng)力電池圓柱形鋼殼工藝要求，壓力機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)條件包括：

（1）動(dòng)力電池圓柱形鋼殼屬于深筒結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)徑比大，拉深變形大，所以需要多序拉深，要求壓力機(jī)能夠滿(mǎn)足多工位成形。

（2）對(duì)于大變形、多道次變薄拉深加工成形而言，要求壓力機(jī)具有特殊的工藝特性，在保證拉深質(zhì)量的前提下，具有較高的拉深效率。

（3）動(dòng)力電池圓柱形鋼殼的防爆環(huán)對(duì)尺寸精度、形狀與位置精度要求高，而且有嚴(yán)格的泄爆壓力要求，因此對(duì)壓力機(jī)的綜合間隙、下死點(diǎn)精度、滑塊與工作臺(tái)面的動(dòng)態(tài)平行度等都有很高的要求。

（4）動(dòng)力電池圓柱形鋼殼尺寸精度高，并且要求拉深效率高，所以不僅對(duì)壓力機(jī)的幾何精度、運(yùn)動(dòng)間隙及導(dǎo)向精度、整機(jī)剛度等都有很高的要求，而且對(duì)壓力機(jī)的熱變形、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)性能也有很高要求。

此外，對(duì)于高效精密多工位自動(dòng)化成形，要求壓力機(jī)必須具備工況檢測(cè)、故障診斷與處理等智能化要求。

3 高效精密多工位深拉深壓力機(jī)技術(shù)

3.1 等徑凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高效精密多工位深拉深壓力機(jī)采用等徑凸輪機(jī)構(gòu)（圖2）驅(qū)動(dòng)。等徑凸輪的定義為：其理論輪廓上相概念[1]。

圖2 等徑凸輪機(jī)構(gòu)

間隙是影響下死點(diǎn)波動(dòng)值的重要因數(shù)[2]。高效精密多工位深拉深壓力機(jī)的等徑凸輪與主軸連接采用過(guò)盈配合。上偏心軸可實(shí)現(xiàn)間隙可調(diào)。等徑凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)理論上接觸間隙為零，可實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙傳動(dòng)，實(shí)際壓力機(jī)綜合間隙約0.1mm。超小的間隙可有效保證壓力機(jī)下死點(diǎn)精度，確保帶防爆環(huán)的高容量動(dòng)力電池圓柱形鋼殼防爆刻線(xiàn)殘留厚度的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力各電池單元安全的一致性。

3.2 等徑凸輪輪廓曲線(xiàn)優(yōu)化

等徑凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)功規(guī)律可根據(jù)產(chǎn)品工藝需求設(shè)計(jì)輪廓曲線(xiàn)。如圖3所示，深拉深成形工藝需求為“快速下行-慢速工進(jìn)（拉深）-低位停留（工件精整）-慢速回程（脫模）-快速回程”。等徑凸輪曲線(xiàn)優(yōu)化是高容量防爆動(dòng)力電池殼高效精密深拉深智能壓力機(jī)的技術(shù)核心，直接影響高容量防爆動(dòng)力電池殼深拉深成形的高效率、高精度。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖3 優(yōu)化的凸輪位移、速度、加速度曲線(xiàn)

高效精密多工位深拉深壓力機(jī)適用于對(duì)壁厚薄、尺寸精度要求高的零件加工，在保證高精度的前反的兩徑值之和為常數(shù)的滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪。也就是在一個(gè)平面凸輪上對(duì)稱(chēng)安裝兩個(gè)帶滾輪的移動(dòng)式從動(dòng)件，從動(dòng)件的位移中心通過(guò)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的中心，不管凸輪轉(zhuǎn)到任何角度，這兩個(gè)從動(dòng)件的滾輪中心連線(xiàn)都是定值。設(shè)計(jì)出這樣的凸輪機(jī)構(gòu)叫等徑凸輪。等徑凸輪運(yùn)行時(shí)，兩邊的從動(dòng)件就會(huì)同時(shí)、同相、同速的左右移動(dòng)且移動(dòng)的距離恒定，這相當(dāng)于“等徑”提下具有超高的生產(chǎn)效率，除具有一般多工位壓力機(jī)的性能以外，配置輔助裝置后，還可以進(jìn)行橫向沖裁、靜壓、切邊、滾壓螺紋、攻絲等復(fù)合工序。