氢燃料电池双极板冲压模具

1.本发明涉及冲压模具技术领域，具体涉及氢燃料电池双极板冲压模具。


背景技术：

2.燃料电池(fuel cell，fc)是一种将氢气与氧气反应产生电能的化学电源，它通过将燃料(如氢气、甲醇、乙醇等)与氧气经过电化反应产生电能，是一种高效、清洁、无污染的能源转换技术。燃料电池的工作原理是将氢气通过阳极从燃料电池进入电解质层，同时让氧气通过阴极接触电解质层，这样氢气经过堆中催化剂的作用与氧气氧化反应形成水，同时释放出电子，从而产生电能。
3.氢燃料电池中的关键部件之一双极板是带流道的金属薄板，它的最小厚度只有50μm，其平面度、轮廓精度、沟槽平行度和表面质量都必须满足严格的生产要求，同时希望保持较低的生产成本。这种薄板的生产是通过高速冲压工艺来完成，对其成形模具有非常严苛的要求。
4.然而传统的冲压成型技术中，没有考虑到各个工序之间由于冲压形变而出现的步距变化且工序较少，导致冲压成型中材料内应力集中、工件开裂等隐患，生产效率低下；而且该模具适用性较差，只能冲压一种板形，对于新设计的极板需要重新设计模具，导致设计、验证周期变长；对于模具的养护则需要换下整套模具，因此会影响生产效率，同时导致需要增备备用模具，导致生产成本增加。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明提供氢燃料电池双极板冲压模具，解决了现有双极板冲压模冲压工序少导致冲压成型中材料内应力集中、工件开裂等隐患的问题；且适应板形单一，不利于保养的问题。
6.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
7.氢燃料电池双极板冲压模具，包括上模组件、下模组件和导向机构，所述上模组件上设有冲子组件，冲子组件包括沿加工流程顺次设置的司筒顶针、冲裁凸模、流道成型凸模板和断料凸模；
8.所述下模组件上设有可拆卸组件，可拆卸组件包括设有与司筒顶针相对应设置的冲孔垫板、与冲裁凸模相对应设置的第一冲裁垫板、与流道成型凸模相对应设置的凹模板，以及与断料凸模相对应设置的第三冲裁垫板。
9.优选的，所述下模组件包括从下到上依次设置的脚垫、下模座板和下夹板；
10.所述下夹板顶面向下凹陷形成有型腔，所述型腔包括用于设置可拆卸组件的第一夹持槽、设置固定组件的定位槽，以及靠近所述第三冲裁垫板开设的滑槽。
11.优选的，所述固定组件对称至少设有一组，所述固定组件包括弹簧、固定销和滑块；
12.所述滑块通过固定销与所述下模座板连接，所述弹簧套设在固定销上，所述弹簧
一端与下模座板相抵触设置，另一端与滑块相抵触设置；
13.其中，所述滑块通过弹簧滑动设在定位槽内，所述滑块靠近所述可拆卸组件一侧设有用于卡设双极板胚料的卡槽。
14.优选的，所述冲孔垫板、第一冲裁垫板和第三冲裁垫板上均开设有分别与所述司筒顶针、冲裁凸模和断料凸模相适配的第一落料通孔；
15.所述下模座板上开设有与所述落料通孔相连通的第二落料通孔，所述第二落料通孔与第一落料通孔形状相同，所述第二落料通孔的尺寸大于第一落料通孔设置。
16.优选的，所述下夹板远离所述滑槽一端端设有送料转装置；
17.所述下模座板靠近所述滑槽一端设有出料装置。
18.优选的，所述上模组件包括从上到下依次设置的上模座板、挡板、上夹板、导向板和压料板；
19.所述上夹板上开设有用于设置所述冲子组件的第二夹持槽；
20.所述冲子组件依次穿过上夹板、导向板和压料板设置。
21.优选的，所述上夹板上可拆卸地设置有弹性体，所述弹性体沿所述冲子组件分布有多个；
22.所述弹性体裸露端抵触所述导向板设置。
23.优选的，所述流道成型凸模板底面凹凸形成与双极板其中一面相适配的第一形成面；
24.所述凹模板顶面凹凸形成与双极板另一面相适配的第二形成面。
25.优选的，所述导向机构阵列分布有多个，所述导向机构包括导套和导柱，所述导柱穿过导向板与导套活动配合连接；
26.所述导套与下模座板固定连接，所述导柱与上模座板固定连接；
27.所述导向板上设有套设在所述导柱上的限位套。
