CN114453502A - 氢燃料电池双极板冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池双极板冲压模具，包括固定轨座、柔性移动机构、模组组件、浮动板限位组件、浮动板件，采用将模组组件与浮动板件上的冲压成型组件分开设置的方式，进行较薄的双极板的冲压，在冲压机器的作用下，按压块在下压过程中先与浮动板件接触，然后再带动浮动板件、冲压成型组件一起下压进行流道的成型，进而解决薄板冲压稳定性不足的问题，解决了普通冲压模具在薄板冲压过程中报废率高的问题，同时柔性移动机构可以带动第二侧连接套筒翻转进而带动冲压成型组件翻转，双面都可以按压，一套模具可以同时制作两种或对称结构的双极板，生产效率高。

Description

氢燃料电池双极板冲压模具

技术领域

本发明涉及氢燃料电池领域，尤其涉及一种氢燃料电池双极板冲压模具。

背景技术

目前，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。其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。双极板作为氢燃料电池的必要组件之一，其功能是提供气体流道，防止电池气室中的氢气与氧气串通，并在串联的阴阳两极之间建立电流通路。在保持一定机械强度和良好阻气作用的前提下，双极板厚度应尽可能地薄，以减少对电流和热的传导阻力。

申请号为“CN201010242062.5”的专利文献公开了一种小型氢燃料电池金属双极板成形模具，属于金属薄板冲压成形模具技术领域。该模具将切口、冲孔、压拉延防变形筋、成形、整形和落料等安排在同一模具的不同工位上，共由10个工位组成，在冲压过程中板料依次通过各工位，被连续冲压成形，至最后工位落料成形为双极板。为满足不同功能要求，把卸料板分为卸料板I和卸料板II，每块卸料板各用4个导柱导向。

申请号为“CN202110661653.4”的专利文献公开了一种氢燃料电池双极板冲压成型模具，包括冲压成型模具，所述冲压成型模具包括压模板，所述压模板的左右两侧均活动连接有出模柱，所述出模柱的底端活动连接有调控气杆，该氢燃料电池双极板冲压成型模具，通过滑杆柱被挤压膨胀与下压滑杆契合连接，下压滑杆向下侧移动，下压滑杆带动两侧的滑动阀向下侧移动，滑动阀通过滑动摩擦力向两侧打开，进而模具成型的热量进行释放，同时模具通过中央释放时热气流会向外侧反冲，两侧的连杆收到阻力，进而出模柱得到向上的推力，对脱模速度进行调节，使热量缓缓释放。

上述专利文献揭示了现有的氢燃料电池双极板冲压模具存在以下缺陷：

1、由于需要保持一定机械强度和良好阻气作用的前提下，双极板厚度应尽可能地薄，现有技术中的冲压模具的冲压稳定性不足，容易将薄板破损，报废率高。

2、双极板冲压模具存在冲压效率低的问题，一般一套模具只能对应生产一张双极板，利用率低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种氢燃料电池双极板冲压模具，其能解决稳定性不足、报废率高、利用率低的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种氢燃料电池双极板冲压模具，包括固定轨座、柔性移动机构、模组组件、浮动板限位组件、浮动板件，所述模组组件包括上模板、安装于上模板上的按压块安装组件、下模板、安装于下模板上的下冲模安装组件，所述按压块安装组件上设置有用于下压的按压块，所述按压块在下压过程中与浮动板件的上部接触，所述按压块安装组件与所述下冲模安装组件之间形成成型间隙；所述浮动板限位组件包括第一侧连接组件、第二侧连接套筒、两个导向组件，两个导向组件分别安装于第一侧连接组件、第二侧连接套筒上；所述导向组件包括用于插接于第一侧连接组件或第二侧连接套筒的插接部、与插接部衔接的导向件，所述导向件设置有用于导向浮动板件的T型槽，所述T型槽内设置有弹簧安装柱，所述弹簧安装柱上设置有浮动弹簧组件；所述浮动板件的两端设置有与T型槽配合的T型伸出臂，所述下模板、第一侧连接组件固定于所述固定轨座，所述第二侧连接套筒设置于所述柔性移动机构上，所述浮动板件的下部安装有用于冲压成型双极板流道的冲压成型组件；所述氢燃料电池双极板冲压模具安装于一冲压机器上，冲压机器带动所述上模板移动，进而带动浮动板件上的冲压成型组件下压或上移进行双极板的冲压。

