铝合金液冷板高效精密冲压成形装置及其工作方法

权利要求

1.一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置，其特征在于，包括底座(1)、模具组件、温控系统和辅助支撑机构，所述底座(1)顶部安装有滑轨(2)，所述滑轨(2)上设置有可沿其移动的滑块(3)，所述滑块(3)顶部固定连接有所述模具组件，所述模具组件包括上模(4)和下模(5)，所述上模(4)通过液压缸(6)与所述底座(1)顶部的支架连接，所述下模(5)固定安装在所述滑块(3)顶部，所述上模(4)和所述下模(5)之间设置有成型腔(7)，所述成型腔(7)内壁嵌设有若干个微型气囊(8)，所述微型气囊(8)通过气管与外部气源连通，所述下模(5)底部开设有冷却通道(9)，所述冷却通道(9)通过管道与所述温控系统的循环泵(14)连接。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置，其特征在于，所述模具组件内设置有压力传感器(10)和温度传感器(11)，所述压力传感器(10)安装在所述上模(4)内壁，用于实时监测所述成型腔(7)内的压力变化，所述温度传感器(11)嵌设在所述下模(5)内壁，用于检测所述成型腔(7)内的温度分布。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置，其特征在于，所述温控系统包括冷却液箱(12)、加热器(13)和循环泵(14)，所述冷却液箱(12)通过管道与所述下模(5)底部的冷却通道(9)连通，所述加热器(13)安装在所述冷却液箱(12)内，用于调节冷却液的温度。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置，其特征在于，所述辅助支撑机构包括支撑杆(15)和调节螺栓(16)，所述支撑杆(15)一端与所述滑块(3)顶部铰接，另一端与所述下模(5)底部的支撑座(17)连接，所述调节螺栓(16)贯穿所述支撑杆(15)并与所述支撑座(17)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置，其特征在于，所述模具组件内还设置有流道成型单元，所述流道成型单元包括若干个可伸缩的成型柱(18)，所述成型柱(18)嵌设在所述下模(5)内壁，并通过弹簧(19)与所述下模(5)连接，所述成型柱(18)顶部设置有密封垫(20)，所述密封垫(20)与所述成型腔(7)内壁贴合，防止冷却液泄漏，所述成型柱(18)底部通过连杆与驱动电机(21)连接，所述驱动电机(21)安装在所述滑块(3)内部。

6.一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置的工作方法，其特征在于，该工作方法的具体操作步骤如下：步骤一：将待加工的铝合金板材放置在所述下模(5)顶部，启动所述液压缸(6)带动所述上模(4)向下移动，直至所述上模(4)与所述下模(5)闭合形成所述成型腔(7)，在闭合过程中，所述压力传感器(10)实时监测所述成型腔(7)内的压力变化，并将数据传输至控制系统，所述控制系统根据压力数据调整所述液压缸(6)的输出力;步骤二：启动所述温控系统，所述冷却液箱(12)内的冷却液通过所述循环泵(14)输送至所述下模(5)底部的冷却通道(9)，同时所述加热器(13)根据所述温度传感器(11)反馈的数据调节冷却液的温度，在冷却液循环过程中，所述微型气囊(8)通过气管充气膨胀，对所述成型腔(7)内的铝合金板材施加均匀的压力;步骤三：启动所述驱动电机(21)，所述驱动电机(21)通过连杆带动所述成型柱(18)向上伸出，所述成型柱(18)顶部的密封垫(20)与铝合金板材接触，形成液冷板内部的流道结构;步骤四：完成流道成型后，所述液压缸(6)带动所述上模(4)向上移动，打开所述成型腔(7)，旋转所述调节螺栓(16)带动所述支撑杆(15)调整所述下模(5)的高度，以便取出加工完成的液冷板;步骤五：对加工完成的液冷板进行质量检测，若检测结果不符合要求，则通过所述控制系统调整所述液压缸(6)的输出力、所述温控系统的冷却液温度以及所述驱动电机(21)的运行参数，重新进行加工。

7.根据权利要求6所述的一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置的工作方法，其特征在于，所述步骤一中，所述液压缸(6)的输出力调整范围由所述控制系统预设为特定数值区间。

8.根据权利要求6所述的一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置的工作方法，其特征在于，所述步骤二中，所述冷却液的温度调节范围由所述加热器(13)根据所述温度传感器(11)反馈的数据动态调整。