28.本发明所达到的有益效果：
29.1、通过设置与司筒顶针相对应设置的冲孔垫板、与冲裁凸模相对应设置的第一冲裁垫板，与流道成型凸模相对应设置的凹模板，与以及与断料凸模相对应设置的第三冲裁垫板，双极板胚料可以不间断持续送料，可实现大批量生产，而且多工序冲压，避免了冲压成型中材料内应力集中，工件开裂等隐患，生产成本低，工艺流程简单，具有很高的实用价值。
30.2、通过下夹板上设置第一夹持槽对可拆卸组件进行拆装，以及通过上夹板用于对可拆卸组件进行夹持定位，应对不同板形可将各个工序进行拆分设计、加工的优势还在于易于维修和保养、加工便捷、降低对加工设备的要求等。
附图说明
31.图1是本发明的整体结构示意图；
32.图2是本发明的上模组件整体正视图；
33.图3是本发明的上模组件体结构另一视角示意图；
34.图4时本发明的下模组件整体正视图；
35.图5为本发明的下模组件体结构另一视角示意图；
36.图6为本发明的下模座板整体结构示意图；
37.图7为本发明的固定组件整体结构示意图；
38.附图标记的含义：
39.1、司筒顶针，2、冲裁凸模，3、流道成型凸模板，4、限位套，5、断料凸模，6、冲孔垫板，7、第一冲裁垫板，8、凹模板，10、第三冲裁垫板，11、脚垫，12、下模座板，13、下夹板，17、滑槽，18、弹簧，19、固定销，20、滑块，21、卡槽，22、第一落料通孔，23、第二落料通孔，24、送料转装置，25、出料装置，26、上模座板，27、挡板，28、上夹板，29、导向板，30、压料板，31、弹性体，32、第一形成面，33、第二形成面，34、导套，35、导柱。
具体实施方式
40.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
41.如图1-7所示，本实施例公开了氢燃料电池双极板冲压模具，包括上模组件、下模组件和导向机构；
42.所述上模组件上设有冲子组件，冲子组件包括沿加工流程顺次设置的司筒顶针1、冲裁凸模2、流道成型凸模板3和断料凸模5；所述下模组件上设有可拆卸组件，可拆卸组件包括设有与司筒顶针1相对应设置的冲孔垫板6、与冲裁凸模2相对应设置的第一冲裁垫板7、与流道成型凸模3相对应设置的凹模板8，以及与断料凸模5相对应设置的第三冲裁垫板10；
43.进一步的，如图所示，所述流道成型凸模板3底面凹凸形成与双极板其中一面相适配的第一形成面32；所述凹模板8顶面凹凸形成与双极板另一面相适配的第二形成面33，保证双极板成型的精密度，不影响燃料电池金属双极板的成型，保证产品质量；
44.采用上述技术方案，通过冲压工艺，即用压力装置和刚性模具对板材施加一定的外力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状或尺寸的一种方法。保证在压力装置的一次行程即上模组件的一次行程中，可顺次完成多道工序，即上模组件的一个行程中，一次完成双极板胚料的剪切、冲孔和成型。
45.具体的，如图4-7所示，所述下模组件包括从下到上依次设置的脚垫11、下模座板12和下夹板13；
46.所述脚垫11起垫高作用，用于使该冲压模的合模高度在冲床的闭合高度范围内，以及保证夹模器有足够的安放空间；
47.所述下模座12用于承受冲压力及用于下夹板13、脚垫11和导向机构的安装；
48.所述下夹板13顶面向下凹陷形成有型腔，所述型腔包括用于设置可拆卸组件的第一夹持槽、设置固定组件的定位槽，以及靠近所述第三冲裁垫板开设的滑槽17；所述下夹板13用于可拆卸组件进行拆装，应对不同板形可将各个工序进行拆分设计、加工的优势还在于易于维修和保养、加工便捷、降低对加工设备的要求。
49.进一步的，所述固定组件对称至少设有一组，所述固定组件包括弹簧18、固定销19和滑块20；
50.所述滑块20通过固定销19与所述下模座板12连接，所述弹簧18套设在固定销19上，所述弹簧20一端与下模座板12相抵触设置，另一端与滑块20相抵触设置；