进一步地，所述导向件的顶部设置有两个上部固定孔，所述T型槽位于两个上部固定孔之间，所述导向组件还包括限位板，所述限位板安装于两个上部固定孔。

进一步地，所述柔性移动机构包括滑动座、侧部驱动气缸、中部驱动气缸、套管按压组件，所述侧部驱动气缸带动所述滑动座移动，所述中部驱动气缸的一端与所述滑动座铰接，另一端与所述套管按压组件铰接，所述套管按压组件转动安装于所述滑动座上。

进一步地，所述滑动座上设置有用于转动安装第二侧连接套筒的套管安装座、若干个承接座，每一所述承接座上设置有两个承接滚轮，所述第二侧连接套筒位于两个承接滚轮之间。

进一步地，所述套管按压组件上设置有按压滚轮，所述第二侧连接套筒位于所述中部驱动气缸和所述套管按压组件之间，当处于锁紧状态时，所述套管按压组件的延伸方向与所述中部驱动气缸的延伸方向呈14°-18°。

进一步地，所述上模板上设置有两个第一方向挤压块、两个第二方向挤压块，所述第一方向挤压块、第二方向挤压块均设置有倾斜挤压端面，所述按压块安装组件的四面均设置有配合倾斜端面，所述按压块安装组件安装于第一方向挤压块、第二方向挤压块之间。

进一步地，所述上模板的安装结构与所述下模板的安装结构相同，所述上模板与所述下模板上均设置有若干个导套，所述模组组件还包括若干个导柱。

进一步地，所述上模板上设置有水平端面，所述倾斜挤压端面与水平端面呈30-35°。

进一步地，所述第一方向挤压块的长度大于所述第二方向挤压块的长度。

进一步地，所述第二侧连接套筒的长度为40-100cm，所述模组组件位于所述第一侧连接组件、第二侧连接套筒之间。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

所述浮动板件的两端设置有与T型槽配合的T型伸出臂，所述下模板、第一侧连接组件固定于所述固定轨座，所述第二侧连接套筒设置于所述柔性移动机构上，所述浮动板件的下部安装有用于冲压成型双极板流道的冲压成型组件；所述氢燃料电池双极板冲压模具安装于一冲压机器上，冲压机器带动所述上模板移动，进而带动浮动板件上的冲压成型组件下压或上移进行双极板的冲压。采用将模组组件与浮动板件上的冲压成型组件分开设置的方式，进行较薄的双极板的冲压，在冲压机器的作用下，按压块在下压过程中先与浮动板件接触，然后再带动浮动板件、冲压成型组件一起下压进行流道的成型，进而解决薄板冲压稳定性不足的问题，解决了普通冲压模具在薄板冲压过程中报废率高的问题，同时柔性移动机构可以带动第二侧连接套筒翻转进而带动冲压成型组件翻转，双面都可以按压，一套模具可以同时制作两种或对称结构的双极板，生产效率高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明氢燃料电池双极板冲压模具中一较佳实施例的立体图；

