一种电池芯壳冲孔自动生产线的制作方法

本发明涉及新能源汽车电池芯壳加工，特别涉及一种电池芯壳冲孔自动生产线。

背景技术：

1、新能源汽车电池芯壳是电动汽车电源储备系统的一个关键部件，是用来保护电池芯体的外壳部分，随着新能源技术的广泛应用，对汽车动力电池产品的需求量也在增大。

2、新能源电池芯壳的主要材质是铝箔制品，非常轻薄，只有0.35-0.5mm厚度，在生产过程中，稍有偏差，就会造成芯壳变形或划伤，产生废品。传统的冲孔加工方式是靠人工参与冲孔的整个流程，包括去毛刺，打标记，收集装箱等，不仅费时费力，而且人工操作以上各道工序，导致人工参与操作频繁，产品容易产生损伤；同时转运分拣时，人工操作对产品外壳势必会再次造成摩擦损伤，这样会造成产品的不合格率上升，增加产品成本。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明为一种电池芯壳冲孔自动线及加工方法，提高工艺的机械自动化，减少人工参与，提高产品产品和生产效率。

2、为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：

3、一种电池芯壳冲孔自动线，它包括自动上料单元、板链输送单元、冲孔单元、去毛刺单元、打标记单元和收集单元；

4、自动上料单元包括上料机架ⅰ、输送带机构、水平向气缸ⅰ、滑台模组ⅰ、机械臂ⅰ；

5、输送带机构是该单元的动力部分，通过步进电机ⅰ带动双平行的橡胶同步带ⅰ，电池芯壳竖直码放到同步带上，同步带ⅰ带着电池芯壳，平稳有序的向前输送；所述的机架ⅰ两侧以及同步带ⅰ的输送方向设置有限位挡板；机械臂ⅰ在水平气缸ⅰ带动下可将电池芯壳竖向提起并转移到板链输送单元。

6、从水平气缸ⅰ水平设置在输送带机构上方机架ⅰ上，与同步带ⅰ垂直，滑台模组ⅰ包括滑动梁、平行滑轨ⅰ，气缸ⅰ固定端与机架ⅰ固定连接，活动端与滑动梁连接；滑动梁的两端侧固定设置有机械臂ⅰ，机械臂ⅰ包括竖向气动滑台ⅰ、吸盘支架ⅰ，气动滑台ⅰ活动端固定连接吸盘支架，吸盘支架下端固定有吸盘。

7、进一步地，输送带机构包括橡胶同步带ⅰ、主动轮、步进电机ⅰ，橡胶同步带ⅰ为两条，平行设置，用以输送放置在上方的电池芯壳，输送带前后端分别与主动轮和从动轮连接，两条橡胶同步带ⅰ的主动轮通过主动轴固定连接，主动轴通过传动齿轮与步进电机ⅰ传动连接。

8、所述的水平气缸选用sej双轴复动可调气缸，所述的竖向气动滑台ⅰ的型号为smc的型号为kmxs25×100的滑台气缸；所述的吸盘为四个固定在吸盘支架上，采用扁平型smc型真空吸盘，产品型号为zp2-tb30。

9、所述的机架ⅰ设置有接近开关，用以感应芯壳到位情况，方便整个设备的操作控制，接近开关为m18电感式接近开关。

10、方法通过输送带机构输送电池芯壳，使得电池芯壳整齐码排在上料机架ⅰ上，然后利用两个机械臂ⅰ，抓取两个电池芯壳，放置在板链输送单元，当板链线向前运行一个工位后，机械臂ⅰ可以再抓取两根电池芯壳，放在新的工位上；

11、板链输送线接受到信号后，向前运行一个工位，一个工位设置有两个电池芯壳，电池芯壳由上料单元行进到冲孔单元中间位置；

12、板链输送单元包括输送架、电机ⅱ、输送链、固定在输送链上的链板，输送链起始段设置在自动上料单元一侧，输送链依次贯穿冲孔单元、去毛刺单元、打标记单元，板链输送单元尾端与收集单元对接，链板与输送链垂直，间隔布置在输送链上，链板的两端底部与链条固定连接，链板上固定设置有工位支架，工位支架为凹槽形用以安置电池芯壳；

13、进一步地，输送链外侧输送架上设置有流利条组件ⅰ，链板的两端底部与流利条组件ⅰ活动接触，通过电机ⅱ带动传动链轮旋转，进而输送链运转。

14、进一步地，冲孔单元、去毛刺单元、打标记单元处设置有举升限位机构，其包括竖向气缸ⅱ、举升平台、夹紧气缸ⅲ、限位校正板，气缸ⅱ竖向设置，其活动端固定连接举升平台，夹紧气缸设置在举升平台两侧，其活动端设置有夹紧板，夹紧板板面与举升平台上的芯壳侧壁活动接触，限位校正板设置在夹紧气缸ⅲ外侧，其包括两块对称设置的折板，折板包括竖板面和斜面，竖板面设置在流利条外侧，当芯壳两端侧超出工作位置时，随着输送链带动芯壳，芯壳外端通过斜面回正到合适的待加工区域。

