電池極片載切機(jī)設(shè)計【全套含CAD圖紙】
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CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
開題報告
設(shè)計題目: 電池極片載切機(jī)設(shè)計
學(xué)生姓名: 李巖
學(xué)院名稱: 長春工程學(xué)院國際教育學(xué)院
專業(yè)名稱: 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班級名稱: 機(jī)制1646班
學(xué) 號: 1622421601
指導(dǎo)教師: 楊威
教師職稱: 講師
學(xué) 歷: 研究生
2020年3月 13日
1、課題論證
1.1課題研究的目的與意義
伴隨著新能源汽車的不斷發(fā)展,作為新能源汽車產(chǎn)品中最重要的部件—鋰離子電池的需求量也越來越大,當(dāng)前動力電池的生產(chǎn)工藝還沒有較為成熟的技術(shù),在可靠性、連續(xù)化、一致性、無污染等方面生產(chǎn)工藝正在不斷升級,其中最為關(guān)鍵的技術(shù)是正負(fù)極片的制備,它決定了電池質(zhì)量。
所以此次設(shè)計的目的是在于在實際的生產(chǎn)中制造一款能自動上料,傳送,切削,下料的自動化設(shè)備,以解決電池極片制備裁切時會產(chǎn)生的一些問題。
本次畢業(yè)設(shè)計要求學(xué)生能夠熟練運(yùn)用 2D 軟件(AutoCAD)或 3D 軟件進(jìn)行上料機(jī)構(gòu)設(shè)計、送料機(jī)構(gòu)設(shè)計、裁切機(jī)構(gòu)設(shè)計、下料機(jī)構(gòu)設(shè)計及氣動元件設(shè)計,通過本設(shè)計可以掌握非標(biāo)生產(chǎn)裝備的設(shè)計過程。
此外,在設(shè)計中可培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,獨立分析和解決實際工程問題的能力,使學(xué)生在、編寫技術(shù)文件、查閱文獻(xiàn)和三維設(shè)計軟件應(yīng)用能力方面受到一次綜合訓(xùn)練,最終達(dá)到畢業(yè)要求所要求達(dá)到的能力。
1.2文獻(xiàn)綜述(相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀)
1、電池極片載切機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前,鋰離子電池極片裁切工藝主要采用以下三種:
(1)圓盤剪分切,(2)模具沖切,(3)激光切割。
我們此次研究的方向傾向于模具沖切,所以只介紹模具沖切這種電池極片的裁切工藝。
鋰離子電池極片的模切工藝又分為兩種:
(1)木板刀模沖切,鋒利的刀刃安裝在木板上,一定壓力作用下將刀刃切開極片。這種工藝模具簡單,成本低,但是沖切品質(zhì)不易控制,目前逐步被淘汰。
(2)五金模具沖切,利用沖頭和下刀模極小的間隙對極片進(jìn)行裁切,如圖2所示。涂層顆粒通過粘結(jié)劑連接在一起,在沖切工藝過程中,在應(yīng)力作用下涂層顆粒之間剝離,金屬箔材發(fā)生塑形應(yīng)變,達(dá)到斷裂強(qiáng)度之后產(chǎn)生裂紋,裂紋擴(kuò)展分離,金屬箔材斷裂分離過程如圖3所示。金屬材料沖切件的斷面分為4個部分:塌角、剪切帶、斷裂帶和毛刺。斷面的剪切帶越寬,塌角及毛刺高度越小,沖切件的斷面質(zhì)量也就越高。
2、電池極片載切機(jī)的發(fā)展趨勢
(1)電池極片制造設(shè)備近年來發(fā)展異常迅速,發(fā)展方向基本上是專用化、全自動和高精度三個方面。
具體可歸為以下幾點:
1、將電池的制造工藝技術(shù)、參數(shù)融入到設(shè)備的設(shè)計和制造之中,使設(shè)備真正成為保障電池生產(chǎn)廠獨特工藝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的專機(jī)。
2、由于動力電池制造過程中電池極片的產(chǎn)量很大,對極片生產(chǎn)設(shè)備的自動化和高效率提出了更高的要求。
3、由于動力電池多為成組使用,電池一致性要求高,對電池極片制造設(shè)備的使用穩(wěn)定性和精度要求更高,投料后保證極片產(chǎn)品的批次穩(wěn)定性。
4、對設(shè)備設(shè)計的安全性、防爆性能和三廢排放將有更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
5、在更換電池規(guī)格時,設(shè)備應(yīng)便于調(diào)整,同時,便于維修和維護(hù)。
1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進(jìn)度安排等
1、設(shè)計內(nèi)容:
課題來源于與吉林省德力材料工程有限公司合作研發(fā)的電池極片載切機(jī)工裝項目。目前鋰離子電池的需求量越來越大,其中最為關(guān)鍵的技術(shù)是正負(fù)極片的制備,它決定了電池質(zhì)量。傳統(tǒng)的生產(chǎn)是采用木板刀模沖切,極片的邊緣會產(chǎn)生毛刺,對電池的安全性造成影響.所以在實際的生產(chǎn)中需要一款能自動上料,傳送,切削,下料的自動化設(shè)備,以解決電池極片制備裁切時會產(chǎn)生的這些問題。
參考的待加工產(chǎn)品零件圖
2、設(shè)計要求:
2A正極片參數(shù)為:320×120×2mm
電池極片載切機(jī)需要滿足的主要技術(shù)參數(shù)如下:
1.電源:單相AC220V/50HZ
2.氣壓源:≥0.6MPa
3.設(shè)備尺寸(L×W×H):980×700×1300mm
4.沖切精度:±0.1mm
5.沖切速度:3.0片/min
6.毛刺:〈0.01m
3、 總體方案設(shè)計:
為了滿足以上的設(shè)計要求,我采用了主要由送料機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)、裁切模具等幾部分組成的電池極片載切機(jī)。送料主要有1.吸盤裝置吸起電池2.吸盤將電池放到傳送帶上3.電池被傳送到裁切模具上等以上幾個步驟,通過更加細(xì)致的設(shè)計使系統(tǒng)更加的簡單可靠。上料機(jī)構(gòu)則采用感應(yīng)器和絲杠螺桿配合使用來實現(xiàn)上料過程的準(zhǔn)確性和即時性。裁切模具采用了氣缸、滑桿和導(dǎo)柱配合來實現(xiàn)下刀的精準(zhǔn)定位以及刀具撤離時的及時,不會使刀具磨損過快。
參考的電池極片載切機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖
4、技術(shù)路線;
(1)明確設(shè)計任務(wù),收集有關(guān)資料。
(2)電池極片載切機(jī)傳動方案制定。
(3)載切機(jī)上下料移動機(jī)構(gòu)方案制定。
(4)驅(qū)動系統(tǒng)選型。
(5)三維建模,校驗、修改并完善。
(6)撰寫畢業(yè)設(shè)計論文,完成技術(shù)圖紙。
5. 進(jìn)度計劃
時間
設(shè)計任務(wù)及要求
第1周
分析、查閱資料,熟悉設(shè)備技術(shù)要求、背景,學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)知識,做好前期準(zhǔn)備工作。
第2周
撰寫開題報告 和外文翻譯。準(zhǔn)備開題報告答辯PPT
第3-4周
總體方案設(shè)計,方案草圖繪制,并進(jìn)行電池極片載切機(jī)設(shè)計的有關(guān)切削力計算,對電池極片載切機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,確定總體尺寸。完成電機(jī)等外購件型號初選。
第5周
繪制電池極片載切機(jī)結(jié)構(gòu)草圖,計算并校核有關(guān)尺寸。
第6-8周
三維設(shè)計 氣動和電控設(shè)計
第9周
三維設(shè)計,繪制一張A0的裝配圖。
第10周
二維工程圖設(shè)計,手繪一張A1的圖。計算機(jī)3張A0的零件圖。
第11周
檢查設(shè)計,撰寫說明書,修改設(shè)計圖紙。
第12周
整理編寫設(shè)計說明書,交指導(dǎo)老師審定,制作答辯提綱,設(shè)計定稿,打印,準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯。
第13周
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計答辯。
1.4 注意存在的問題
(1) 、傳統(tǒng)刀模沖壓過程中會對極片引入機(jī)械應(yīng)力,產(chǎn)生毛刺、掉粉和露白等一系列安全問題。
(2)、刀模易磨損,需要定期打磨或者更換,影響連續(xù)性生產(chǎn)。
(3)、對非標(biāo)產(chǎn)品設(shè)計不了解。
(4)、考慮到極板型號不同,送料裝置進(jìn)給距離需要調(diào)整,吸盤吸力的大小也需要調(diào)整。能滿足加工不同的電池極板。
1.5 參考文獻(xiàn)
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2、答辯組論證結(jié)論
(1)方案可行,技術(shù)路線清晰 □ (2)方案可行,技術(shù)路線基本清晰 □
(3)方案基本可行,技術(shù)路線不很清晰 □ (4)方案和技術(shù)路線不很清晰 □
(5)方案和技術(shù)路線不清晰 □
3、指導(dǎo)教師意見: 教研室主任意見:
指導(dǎo)教師(簽名): 教研室主任(簽名):
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