图2为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具的立体图；

图3为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具的分解图；

图4为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具中一导向组件的立体图；

图5为图4所示导向组件的立体图；

图6为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具中一模组组件的立体图；

图7为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具的局部立体图；

图8为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具的另一局部立体图；

图9为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具的又一局部立体图；

图10为图1所示氢燃料电池双极板冲压模具中一柔性移动机构的立体图；

图11为图10所示柔性移动机构的立体图。

图中：10、固定轨座；20、柔性移动机构；21、滑动座；211、套管安装座；212、承接座；2121、承接滚轮；22、侧部驱动气缸；23、中部驱动气缸；24、套管按压组件；241、按压滚轮；30、模组组件；31、上模板；311、第一方向挤压块；312、第二方向挤压块；32、按压块安装组件；33、下模板；34、下冲模安装组件；40、浮动板限位组件；41、第一侧连接组件；411、锁固组件；412、插接式连接件；413、套筒组件；42、第二侧连接套筒；43、导向组件；431、插接部；432、导向件；4321、T型槽；4322、弹簧安装柱；4323、上部固定孔；4324、浮动弹簧组件；4325、限位板；50、浮动板件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-11，一种氢燃料电池双极板冲压模具，包括固定轨座10、柔性移动机构20、模组组件30、浮动板限位组件40、浮动板件50，所述模组组件30包括上模板31、安装于上模板31上的按压块安装组件32、下模板33、安装于下模板33上的下冲模安装组件34，所述按压块安装组件32上设置有用于下压的按压块，所述按压块在下压过程中与浮动板件50的上部接触，所述按压块安装组件32与所述下冲模安装组件34之间形成成型间隙；所述浮动板限位组件40包括第一侧连接组件41、第二侧连接套筒42、两个导向组件43，两个导向组件43分别安装于第一侧连接组件41、第二侧连接套筒42上；所述导向组件43包括用于插接于第一侧连接组件41或第二侧连接套筒42的插接部431、与插接部431衔接的导向件432，所述导向件432设置有用于导向浮动板件50的T型槽4321，所述T型槽4321内设置有弹簧安装柱4322，所述弹簧安装柱4322上设置有浮动弹簧组件4324；所述浮动板件的两端设置有与T型槽4321配合的T型伸出臂，所述下模板33、第一侧连接组件41固定于所述固定轨座10，所述第二侧连接套筒42设置于所述柔性移动机构20上，所述浮动板件50的下部安装有用于冲压成型双极板流道的冲压成型组件；所述氢燃料电池双极板冲压模具安装于一冲压机器上，冲压机器带动所述上模板31移动，进而带动浮动板件50上的冲压成型组件下压或上移进行双极板的冲压。采用将模组组件30与浮动板件50上的冲压成型组件分开设置的方式，进行较薄的双极板的冲压，在冲压机器的作用下，按压块在下压过程中先与浮动板件50接触，然后再带动浮动板件50、冲压成型组件一起下压进行流道的成型，进而解决薄板冲压稳定性不足的问题，解决了普通冲压模具在薄板冲压过程中报废率高的问题，同时柔性移动机构20可以带动第二侧连接套筒42翻转进而带动冲压成型组件翻转，双面都可以按压，一套模具可以同时制作两种或对称结构的双极板，生产效率高。

需要说明的是，1、浮动板件50的“T型槽4321配合T型伸出臂”，2、 柔性移动机构20的翻转第二侧连接套筒42的功能、弹簧安装柱4322上设置有浮动弹簧组件4324以解决稳定脱模的功能，3、“第一侧连接组件41、第二侧连接套筒42、两个导向组件43形成的配合结构”上述3点为一个不可分割的整体，3者协同作用才可以解决本申请的生产效率高且稳定性高的问题，3者应作为一个整体方案来看待，缺少其中一个都无法解决本申请中生产效率高且稳定性高的问题。

需要说明的是，“弹簧安装柱4322上设置有浮动弹簧组件4324”与“T型槽4321”的浮动滑动配合，是本申请的关键部分之一，冲压机器带动分开式的按压块、浮动板件50冲压，这种分开式设计具有一定的缓冲作用，且当冲压完成后，依靠浮动弹簧组件4324带动浮动板件50上移来进行脱模，与普通冲压模具相比，具有二次缓冲作用，只有在本申请达到的缓冲程度下，与稳定性结构相结合，才可以更好解决稳定性不足的问题，同时“弹簧安装柱4322上设置有浮动弹簧组件4324”与“T型槽4321”不可单独作用，须与“柔性移动机构20、模组组件30、浮动板限位组件40、浮动板件50”上的部分一起协同作用。