9.根据权利要求6所述的一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置的工作方法，其特征在于，所述步骤三中，所述弹簧(19)对所述成型柱(18)施加的预紧力值由所述驱动电机(21)的运行参数决定。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于金属材料加工与成形技术领域，具体为一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置及其工作方法。

背景技术

[0002]随着新能源汽车和动力电池技术的快速发展，液冷板作为动力电池热管理系统中的关键部件，其高效精密的冲压成形技术成为研究热点。然而，现有的冲压成形装置和技术在应用于铝合金液冷板时，仍存在诸多不足，尤其是在成形精度、冷却性能优化以及复杂结构件的加工效率方面，难以完全满足动力电池系统对高效散热和轻量化的需求。

[0003]经检索，公开了公开号为CN105358269B的一种“冲压成形方法及冲压成形装置”，公开日期为2017年10月20日。该专利通过两阶段成形工序实现对外侧凸缘部和内侧凸缘部的精确控制，并通过一次冲压完成最终成形。然而，该技术方案主要针对普通金属板材的冲压成形，在应用于铝合金材料时，由于铝合金具有较低的强度和较高的延展性，容易在成形过程中产生局部变形或翘曲现象。此外，该装置未考虑液冷板内部流道结构的特殊性，难以满足液冷板对高精度流道形状的要求，且缺乏对成形过程中温度场分布的控制，可能导致成形后产品出现残余应力或尺寸偏差。

[0004]经检索，公开了公开号为CN101370603B的一种“冲压成形装置及冲压成形方法”，公开日期为2011年12月28日。该专利通过设置应变量测量单元和应变量控制单元，实现了对冲压过程中模具应变量的实时监测与控制，从而改善成形品表面质量和形状冻结性。然而，该技术方案主要关注于冲压过程中的应变控制，未涉及液冷板内部冷却通道的成形需求。对于铝合金液冷板而言，其复杂的内部流道结构需要更高的成形精度和表面光洁度，而该装置无法有效解决液冷板内部流道成形过程中可能出现的塌陷或堵塞问题。此外，该方案缺乏对冲压模具冷却性能的优化设计，难以满足液冷板高效散热的工艺要求。

[0005]上述问题表明，现有的冲压成形装置和技术在应用于铝合金液冷板时，在成形精度、复杂流道结构的加工能力以及冷却性能优化等方面仍存在显著不足。因此，本发明提供一种“铝合金液冷板高效精密冲压成形装置及其工作方法”，旨在通过优化模具设计、引入精密温控系统以及改进成形工艺，提升液冷板的成形精度和生产效率，同时满足动力电池系统对高效散热和轻量化的需求。

发明内容

[0006]本发明解决的问题在于提供一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置及其工作方法，解决了现有技术在应用于动力电池液冷板时存在的成形精度不足、内部流道结构塌陷或堵塞以及冷却性能优化能力有限的技术问题。现有的冲压成形装置和技术难以满足铝合金液冷板对高精度流道形状的要求，且缺乏对成形过程中温度场分布的有效控制，容易导致产品出现残余应力或尺寸偏差。此外，现有技术未充分考虑液冷板复杂内部流道的加工需求，较难实现高效散热和轻量化的目标。

[0007]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置，包括底座、模具组件、温控系统和辅助支撑机构。底座顶部安装有滑轨，滑轨上设置有可沿其移动的滑块，滑块顶部固定连接有模具组件。模具组件包括上模和下模，上模通过液压缸与底座顶部的支架连接，下模固定安装在滑块顶部。上模和下模之间设置有成型腔，成型腔内壁嵌设有若干个微型气囊，微型气囊通过气管与外部气源连通。下模底部开设有冷却通道，冷却通道通过管道与温控系统的循环泵连接。

[0008]模具组件内设置有压力传感器和温度传感器，压力传感器安装在上模内壁，用于实时监测成型腔内的压力变化;温度传感器嵌设在下模内壁，用于检测成型腔内的温度分布。温控系统包括冷却液箱、加热器和循环泵，冷却液箱通过管道与下模底部的冷却通道连通，加热器安装在冷却液箱内，用于调节冷却液的温度。