15、所述的限位校正板顶端始终高于工位支架的高度，举升平台上的夹紧板自然状态下低于流利条组件，只有当芯壳随工位支架到达工作位置后，气缸ⅱ带动举升平台升起，从而抬举芯壳，并通过夹紧板活动压触芯壳，从而实现校正芯壳前后以及左右向工作位置。

16、气缸ⅲ选用型号为cdqmb20-5的薄型三轴气缸，气缸ⅱ选用型号为tn-32x100-s的气缸。

17、冲孔单元包括冲孔平台以及机械臂ⅱ，其中间设置有过道用以通过板链输送单元，该部分机构功能是将芯壳内部按照产品要求底部冲圆孔和侧面冲方孔，该单元机械臂ⅱ设置两组，对应着两个工位支架上的电池芯壳加工，板链输送线单元左右两端侧，各有两组冲孔平台，冲孔平台用来冲圆孔和方孔，每组机械臂ⅱ又有两个机械手，它们接受到信号后，两组机械手平移到芯壳上方，利用真空吸盘，抓取板链输送线举升平台上的两根电池芯壳，先向左移动，穿认到左端的冲孔模具上当中，同时另一组机械手位移到在板链线上方等待下一组电池芯壳的到来，当左端冲孔模具完成作业同时，输送链将下一组芯壳送到待抓取工位上，空置的机械手抓取这两根电池芯壳，和左端机械手抓取已经冲孔完成的芯壳，一同向右端平移，这时，左端冲孔完成的芯壳被放在工位支架上，同时，右端机械手将抓取的芯壳穿认到右端的两组冲孔模具当中，进行冲孔作业；同时在冲孔作业完成之前，板链输送线单元前进一个工位，如此冲孔单元机机械手可以往复运动，在板链输送线单元的配合下，就可以连续工作了；

18、机械臂ⅱ包括机架ⅱ、气缸ⅳ、滑台模组ⅱ、气动滑台ⅱ、吸盘支架ⅱ，气缸ⅳ选用sej双轴复动可调气缸80×1200，其固定端与机架ⅱ连接，伸缩端与滑台模组ⅱ连接，滑台模组ⅱ包括双平行滑轨和滑台板，滑台板上固定有两个气动滑台ⅱ，对应两个机械手，可选用型号为smc的型号为kmxs的滑台气缸，竖向设置，每个气动滑台ⅱ的活动端与单独的吸盘支架ⅱ固定连接，吸盘支架ⅱ下端设置有多个吸盘，用以吸取芯壳。

19、冲孔平台：机械手将芯壳穿认到左端或右端的两组冲孔模具上，进行冲孔作业。

20、冲孔平台包括底座、活动模具工作台、闸门机构，活动模具工作台通过滑台模组ⅲ与底座连接，闸门机构与底座固定连接；

21、活动模具工作台上方固定有模具固定座和冲压机构，长方体形的模具悬置在活动模具工作台上方，其一端与模具固定座固定连接，冲压机构包括方孔冲压工装和圆孔冲压工装，方孔冲压工装为四个设置在活动模具工作台上板面上芯壳两侧端部位置，活动模具工作台中部模具下方位置设置有通孔，用以安装圆孔冲压工装；闸门机构包括气缸ⅵ、压模挡板、挡板定位板，挡板定位板设置有限位槽，通过气缸ⅵ带动压模挡板与挡板定位板的限位槽对接，模具另一端在气缸ⅴ动作下朝向压模挡板位移并与之接触，从而可配合封堵固定模具的另一端。

22、冲压机构采用气缸带动冲压模具的冲压方式，冲压模具上设置有凸模或凹模，模具上设置固定的凹模或凸模，凸模与凹模配合连接，从而实现芯壳侧面方孔和底面的圆孔的冲孔要求。

23、进一步地，冲压模具包括：方孔冲压工装和圆孔冲压工装，方孔冲压工装横向设置，其包括气缸ⅶ、方孔冲压头，气缸ⅶ为横向冲模气缸，方孔冲压头设置有方孔凸模；圆孔冲压工装竖向设置，其包括圆孔冲压台，其设置有凹模，该部件为圆孔冲压模具组件，其驱动方式为气缸驱动。

24、其工作程序是芯壳在气动滑台ⅱ的带动下，进入芯壳冲压模具，气缸ⅵ带动压模挡板与挡板定位板接触，将芯壳关门锁在模具上，圆孔冲压台向上顶起，冲圆孔作业完成，气缸ⅶ带动方孔冲压头横向冲压模具上的芯壳，冲方孔作业完成，然后反向依次退出，芯壳在气动滑台ⅱ的带动下，将芯壳脱出模具。