优选的，所述导向件432的顶部设置有两个上部固定孔4323，所述T型槽4321位于两个上部固定孔4323之间，所述导向组件43还包括限位板4325，所述限位板4325安装于两个上部固定孔4323。上部固定孔4323与“柔性移动机构20、上模板31、下模板33、锁固组件411、插接式连接件412、套筒组件413、T型槽4321、弹簧安装柱4322、浮动板件50”等特征相结合属于本申请一个新的技术方案，上述特征在解决双极板成型组件更换不便的问题、双极板冲压限位问题时，是一个不可分割的整体。

优选的，所述柔性移动机构20包括滑动座21、侧部驱动气缸22、中部驱动气缸23、套管按压组件24，所述侧部驱动气缸22带动所述滑动座21移动，所述中部驱动气缸23的一端与所述滑动座21铰接，另一端与所述套管按压组件24铰接，所述套管按压组件24转动安装于所述滑动座21上。具体的，所述滑动座21上设置有用于转动安装第二侧连接套筒42的套管安装座211、若干个承接座212，每一所述承接座212上设置有两个承接滚轮2121，所述第二侧连接套筒42位于两个承接滚轮2121之间。“滑动座21、侧部驱动气缸22、中部驱动气缸23、套管按压组件24”与“柔性移动机构20、上模板31、下模板33、锁固组件411、插接式连接件412、套筒组件413、T型槽4321、弹簧安装柱4322、浮动板件50”等特征相结合属于本申请一个新的技术方案，上述特征在解决浮动板件50的翻转问题、生产效率高的问题时，是一个不可分割的整体。

优选的，所述套管按压组件24上设置有按压滚轮241，所述第二侧连接套筒42位于所述中部驱动气缸23和所述套管按压组件24之间，当处于锁紧状态时，所述套管按压组件24的延伸方向与所述中部驱动气缸23的延伸方向呈14°-18°。按压滚轮241与承接座212上的承接滚轮2121相配合，使第二侧连接套筒42既可以具有一定的柔性，又可以保障按压块的下压导向，解决了冲压柔性不高的问题，进一步减少模具损伤和双极板报废率高的问题。具体的，在“减少模具损伤和双极板报废率高的问题”时，“按压滚轮241、中部驱动气缸23和所述套管按压组件24”等特征与“柔性移动机构20、上模板31、下模板33、锁固组件411、插接式连接件412、套筒组件413、T型槽4321、弹簧安装柱4322、浮动板件50”等特征相结合属于本申请一个新的技术方案，上述特征在解决减少模具损伤和双极板报废率高的问题时，是一个不可分割的整体。

优选的，所述上模板31上设置有两个第一方向挤压块311、两个第二方向挤压块312，所述第一方向挤压块311、第二方向挤压块312均设置有倾斜挤压端面，所述按压块安装组件32的四面均设置有配合倾斜端面，所述按压块安装组件32安装于第一方向挤压块311、第二方向挤压块312之间。所述上模板31的安装结构与所述下模板33的安装结构相同，所述上模板31与所述下模板33上均设置有若干个导套，所述模组组件30还包括若干个导柱。所述上模板31上设置有水平端面，所述倾斜挤压端面与水平端面呈30-35°。所述第一方向挤压块311的长度大于所述第二方向挤压块312的长度。单独采用“所述第一方向挤压块311、第二方向挤压块312”解决的是模具内部导向问题，“T型槽4321”解决的是浮动板导向即模具外部导向的问题，“所述第一方向挤压块311、第二方向挤压块312”与“柔性移动机构20、上模板31、下模板33、锁固组件411、插接式连接件412、套筒组件413、T型槽4321、弹簧安装柱4322、浮动板件50”等特征相结合属于本申请一个新的技术方案，上述特征在外部、内部导向问题时，是一个不可分割的整体，内外导向相结合，既可以满足柔性冲压的要求，又可以很好地解决薄板冲压的问题。

