CN112895519A - 一种复合型动力电池上箱体的成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，包括预浸料片、料片的铺层预成型、预制品注塑热压成型和预制品后续加工，先根据箱体制备出大致重量和数量呈矩形的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片和环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片；先使用多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内腔形状铺贴满形成预制品基层，之后使用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片进行叠加铺贴形成预制品加厚层，最后使用环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片进行补强铺贴形成预制品补强层，通过使用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料层和环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料层使用特定步骤进行铺层的方作为预制品具有铺贴层数少、强度高、容错率高和成本低等有益效果。

Description

一种复合型动力电池上箱体的成型工艺

技术领域

本发明涉及电池箱上盖成型技术领域，具体涉及一种复合型动力电池上箱体的成型工艺。

背景技术

复合材料具有高的比模量、比强度，同时复合材料结构的设计与制造可以实现一体化，鉴于诸多优势，复合材料成为电池上箱体的轻量化首选材料。

目前新能源汽车复合材料动力电池上箱体多采用PCM工艺，原材料大多采用环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料，通过裁切设备将原材料裁切成事先预设好的料片，将料片准确无误的铺放在模具或预成型模具上，以此类推，连续铺贴数层后将产品送入成型设备加热加压成型，以此得到制件。

因此，现有技术中PCM工艺制备电池上箱体仍存在以下问题：

(1)当所需制备的箱体预制品厚度较高时，需提前根据预制品形状和重量准确制备出大量符合要求的料片，因此在制作过程中难免会产生较多的边角料，由于料片在热压前需对大量的料片进行准确的定位铺放，操作繁琐且周期较长，综合成本较高，因此不适用于较复杂制件的批量化生产；

(2)由于模具型腔尺寸精度要求高，极易出现模具尺寸轻微超差而导致产品出现针孔，缺料等不良情况发生，因此在铺设料片的过程中需要准确无误的铺设多个料片，由于料片在铺设过程中一般为对接铺设，因此多个料片之间极易产生过压不良，从而可能会导致料片的位置发生偏差，容错率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，以解决现有技术中的料片需要准确的定位铺放导致操作繁琐且周期较长，以及多个料片铺设容错率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，包括如下步骤：

步骤100、预浸料片，先根据所需制作的上箱体制备出大致重量、数量和形状的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片和环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片，并在制备出多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的过程中将边角料制成多个相应大致形状的补强料片；

步骤200、预浸料片的铺层预成型，先使用多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内腔形状铺贴满形成预制品基层，之后使用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片进行叠加铺贴形成预制品加厚层，最后使用环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片进行补强铺贴形成预制品三重补强层；

步骤300、预制品模压热压成型，先将多个料片叠合铺贴成型的预制品套入热压模具的下模内嵌上，然后将预制品和树脂材料通过热压模具的上下模具配合加热加压后制备成型，得到上箱体预制件；

步骤400、预制品后续加工，先将热压成型的预制件进行脱模，之后将冲压成型的预制品输送至后续加工，得到上箱体成品。

作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，多个料片的具体铺贴步骤为：

步骤201、先取环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内腔边缘位置趋向中心区域铺贴，并在成型下模的内腔中心区域上将多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片边缘的对接处进行过盈搭接；

步骤202、取所需重量的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内嵌凸起顶端中心处向四周延伸铺贴，并将环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周弯曲后贴合至下模内腔凸起结构的外周；

步骤203、取多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿下模内腔的外周凹陷处根据所需厚度进行多层铺设；

步骤204、取长条形的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片上进行至少两次的线性补强铺设，并且多个线性铺设的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片相对于所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的中心对称分布；

步骤205、取长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周折弯部位线性补强铺设。

作为本发明的一种优选方案，在步骤201中，多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片搭接要求为：

多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片配合过盈搭接需铺满所述成型下模的内嵌，并且多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片过盈搭接的宽度和长度无需准确定位。

作为本发明的一种优选方案，在步骤202中，环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的铺贴要求为：

所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片需要完全覆盖多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片搭接处，并且所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周折弯部位边缘处处于成型模具内嵌凸起部位的外周上任意高度。