[0009]辅助支撑机构包括支撑杆和调节螺栓，支撑杆一端与滑块顶部铰接，另一端与下模底部的支撑座连接，调节螺栓贯穿支撑杆并与支撑座螺纹连接。支撑杆通过调节螺栓实现对下模的高度调整，以适应不同厚度的液冷板加工需求。

[0010]模具组件内还设置有流道成型单元，流道成型单元包括若干个可伸缩的成型柱，成型柱嵌设在下模内壁，并通过弹簧与下模连接。成型柱顶部设置有密封垫，密封垫与成型腔内壁贴合，防止冷却液泄漏。成型柱底部通过连杆与驱动电机连接，驱动电机安装在滑块内部，用于控制成型柱的伸缩动作。

[0011]一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置的工作方法，该工作方法的具体操作步骤如下：

步骤一：将待加工的铝合金板材放置在下模顶部，启动液压缸带动上模向下移动，直至上模与下模闭合形成成型腔。在闭合过程中，压力传感器实时监测成型腔内的压力变化，并将数据传输至控制系统，控制系统根据压力数据调整液压缸的输出力，确保成型腔内的压力保持在设定范围内。

[0012]步骤二：启动温控系统，冷却液箱内的冷却液通过循环泵输送至下模底部的冷却通道，同时加热器根据温度传感器反馈的数据调节冷却液的温度，使成型腔内的温度分布均匀。在冷却液循环过程中，微型气囊通过气管充气膨胀，对成型腔内的铝合金板材施加均匀的压力，防止板材在成形过程中产生局部变形或翘曲现象。

[0013]步骤三：启动驱动电机，驱动电机通过连杆带动成型柱向上伸出，成型柱顶部的密封垫与铝合金板材接触，形成液冷板内部的流道结构。在流道成型过程中，弹簧对成型柱施加一定的预紧力，确保成型柱与铝合金板材之间的紧密贴合，避免流道出现塌陷或堵塞现象。

[0014]步骤四：完成流道成型后，液压缸带动上模向上移动，打开成型腔。此时，调节螺栓旋转带动支撑杆调整下模的高度，以便取出加工完成的液冷板。在取出过程中，微型气囊通过气管排气收缩，释放对铝合金板材的压力，便于液冷板的顺利脱模。

[0015]步骤五：对加工完成的液冷板进行质量检测，检测内容包括流道的形状精度、表面光洁度以及整体尺寸偏差。若检测结果符合要求，则进入下一加工工序;若检测结果不符合要求，则通过控制系统调整液压缸的输出力、温控系统的冷却液温度以及驱动电机的运行参数，重新进行加工。

[0016]本发明通过引入微型气囊和温控系统，实现了对成型腔内压力和温度的精确控制，有效防止了铝合金板材在成形过程中产生局部变形或翘曲现象。同时，流道成型单元的设计确保了液冷板内部流道结构的高精度成形，避免了流道塌陷或堵塞问题的发生。此外，辅助支撑机构的设置提高了装置的适应性，能够满足不同厚度液冷板的加工需求。

附图说明

[0017]图1为本发明的整体结构示意图。

[0018]图2为本发明的仰视立体结构示意图。

[0019]图3为本发明的侧视剖切结构示意图。

[0020]图4为本发明的主视剖切结构示意图。

[0021]附图标记如下:1、底座;2、滑轨;3、滑块;4、上模;5、下模;6、液压缸;7、成型腔;8、微型气囊;9、冷却通道;10、压力传感器;11、温度传感器;12、冷却液箱;13、加热器;14、循环泵;15、支撑杆;16、调节螺栓;17、支撑座;18、成型柱;19、弹簧;20、密封垫;21、驱动电机。

具体实施方式

[0022]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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023]下面给出具体实施例。

[0024]本发明提供了一种铝合金液冷板高效精密冲压成形装置及其工作方法，其具体实施方式结合附图进行详细说明。如图1所示，该装置包括底座1、模具组件、温控系统和辅助支撑机构，各部件之间的连接关系及位置关系如下所述。底座1顶部安装有滑轨2，滑轨2上设置有滑块3，滑块3能够沿滑轨2移动，滑块3顶部固定连接有模具组件。模具组件由上模4和下模5组成，上模4通过液压缸6与底座1顶部的支架连接，下模5固定安装在滑块3顶部。上模4和下模5之间形成成型腔7，成型腔7内壁嵌设有若干个微型气囊8，微型气囊8通过气管与外部气源连通。下模5底部开设有冷却通道9，冷却通道9通过管道与温控系统的循环泵14连接。