优选的，所述第二侧连接套筒42的长度为40-100cm，所述模组组件30位于所述第一侧连接组件41、第二侧连接套筒42之间。整个装置结构紧凑，结构新颖，设计巧妙，适用性强，便于推广。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池双极板冲压模具，包括固定轨座、柔性移动机构、模组组件、浮动板限位组件、浮动板件，其特征在于：

所述模组组件包括上模板、安装于上模板上的按压块安装组件、下模板、安装于下模板上的下冲模安装组件，所述按压块安装组件上设置有用于下压的按压块，所述按压块在下压过程中与浮动板件的上部接触，所述按压块安装组件与所述下冲模安装组件之间形成成型间隙；

所述浮动板限位组件包括第一侧连接组件、第二侧连接套筒、两个导向组件，两个导向组件分别安装于第一侧连接组件、第二侧连接套筒上；

所述导向组件包括用于插接于第一侧连接组件或第二侧连接套筒的插接部、与插接部衔接的导向件，所述导向件设置有用于导向浮动板件的T型槽，所述T型槽内设置有弹簧安装柱，所述弹簧安装柱上设置有浮动弹簧组件；

所述浮动板件的两端设置有与T型槽配合的T型伸出臂，所述下模板、第一侧连接组件固定于所述固定轨座，所述第二侧连接套筒设置于所述柔性移动机构上，所述浮动板件的下部安装有用于冲压成型双极板流道的冲压成型组件；所述氢燃料电池双极板冲压模具安装于一冲压机器上，冲压机器带动所述上模板移动，进而带动浮动板件上的冲压成型组件下压或上移进行双极板的冲压。

2.如权利要求1所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述导向件的顶部设置有两个上部固定孔，所述T型槽位于两个上部固定孔之间，所述导向组件还包括限位板，所述限位板安装于两个上部固定孔。

3.如权利要求2所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述柔性移动机构包括滑动座、侧部驱动气缸、中部驱动气缸、套管按压组件，所述侧部驱动气缸带动所述滑动座移动，所述中部驱动气缸的一端与所述滑动座铰接，另一端与所述套管按压组件铰接，所述套管按压组件转动安装于所述滑动座上。

4.如权利要求3所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述滑动座上设置有用于转动安装第二侧连接套筒的套管安装座、若干个承接座，每一所述承接座上设置有两个承接滚轮，所述第二侧连接套筒位于两个承接滚轮之间。

5.如权利要求4所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述套管按压组件上设置有按压滚轮，所述第二侧连接套筒位于所述中部驱动气缸和所述套管按压组件之间，当处于锁紧状态时，所述套管按压组件的延伸方向与所述中部驱动气缸的延伸方向呈14°-18°。

6.如权利要求1所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述上模板上设置有两个第一方向挤压块、两个第二方向挤压块，所述第一方向挤压块、第二方向挤压块均设置有倾斜挤压端面，所述按压块安装组件的四面均设置有配合倾斜端面，所述按压块安装组件安装于第一方向挤压块、第二方向挤压块之间。

7.如权利要求6所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述上模板的安装结构与所述下模板的安装结构相同，所述上模板与所述下模板上均设置有若干个导套，所述模组组件还包括若干个导柱。

8.如权利要求6所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述上模板上设置有水平端面，所述倾斜挤压端面与水平端面呈30-35°。

9.如权利要求6所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述第一方向挤压块的长度大于所述第二方向挤压块的长度。

10.如权利要求1所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于：所述第二侧连接套筒的长度为40-100cm，所述模组组件位于所述第一侧连接组件、第二侧连接套筒之间。

Images