25、所述的模具的尺寸长度大于芯壳的长度，其最大截面尺寸略小于芯壳的截面尺寸，方便芯壳套接在模具上。

26、去毛刺单元的功能是将冲孔后的孔口毛刺利用毛刷打磨处理。

27、其包括圆孔去毛刺工装和方孔去毛刺工装，圆孔去毛刺工装设置在输送链下部，方孔去毛刺单元设置在输送链两侧，当芯壳运行到该工位后，限位举升机构上升，上端的机械臂ⅲ下压，稳定住芯壳，然后去圆孔毛刺工装上升，电机ⅲ通过传动带带动毛刷ⅰ组高速旋转，从而达到打磨圆孔毛刺的目的；两侧的方孔去毛刺单元将水平旋转的毛刷ⅱ伸入方孔进行方孔打磨，作业完成后，去圆孔毛刺工装下降，方孔去毛刺单元复位，机械臂ⅲ上升，举升限位平台回落，板链带着打磨后的芯壳向前移动到下一个工位；

28、圆孔去毛刺工装包括升降气缸ⅷ、毛刷支架ⅰ、电机ⅲ、磨头组件，升降气缸ⅷ下端固定，活动端可上下位移，其活动端与毛刷支架ⅰ下端固定连接，电机ⅲ、磨头组件均固定设置在毛刷支架ⅰ上，电机ⅲ输出端通过传动部件与磨头组件传动连接，电机ⅲ带动磨头组件端部的毛刷旋转工作，磨头组件设置在被加工电池芯壳的正下方，升降气缸ⅷ位移带动圆孔磨头组件靠近电池芯壳下端进行打磨；

29、方孔去毛刺工装包括机架ⅲ、气动滑台ⅲ、气动滑台ⅳ、毛刷支架ⅱ、电机ⅳ、毛刷ⅱ，气动滑台ⅲ水平设置，其固定端与机架ⅲ固定连接，气动滑台ⅳ与气动滑台ⅲ垂直，其固定端与气动滑台ⅲ的活动端连接，气动滑台ⅳ的活动端与毛刷支架ⅱ固定连接，毛刷ⅱ和电机ⅳ固定设置在毛刷支架ⅱ上，电机ⅳ输出端与毛刷ⅱ传动连接，毛刷ⅱ随气动滑台ⅳ可活动伸入到芯壳端部。

30、打标记单元的功能是在芯壳的上下两面，进行激光打标，目的是方便识别芯壳的种类和批次。

31、其包括机架ⅳ、激光打标机、机械臂ⅳ，机械臂ⅳ设置在板链输送单元上方，其工作流程是，当板链输送线单元将芯壳流转的打标工位后，该单元处限位举升机构上升，上端的机械臂ⅳ下压，将芯壳固定住，然后打标机开始作业，同时该单元处同样设置有方孔去毛刺单元，前伸到芯壳两端内部进行侧壁方孔的去毛刺作业，作业完成后，方孔去毛刺单元缩回，上端机械臂ⅳ上升，板链线向下一个工位运行；

32、上述的机械臂ⅲ与机械臂ⅳ结构与机械臂ⅰ结构相类似，可下压接触芯壳上端进行辅助固定。

33、激光打标机设置在输送链上的芯壳运行轨迹的正上方和正下方，位置可调。

34、收集单元的功能是将加工好的芯壳，通过板链输送线，转运到收集单元的同步带ⅱ上，然后聚拢在一起，等待人工将其装箱转运。

35、收集单元包括机架ⅴ，同步带ⅱ，流利条组件ⅱ，电机ⅴ，流利条组件ⅱ为平行设置的两条安置在机架ⅴ上，同步带ⅱ为两条，同步带ⅱ的一端靠近输送链的改向端下方，一端与机架ⅴ上转轴连接，转轴与电机ⅴ输出端传动连接，芯壳在工位支架上，依靠输送链改向，芯壳自动落到收集单元的同步带ⅱ上。

36、本发明的有益效果：

37、通过自动化流程工序设计，解决了传统的电池芯壳加工方式完全靠人工参与整个作业流程，包括冲孔，去毛刺，打标记，收集装箱等工序，不仅费时费力，而且由于人工参与作业操作频繁，会导致产品表面容易产生磕碰；同时转运分拣时，人工操作对产品外壳势必会造成摩擦损伤，这样会增加产品的不合格率上升，从而增加生产成本。

38、利用该自动化流程设计方案，会最大限度的集合上述工序内容，在很小的空间内，就完成了密集人工作业问题，从而大大的降低了劳动成本，极大地提高了生产效率。