51.其中，所述滑块20通过弹簧18滑动设在定位槽内，所述滑块25靠近所述可拆卸组件一侧设有用于卡设双极板胚料的卡槽21，所述卡槽21用于进一步固定双极板胚料的位置，同时防止双极板胚料发生弹跳。
52.进一步的，所述冲孔垫板6、第一冲裁垫板7和第三冲裁垫板10上均开设有分别与所述司筒顶针1、冲裁凸模2和断料凸模5相适配的第一落料通孔22；
53.所述下模座板12上开设有与所述落料通孔22相连通的第二落料通孔23，所述第二落料通孔23与第一落料通孔22形状相同，所述第二落料通孔23的尺寸大于第一落料通孔22设置；所述第二落料通孔23作为第一落料通孔22的清理通道，有利于模具冲压力的扩散，同时根据需要，加强模具局部的承受能力。
54.具体的，如图2和图3所示，所述上模组件包括从上到下依次设置的上模座板26、挡板27、上夹板28、导向板29和压料板30；
55.所述上模座板26用于承受冲压力及用于挡板27、上夹板28、导向板29、压料板30和导向机构的安装；
56.所述挡板27用于承受可拆卸组件在运动过程中的冲击力；
57.所述上夹板28上开设有用于设置所述冲子组件的第二夹持槽，所述上夹板28用于对可拆卸组件进行夹持定位，所述冲子组件依次穿过上夹板28、导向板29和压料板30设置；
58.所述导向板29用于在保证在压力装置的一次行程即上模组件的一次行程中，对所述冲子组件进到导向校正的作用，避免出现误差；
59.所述压料板30用于防止双极板胚料移动和弹跳。
60.进一步的，所述上夹板28上可拆卸地设置有弹性体31，所述弹性体31沿所述冲子组件分布有多个；所述弹性体31裸露端抵触所述导向板29设置；
61.所述弹性体31用于提供初始压边力，所述导向板29在氮气弹簧的作用下使所述压料板30压住双极板胚料，进一步控制材料双极板胚料移动和弹跳；
62.所述弹性体31为优力胶圆柱体、优力胶板、扁线弹簧或氮气弹簧。可以根据不同的需要选用不同材料的弹性体6，如折弯、冲孔时，一般情况下选用普通的扁线弹簧，比如：棕色弹簧，也称为咖啡色弹簧；如果弹簧力不够，就要选氮气弹簧，当然成本要高一点；优力胶圆柱体和优力胶板一般用于拉深模具和整形模具中，其力量比较均衡，多使用在模具接触面积比较大的应用场合，在冲压模具中多用于脱料。
63.具体的，如图1所示，因该冲压模工序较多占地面积较大，因此所述导向机构阵列分布有多个，所述导向机构包括导套34和导柱35，所述导柱35穿过导向板29与导套34活动配合连接，所述导向机构用于在该冲压模安装于冲床时起合模作用，在冲压时起到上下模工作部分的导向作用；
64.所述导套34与下模座板12固定连接，所述导柱35与上模座板26固定连接；
65.所述导向板29上设有套设在所述导柱35上的限位套4，所述限位套4用于固定所述导向板29的位置。
66.进一步的，所述下夹板13远离所述滑槽17一端端设有送料转装置24；所述下模座板12靠近所述滑槽17一端设有出料装置25，所述送料转装置24和出料装置25用于在该冲压模工作时，有效提高双极板的生产效率。
67.采用上述技术方案，双极板胚料可以持续送料，双极板胚料生产不间断连续进行，
可实现大批量生产。而且，多工序冲压，避免了冲压成型中材料内应力集中，工件开裂等隐患，生产成本低，工艺流程简单，具有很高的实用价值。
68.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.氢燃料电池双极板冲压模具，包括上模组件、下模组件和导向机构，其特征在于：所述上模组件上设有冲子组件，冲子组件包括沿加工流程顺次设置的司筒顶针(1)、冲裁凸模(2)、流道成型凸模板(3)和断料凸模(5)；所述下模组件上设有可拆卸组件，可拆卸组件包括设有与司筒顶针(1)相对应设置的冲孔垫板(6)、与冲裁凸模(2)相对应设置的第一冲裁垫板(7)、与流道成型凸模(3)相对应设置的凹模板(8)，以及与断料凸模(5)相对应设置的第三冲裁垫板(10)。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述下模组件包括从下到上依次设置的脚垫(11)、下模座板(12)和下夹板(13)；所述下夹板(13)顶面向下凹陷形成有型腔，所述型腔包括用于设置可拆卸组件的第一夹持槽、设置固定组件的定位槽，以及靠近所述第三冲裁垫板开设的滑槽(17)。