燃料电池流道板加工模具及加工工艺的制作方法

本发明涉及燃料电池系统极板加工，具体而言，涉及一种燃料电池流道板加工模具及加工工艺。

背景技术：

1、氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。

2、氢燃料电池的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池的工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板，而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。

3、氢燃料电池主要由质子交换膜、催化剂层、空气扩散层和双极板组成。双极板(流道板)作为燃料电池的核心部件，在燃料电池中，起到了膜电极结构支撑、分隔氢气和氧气、收集电子、传导热量、提供氢气和氧气通道、排出反应生成的水、提供冷却液流道等诸多重要作用，其性能很大程度取决于流场结构；直流道有结构简单，易加工的特点。双极板的结构视为一个细长腔，在腔细长的中间部分设置质子交换膜，质子交换膜的主要功能是将氢气中的氢原子和氧气中的氧原子分离开来，氢原子通过质子交换膜传导到阴极，而氧原子通过质子交换膜传导到阳极。直通道流场具有较多的相互平行的流场通道，流程距离短，进出口压损小，通道并联有利于反应气体以及冷却水在通道内的均匀分布，能实现电流密度及电池温度的均匀分布。

4、相关技术中，电池极板一般采用冲压成型，由于材料塑性的限制，冲压过程材料减薄严重容易破裂，阴极板的流道深度会受到限制，并且冲压成型回弹严重极板容易翘曲，影响后续的装配精度。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种燃料电池流道板加工模具及加工工艺，能够进行流道板的连续式生产，生产效率高，流道截面形状控制好，后续装配精度高。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种燃料电池流道板加工模具，包括上模具和下模具，上模具位于下模具的上方，上模具与下模具滑动合模，上模具朝向下模具的一侧设置有冲孔机构和用于折弯流道板的第一折弯部，下模具上开设有与第一折弯部适配的折弯槽，下模具内设置有升降台，升降台的升降方向垂直于下模具的承接面，下模具内设置有用于驱动升降台升降的第一驱动件。

3、进一步地，升降台内开设有供流道板穿过的第一通孔，第一通孔沿流道板的输送方向延伸，流道板穿设在第一通孔内。

4、进一步地，第一驱动件包括嵌设在下模具内的第一液压杆，第一液压杆的活塞杆的轴向垂直于下模具的承载面，升降台固定在活塞杆的端部。

5、进一步地，下模具的外侧设置有限位台，限位台位于流道板的来料方向，限位台内开设有供流道板穿过的通槽，通槽包括两个相对设置的侧壁，流道板穿设在通槽内时，通过两个侧壁进行限位。

6、进一步地，限位台内设置有多个输送辊，输送辊位于通槽的顶部，多个输送辊的转轴轴线相互平行且垂直于流道板的长度方向，多个输送辊外绕设有输送带，限位台上设置有驱动输送辊转动的第一电机。

7、进一步地，限位台内转动设置有多个承载辊，至少一个承载辊设置在通槽的进口，至少一个承载辊设置在通槽的出口，承载辊位于通槽的底部，承载辊的转动轴线与输送辊的转动轴线平行，承载辊与输送带之间形成流道板的输送空间，承载辊能够承托流道板与输送带抵接。

8、进一步地，限位台上还设置有第二驱动件，通槽的底部设置有容置槽，承载辊设置在容置槽内，第二驱动件与承载辊驱动连接，以调节承载辊的支撑高度高于通槽的底面，或者位于通槽的底面下方。

9、进一步地，第二驱动件包括铰接在容置槽底部的两根驱动杆，两根驱动杆均倾斜设置且相互背离，两根驱动杆沿流道板的输送方向排布，且呈镜面对称设置，两根驱动杆的铰接轴线平行于承载辊的转动轴线，驱动杆背离铰接点的端部固定设置有u形杆，承载辊转动设置在u形杆内。

10、进一步地，第二驱动件还包括设置在两根驱动杆之间的连接杆，连接杆的两端分别滑动设置在两侧的驱动杆上，连接杆的端部沿驱动杆的长度方向滑动，连接杆连接有驱动连接杆沿竖直方向滑动的第三驱动件。