[0025]模具组件内部设置有压力传感器10和温度传感器11，压力传感器10安装在上模4内壁，用于实时监测成型腔7内的压力变化，温度传感器11嵌设在下模5内壁，用于检测成型腔7内的温度分布。温控系统包括冷却液箱12、加热器13和循环泵14，冷却液箱12通过管道与下模5底部的冷却通道9连通，加热器13安装在冷却液箱12内，用于调节冷却液的温度。辅助支撑机构包括支撑杆15和调节螺栓16，支撑杆15一端与滑块3顶部铰接，另一端与下模5底部的支撑座17连接，调节螺栓16贯穿支撑杆15并与支撑座17螺纹连接。支撑杆15通过调节螺栓16实现对下模5的高度调整，以适应不同厚度的液冷板加工需求。

[0026]模具组件内还设置有流道成型单元，流道成型单元包括若干个可伸缩的成型柱18，成型柱18嵌设在下模5内壁，并通过弹簧19与下模5连接。成型柱18顶部设置有密封垫20，密封垫20与成型腔7内壁贴合，防止冷却液泄漏。成型柱18底部通过连杆与驱动电机21连接，驱动电机21安装在滑块3内部，用于控制成型柱18的伸缩动作。上述零部件之间的连接关系及位置关系确保了装置的整体结构稳定性和功能性。

[0027]在实际操作过程中，首先将待加工的铝合金板材放置在下模5顶部，启动液压缸6带动上模4向下移动，直至上模4与下模5闭合形成成型腔7。在此过程中，压力传感器10实时监测成型腔7内的压力变化，并将数据传输至控制系统，控制系统根据压力数据调整液压缸6的输出力，确保成型腔7内的压力保持在设定范围内。随后启动温控系统，冷却液箱12内的冷却液通过循环泵14输送至下模5底部的冷却通道9，同时加热器13根据温度传感器11反馈的数据调节冷却液的温度，使成型腔7内的温度分布均匀。在冷却液循环过程中，微型气囊8通过气管充气膨胀，对成型腔7内的铝合金板材施加均匀的压力，避免板材在成形过程中产生局部变形或翘曲现象。

[0028]接下来启动驱动电机21，驱动电机21通过连杆带动成型柱18向上伸出，成型柱18顶部的密封垫20与铝合金板材接触，形成液冷板内部的流道结构。在流道成型过程中，弹簧19对成型柱18施加一定的预紧力，确保成型柱18与铝合金板材之间的紧密贴合，避免流道出现塌陷或堵塞现象。完成流道成型后，液压缸6带动上模4向上移动，打开成型腔7。此时，旋转调节螺栓16带动支撑杆15调整下模5的高度，以便取出加工完成的液冷板。在取出过程中，微型气囊8通过气管排气收缩，释放对铝合金板材的压力，便于液冷板的顺利脱模。

[0029]最后对加工完成的液冷板进行质量检测，检测内容包括流道的形状精度、表面光洁度以及整体尺寸偏差。若检测结果符合要求，则进入下一加工工序;若检测结果不符合要求，则通过控制系统调整液压缸6的输出力、温控系统的冷却液温度以及驱动电机21的运行参数，重新进行加工。上述步骤中，各个零部件之间的配合关系及运行原理确保了装置的高效性和精确性。

[0030]在实际应用中，该装置可用于动力电池液冷板的高效精密加工。例如，在新能源汽车领域，液冷板作为电池热管理系统的重要组成部分，其内部流道结构的精度直接影响冷却性能。通过本装置的微型气囊8和温控系统，可以实现对成型腔7内压力和温度的精确控制，有效防止铝合金板材在成形过程中产生局部变形或翘曲现象。同时，流道成型单元的设计确保了液冷板内部流道结构的高精度成形，避免了流道塌陷或堵塞问题的发生。此外，辅助支撑机构的设置提高了装置的适应性，能够满足不同厚度液冷板的加工需求，从而实现高效散热和轻量化的目标。