作为本发明的一种优选方案，在步骤204中，长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片铺贴要求为：

多个长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的交错区域位于成型下模内腔凸起结构的中心位置，长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片正对成型下模内腔凸起的任意相对侧面铺贴，并且长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的两端分别处于成型下模内腔凸起的相对侧面上的任意高度。

作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片和所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的压缩量比例为：

所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片压缩量为所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片压缩量的50％以内。

作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，热压上下模具的温度分别为：

热压上模温度为：145℃-155℃，热压下模温度为：125℃-135℃。

作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，热压上下模具的成型压力为：

所述热压上下模具的单位面积压力＞3.5MPa。

作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，树脂材料在热压过程中的物理特性为：

所述树脂材料的玻璃化温度为：Tg＞145℃，并且所述树脂材料的阻燃等级为：UL94-V0。

作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，热压上下模具结构为：

所述热压模具为金属模具，并且所述热压模具的上下模具采用硬压双面模具结构。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过使用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料层和环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料层使用特定步骤进行铺层的方作为预制品，相对传统使用多层环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的方式而言，具有如下有益效果：

(1)环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料的压缩量为环氧SMC短切玻璃纤维预浸料压缩量的50％以内，因此在达到所需预制品壁厚时将铺贴层数减少至50％以下；

(2)通过使用长条形的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片边角料对箱体预制品的外周凹陷处、外周圆倒角处和预制品上多个中心对称的位置进行补强补强，能有效增强箱体预制品的强度，使得箱体预制品的抗拉强度＞200MPa，极限耐压＞10Kpa；

(3)通过采用模糊化多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的搭接铺贴，以及环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的叠合铺贴，大大提升了各料片在铺贴过程中的容错率，进而使得预制品的良品率提升至99％以上；

(4)通过对上述中材料的节省、料片边角料的利用率和良品率的提升，使得预制品的制作综合成本降低50％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供电池上箱体整体的流程图。

图2为本发明实施例提供料片铺贴的流程图。

图3为本发明实施例提供料片叠合铺设的示意图。

图4为本发明实施例提供料片补强铺设的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，本发明提供了一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，包括如下步骤：

步骤100、预浸料片，先根据所需制作的上箱体制备出大致重量、数量和形状的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片和环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片，并在制备出多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的过程中将边角料制成多个相应大致形状的补强料片。

在步骤100中，所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片和所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的压缩量比例为：

所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片压缩量为所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片压缩量的50％以内。

步骤200、预浸料片的铺层预成型，先使用多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内腔形状铺贴满形成预制品基层，之后使用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片进行叠加铺贴形成预制品加厚层，最后使用环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片进行补强铺贴形成预制品三重补强层。

在步骤200中，多个料片的具体铺贴步骤为：

步骤201、先取环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内腔边缘位置趋向中心区域铺贴，并在成型下模的内腔中心区域上将多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片边缘的对接处进行过盈搭接。

在步骤201中，多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片搭接要求为：

多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片配合过盈搭接需铺满所述成型下模的内嵌，并且多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片过盈搭接的宽度和长度无需准确定位。

步骤202、取所需重量的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内嵌凸起顶端中心处向四周延伸铺贴，并将环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周弯曲后贴合至下模内腔凸起结构的外周。

在步骤202中，环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的铺贴要求为：

所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片需要完全覆盖多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片搭接处，并且所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周折弯部位边缘处处于成型模具内嵌凸起部位的外周上任意高度。

步骤203、取多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿下模内腔的外周凹陷处根据所需厚度进行多层铺设。

步骤204、取长条形的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片上进行至少两次的线性补强铺设，并且多个线性铺设的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片相对于所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的中心对称分布。

在步骤204中，长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片铺贴要求为：

多个长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的交错区域位于成型下模内腔凸起结构的中心位置，长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片正对成型下模内腔凸起的任意相对侧面铺贴，并且长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的两端分别处于成型下模内腔凸起的相对侧面上的任意高度。