3.根据权利要求2所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述固定组件对称至少设有一组，所述固定组件包括弹簧(18)、固定销(19)和滑块(20)；所述滑块(20)通过固定销(19)与所述下模座板(12)连接，所述弹簧(18)套设在固定销(19)上，所述弹簧(20)一端与下模座板(12)相抵触设置，另一端与滑块(20)相抵触设置；其中，所述滑块(20)通过弹簧(18)滑动设在定位槽内，所述滑块(25)靠近所述可拆卸组件一侧设有用于卡设双极板胚料的卡槽(21)。4.根据权利要求2所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述冲孔垫板(6)、第一冲裁垫板(7)和第三冲裁垫板(10)上均开设有分别与所述司筒顶针(1)、冲裁凸模(2)和断料凸模(5)相适配的第一落料通孔(22)；所述下模座板(12)上开设有与所述落料通孔(22)相连通的第二落料通孔(23)，所述第二落料通孔(23)与第一落料通孔(22)形状相同，所述第二落料通孔(23)的尺寸大于第一落料通孔(22)设置。5.根据权利要求2所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述下夹板(13)远离所述滑槽(17)一端端设有送料转装置(24)；所述下模座板(12)靠近所述滑槽(17)一端设有出料装置(25)。6.根据权利要求1所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述上模组件包括从上到下依次设置的上模座板(26)、挡板(27)、上夹板(28)、导向板(29)和压料板(30)；所述上夹板(28)上开设有用于设置所述冲子组件的第二夹持槽；所述冲子组件依次穿过上夹板(28)、导向板(29)和压料板(30)设置。7.根据权利要求6所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述上夹板(28)上可拆卸地设置有弹性体(31)，所述弹性体(31)沿所述冲子组件分布有多个；所述弹性体(31)裸露端抵触所述导向板(29)设置。8.根据权利要求1所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述流道成型凸模板(3)底面凹凸形成与双极板其中一面相适配的第一形成面(32)；所述凹模板(8)顶面凹凸形成与双极板另一面相适配的第二形成面(33)。9.根据权利要求6所述的氢燃料电池双极板冲压模具，其特征在于，所述导向机构阵列分布有多个，所述导向机构包括导套(34)和导柱(35)，所述导柱(35)穿过导向板(29)与导套(34)活动配合连接；所述导套(34)与下模座板(12)固定连接，所述导柱(35)与上模座板(26)固定连接；
所述导向板(29)上设有套设在所述导柱(35)上的限位套(4)。

技术总结
本发明公开了氢燃料电池双极板冲压模具，包括上模组件、下模组件和导向机构，上模组件上设有冲子组件，冲子组件包括沿加工流程顺次设置的司筒顶针、冲裁凸模、流道成型凸模板和断料凸模；下模组件上设有可拆卸组件，可拆卸组件包括设有与司筒顶针相对应设置的冲孔垫板、与冲裁凸模相对应设置的第一冲裁垫板，与流道成型凸模相对应设置的凹模板，以及与断料凸模相对应设置的第三冲裁垫板；双极板胚料可以不间断持续送料，可实现大批量生产，而且多工序冲压，避免了冲压成型中材料内应力集中，工件开裂等隐患，生产成本低，工艺流程简单，具有很高的实用价值。有很高的实用价值。有很高的实用价值。


技术研发人员：朱永明 赵振东 邹宏娟 文少波 芦健 徐翊竣
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/9/23