[0031]在具体实施过程中，装置的各个零部件均采用高强度材料制造，以确保其在高压和高温环境下的稳定性。例如，上模4和下模5采用耐高温合金钢制成，微型气囊8选用耐腐蚀橡胶材料，冷却通道9内壁涂覆防腐涂层，以延长装置的使用寿命。此外，驱动电机21采用伺服电机，能够实现对成型柱18伸缩动作的精确控制，从而进一步提高流道成型的精度。通过上述设计，本装置能够在实际生产中实现高效、稳定的运行，满足铝合金液冷板的精密加工需求。为了更好地使本技术领域的有关人员充分理解并实现本发明，以下结合一个具体应用场景对本发明的具体实施原理进一步补充说明。

[0032]在新能源汽车动力电池液冷板的加工过程中，首先将待加工的铝合金板材放置于下模5顶部。启动液压缸6，液压缸6推动上模4沿滑轨2方向向下移动，直至上模4与下模5闭合形成成型腔7。在此过程中，压力传感器10实时监测成型腔7内的压力变化，并将数据传输至控制系统。控制系统根据压力传感器10反馈的数据动态调整液压缸6的输出力，确保成型腔7内的压力维持在设定范围内。这一过程通过精确的压力控制，避免了铝合金板材因受力不均而产生局部变形或翘曲现象，从而提升了成形精度。

[0033]随后启动温控系统，冷却液箱12内的冷却液经循环泵14输送至下模5底部的冷却通道9。加热器13根据温度传感器11反馈的温度数据调节冷却液的温度，使成型腔7内的温度分布保持均匀。在冷却液循环过程中，微型气囊8通过气管充气膨胀，对成型腔7内的铝合金板材施加均匀的压力。微型气囊8的设计能够有效补偿铝合金材料在成形过程中因延展性较高而导致的应力集中问题，同时防止板材在复杂流道结构成形时出现塌陷或翘曲现象。此外，冷却通道9内壁涂覆的防腐涂层以及耐高温合金钢制成的上模4和下模5，确保了装置在高压和高温环境下的长期稳定性。

[0034]接下来启动驱动电机21，驱动电机21通过连杆带动成型柱18向上伸出。成型柱18顶部的密封垫20与铝合金板材接触，形成液冷板内部的流道结构。在流道成型过程中，弹簧19对成型柱18施加一定的预紧力，确保成型柱18与铝合金板材之间的紧密贴合。这种设计有效避免了流道在成形过程中可能出现的塌陷或堵塞问题。同时，驱动电机21采用伺服电机，能够实现对成型柱18伸缩动作的精确控制，从而进一步提高流道成型的精度。成型柱18的可伸缩设计还使得装置能够适应不同规格液冷板的加工需求，增强了装置的通用性。

[0035]完成流道成型后，液压缸6带动上模4向上移动，打开成型腔7。此时，旋转调节螺栓16带动支撑杆15调整下模5的高度，以便取出加工完成的液冷板。在取出过程中，微型气囊8通过气管排气收缩，释放对铝合金板材的压力，便于液冷板的顺利脱模。辅助支撑机构的设计通过支撑杆15和调节螺栓16的配合，实现了对下模5高度的灵活调整，从而满足不同厚度液冷板的加工需求。这一功能显著提高了装置的适应性，使其能够广泛应用于多种规格液冷板的高效加工。

[0036]最后对加工完成的液冷板进行质量检测，检测内容包括流道的形状精度、表面光洁度以及整体尺寸偏差。若检测结果不符合要求，则通过控制系统调整液压缸6的输出力、温控系统的冷却液温度以及驱动电机21的运行参数，重新进行加工。这一闭环控制机制确保了加工过程的高效性和精确性，同时大幅降低了废品率。

[0037]通过上述步骤，本装置在实际应用中能够实现对铝合金液冷板的高效精密加工。例如，在新能源汽车动力电池热管理系统中，液冷板内部流道结构的精度直接影响冷却性能。本装置通过微型气囊8和温控系统的协同作用，实现了对成型腔7内压力和温度的精确控制，有效防止了铝合金板材在成形过程中产生局部变形或翘曲现象。同时，流道成型单元的设计确保了液冷板内部流道结构的高精度成形，避免了流道塌陷或堵塞问题的发生。此外，辅助支撑机构的设置提高了装置的适应性，能够满足不同厚度液冷板的加工需求，从而实现高效散热和轻量化的目标。

[0038]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

说明书附图(4)