步骤205、取长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周折弯部位线性补强铺设。

步骤300、预制品模压热压成型，先将多个料片叠合铺贴成型的预制品套入热压模具的下模内嵌上，然后将预制品和树脂材料通过热压模具的上下模具配合加热加压后制备成型，得到上箱体预制件。

在步骤300中，热压上下模具的温度分别为：

热压上模温度为：145℃-155℃，热压下模温度为：125℃-135℃。

所述热压上下模具的单位面积压力＞3.5MPa。

所述树脂材料的玻璃化温度为：Tg＞145℃，并且所述树脂材料的阻燃等级为：UL94-V0。

所述热压模具为金属模具，并且所述热压模具的上下模具采用硬压双面模具结构。

步骤400、预制品后续加工，先将热压成型的预制件进行脱模，之后将冲压成型的预制品输送至后续加工，得到上箱体成品。

电池上箱体通常采用热压合的工艺进行加工，需通过提前制备上箱体的预制品，之后将上箱体预制品入热压合下模具内腔，之后通过热压合模具合并后注入树脂材料进行热合加工出上箱体预制件。

现有技术中，为满足不同厚度形状需求的上箱体，预制品的原材料大多采用环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料，通过裁切设备将原材料裁切成事先预设好的料片，将料片准确无误的铺放在模具或预成型模具上，以此类推，连续铺贴数层后将产品送入成型设备加热加压成型，以此制得预制品。

本发明通过使用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料层和环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料层使用特定步骤进行铺层的方作为上箱体的预制品，相对传统使用多层环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的方式而言，具有铺贴层数减少、上箱体预制件强度提升、料片铺贴成预制品的容错率提升，以及综合成本下降等效果。

根据上述步骤，在类似采用单一堆叠铺贴的预制品仍可采用上述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料层配合环氧SMC短切玻璃纤维预浸料层搭接、叠合、三重补强等手段进行铺贴，使得制作预制品仍具有上述效果。

如图3所示，其中，料片铺贴成预制品的容错率提升的原理为，先将附图中环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2沿成型下模1的内腔凸起结构的边缘处对齐并向内铺贴，此时多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2的内侧边缘部位会在成型下模1内腔的凸起部位中心位置上下搭接，仅需多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2搭接铺贴后能完全覆盖成型下模的内腔结构。

之后将环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片3沿成型下模1的内腔凸起结构中心部位向四周延伸铺贴，直至铺满成型下模1的内腔凸起上表面后将多余部位进行弯曲后铺贴在成型下模1的内腔凸起结构的四周侧面，并且，对于环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片弯曲部位铺贴在成型下模1的内腔凸起结构的四周侧面的长度和大小不做限制，仅需保障多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2和环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片3配合铺贴后大致符合所需预制品基层框架结构的大致重量。

因此对于环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2的形状和重量准确度要求较低，无需提前根据所需预制的形状和重量进行精确的裁剪，大大提升了加工预制品的效率。

通过采用模糊化多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的搭接铺贴，以及环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的叠合铺贴，大大提升了各料片在铺贴过程中的容错率，进而使得预制品的良品率提升至99％以上。

另外，由于环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片3的压缩量为环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2压缩量的200％以上，因此采用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片作为覆盖成型下模1内腔凸起结构的大部分区域能大大减少环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2的铺贴量，因此在达到所需预制品壁厚时将铺贴层数减少至50％以下。

如图4所示，上箱体预制件强度提升的原理为，在多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2和环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片3配合铺贴后，再根据所需预制品结构的厚度和重量将凹陷补强连续预浸料片4铺贴在成型下模1内腔凸起结构的外周凹陷处，用于对预制品外周的一重补强。

之后根据设计需求选取适量的轴线补强连续预浸料片5，并将多个轴线补强连续预浸料片5沿成型下模1内腔凸起结构的顶端中心位置朝向不同方向铺贴，使得多个轴线补强连续预浸料片5的交错点处于成型下模1内腔凸起结构的顶端中心位置，并且多个轴线补强连续预浸料片5直接的夹角角度相同，用于对预制品顶端的二重补强。

最后，使用折弯补强连续预浸料片6沿环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片3上的弯曲部位铺贴，直至折弯补强连续预浸料片6绕环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片3上构成矩形环，依次提升预制品弯曲处的三重补强。