11、进一步地，第三驱动件包括设置在连接杆上的竖杆和设置在升降台和竖杆之间的联动杆，竖杆固定设置在连接杆上，竖杆的长度方向垂直于连接杆的长度方向。

12、进一步地，驱动杆包括铰接在容置槽底部的套杆和滑动套接在套杆内的滑杆，u形杆固定设置在滑杆的端部，套杆内设置有弹簧，弹簧的一端抵接在滑杆上，另一端抵接在套杆上。

13、进一步地，连接杆的两端均铰接有套筒，套筒的转动轴线平行于驱动杆的中心轴线，套筒滑动套接在套杆上。

14、进一步地，上模具内滑动设置有折断刀，折断刀的滑动方向垂直于下模具的承载面，折断刀位于第一折弯部的出料侧，下模具上开设有与折断刀适配的折断槽。

15、进一步地，上模具内设置有第二液压缸，第二液压缸的活塞杆的长度方向垂直于折断刀的滑动方向，第二液压缸的活塞杆端部设置有驱动块，驱动块的底面设置有驱动斜面，驱动斜面沿着远离第二液压缸的活塞杆的方向倾斜向上延伸，驱动斜面能够驱动折断刀朝向下模具滑移。

16、进一步地，上模具底部对应折断槽的位置设置有用于压接折弯后的流道板的压实台，压实台的压实面与上模具的压接面齐平，压实台的压实面上设置有与弯折后的流道板的截面适配的第二折弯部，折断刀滑动穿设在压实台内。

17、根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池流道板加工工艺，包括：

18、s1：将流道板从限位台的通槽移出，使流道板穿过升降台并到达折弯槽所在区域；

19、s2：控制升降台朝向下方滑移，带动流道板下移，并使流道板抵接在下模具的承接面上，并承接在折弯槽上，控制上模具朝向下模具滑动，控制第一折弯部在流道板上折弯作业；

20、s3：控制上模具滑动开模，控制升降台上移，带动流道板上移并与折弯槽分离。

21、进一步地，燃料电池流道板加工工艺还包括：s4：控制升降台带动连接杆上移，控制连接杆带动两侧的驱动杆朝向相互靠近的方向转动，使得驱动杆带动承载辊滑移抵接在流道板的底面，并将流道板抵接在输送带上；s5：控制第一电机驱使输送辊转动，使得输送辊转动带动输送带运行，输送带运行带动流道板向前输送至折断刀下方，控制折断刀对流道板进行折断操作。

22、应用本发明的技术方案，燃料电池流道板加工模具包括上模具和下模具，上模具位于下模具的上方，上模具与下模具滑动合模，上模具朝向下模具的一侧设置有冲孔机构和用于折弯流道板的第一折弯部，下模具上开设有与第一折弯部适配的折弯槽，下模具内设置有升降台，升降台的升降方向垂直于下模具的承接面，下模具内设置有用于驱动升降台升降的第一驱动件。在进行流道板的折弯成型过程中，可以将流道板放置在下模具的承载面上，并使得流道板对应于折弯槽设置，然后可以控制上模具向下模具运动，使得上模具带动第一折弯部朝向折弯槽的方向滑移，第一折弯部抵接在流道板上并下压流道板进入折弯槽内，从而完成流道板的折弯作业，操作简单便捷；在上述过程中，流道板采用上模具和下模具合模的方式折弯压制双极板，合模速度慢，冲击速度小，不易造成流道板的破裂，模具成型过程稳定，流道深度可以通过第一折弯部和折弯槽的配合实现，流道深度的设计范围更大，模具合模压制成型双极板，能够在折弯完成后保持一定时间，消除折弯过程中产生的应力，并且可以有效避免流道板发生回弹，导致翘曲现象，提高流道板的成型精度，保证后续的装配精度，流道板的部分区域折弯完成之后，可以上抬上模具，并利用升降台对流道板进行抬升，使得流道板可以脱出折弯槽，便于折弯作业后，流道板的正常输送，之后可以控制流道板向输出端前行一端距离，使得下一段待折弯的部分到达折弯区域，并与折弯槽对应设置，然后进行下一步的折弯动作，整个过程无需间断，可以实现流道板的连续折弯，进行双极板的连续式生产，生产效率高，流道截面形状控制好。