通过使用长条形的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片边角料对箱体预制品的外周凹陷处、外周圆倒角处和预制品上多个中心对称的位置进行三重补强，能有效增强箱体预制品的强度，使得箱体预制品的抗拉强度＞200MPa，极限耐压＞10Kpa。

由于环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片2和环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片3裁切方式为粗劣裁切，因此会剩下一些长条形的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料，在后续过程中可以将环氧SMC短切玻璃纤维预浸料二次裁切成一些凹陷补强连续预浸料片、轴线补强连续预浸料片和折弯补强连续预浸料片，提升了余料的利用率。

综上所述，通过对上述中材料的节省、料片边角料的利用率和良品率的提升，使得预制品的制作综合成本降低50％以上。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、预浸料片，先根据所需制作的上箱体制备出大致重量、数量和形状的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片和环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片，并在制备出多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的过程中将边角料制成多个相应大致形状的补强料片；

步骤200、预浸料片的铺层预成型，先使用多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内腔形状铺贴满形成预制品基层，之后使用环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片进行叠加铺贴形成预制品加厚层，最后使用环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片进行补强铺贴形成预制品三重补强层；

步骤300、预制品模压热压成型，先将多个料片叠合铺贴成型的预制品套入热压模具的下模内嵌上，然后将预制品和树脂材料通过热压模具的上下模具配合加热加压后制备成型，得到上箱体预制件；

步骤400、预制品后续加工，先将热压成型的预制件进行脱模，之后将冲压成型的预制品输送至后续加工，得到上箱体成品。

2.根据权利要求1所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤200中，多个料片的具体铺贴步骤为：

步骤201、先取环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内腔边缘位置趋向中心区域铺贴，并在成型下模的内腔中心区域上将多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片边缘的对接处进行过盈搭接；

步骤202、取所需重量的环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片沿成型下模的内嵌凸起顶端中心处向四周延伸铺贴，并将环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周弯曲后贴合至下模内腔凸起结构的外周；

步骤203、取多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿下模内腔的外周凹陷处根据所需厚度进行多层铺设；

步骤204、取长条形的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片上进行至少两次的线性补强铺设，并且多个线性铺设的环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片相对于所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的中心对称分布；

步骤205、取长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片沿环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周折弯部位线性补强铺设。

3.根据权利要求2所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤201中，多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片搭接要求为：

多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片配合过盈搭接需铺满所述成型下模的内嵌，并且多个所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片过盈搭接的宽度和长度无需准确定位。

4.根据权利要求2所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤202中，环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的铺贴要求为：

所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片需要完全覆盖多个环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片搭接处，并且所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的四周折弯部位边缘处处于成型模具内嵌凸起部位的外周上任意高度。

5.根据权利要求2所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤204中，长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片铺贴要求为：

多个长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的交错区域位于成型下模内腔凸起结构的中心位置，长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片正对成型下模内腔凸起的任意相对侧面铺贴，并且长条形环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片的两端分别处于成型下模内腔凸起的相对侧面上的任意高度。

6.根据权利要求1所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤100中，所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片和所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片的压缩量比例为：

所述环氧树脂基连续玻璃纤维预浸料片压缩量为所述环氧SMC短切玻璃纤维预浸料片压缩量的50％以内。

7.根据权利要求1所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤300中，热压上下模具的温度分别为：

热压上模温度为：145℃-155℃，热压下模温度为：125℃-135℃。

8.根据权利要求1所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤300中，热压上下模具的成型压力为：

所述热压上下模具的单位面积压力＞3.5MPa。

9.根据权利要求1所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤300中，树脂材料在热压过程中的物理特性为：

所述树脂材料的玻璃化温度为：Tg＞145℃，并且所述树脂材料的阻燃等级为：UL94-V0。

10.根据权利要求1所述的一种复合型动力电池上箱体的成型工艺，其特征在于，在步骤300中，热压上下模具结构为：

所述热压模具为金属模具，并且所述热压模具的上下模具采用硬压双面模具结构。

Images