圆柱形锂离子电池壳体电子束焊接用的工装的制作方法

本发明产生源自于空间用锂离子电池的焊接生产需要，属于电子束焊接技术领域，特别是涉及一种圆柱形锂离子电池壳体电子束焊接用的工装。

背景技术：

目前，对于空间卫星上使用的国产圆柱形锂离子蓄电池，电池壳体上有两道焊缝，一条是壳体与壳盖之间的环缝，另一条是壳体与壳底之间的端面圆形焊缝，两条焊缝的位置对称，均采用电子束焊接来进行封装，通过电子束焊接形成的焊缝质量较高，其气密性和力学性能优异，能够达到航天级要求。

在这两条焊缝的近缝区，都有熔点较低的热敏感电池组件，如绝缘组件和电池隔膜等。首先，为防止焊接时的热量对内部组件产生热损伤，需要相应的焊接工装来进行散热，普通的民品电池的焊接工装无法保证良好的接触散热。其次，电子束焊接的束斑很小，对于被焊工件的尺寸配合精度要求较高，相应的对焊接工装的定位精度要求也较高，普通的焊接工装定位精度不够。并且电子束焊接是在真空环境中进行的，这就要求焊接工装要有相应的排气措施，以保证焊接时的真空度，普通焊接工装不具备该功能。此外，保证焊接质量的同时，要提高焊接效率，两道焊缝通过一次抽真空全部焊完是最佳选择，同时要保证两端焊缝的一致性，这也需要特殊设计的焊接工装来保证。因此，普通的焊接工装无法满足生产要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种圆柱形锂离子电池壳体电子束焊接用的工装，该圆柱形锂离子电池壳体电子束焊接用的工装具有稳定的支撑性能、定位精度高、装卸快速方便的特点，并且可以实现一次抽真空焊接六道端面焊缝电子束焊接。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种圆柱形锂离子电池壳体电子束焊接用的工装，至少包括：

矩形结构的支架面板(1)，在所述支架面板(1)上开设有多个放置锂离子电池的圆孔；在所述圆孔的侧边设置有顶丝(11)；

“口”字形结构的底部支架(7)；所述底部支架(7)与支架面板(1)相互平行；在所述底部支架(7)内固定连接有底板(10)，在所述底板(10)上固定安装有驱动支架面板(1)实现升降运动的丝杠；

在所述支架面板(1)和底部支架(7)之间设置有升降光轴(2)；所述升降光轴(2)的一端与底部支架(7)固定连接，所述升降光轴(2)的另一端通过光轴支架(3)与支架面板(1)连接。

作为优选，本发明为解决上述技术问题，还采用了如下附加技术特征：

进一步：所述丝杠为t型丝杠。

进一步：所述丝杠包括丝杠主体(8)、套接于丝杠主体(8)外壁的丝杠套筒(9)；所述丝杠主体(8)通过丝杠螺母(5)与支架面板(1)的下表面连接。

进一步：所述底板(10)由不锈钢材料制成。

进一步：所述底板(10)的厚度为10mm。

进一步：所述丝杠套筒(9)由铝合金制成。

进一步：在所述圆孔内套接有支撑环。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、装配精度高。支架面板保证了从工作台到各个轴向散热工装的同轴度，从而保证了各个工位电池壳体的同轴度，进而保证了装夹后端面焊缝的最高点处于同一水平高度，使电子束焊接工艺的一致性得到保障

2.装散热效果好。具有轴向散热工装平面和支架面板紧密贴合，且工装与支架之间接触面积较大、贴合度较好，从而保证散效果；

3.产品合格率高.上述两个优点决定了使用该工装焊接电池的合格率高；

4.工作效率高。支架可以同时搭配六套径向散热工装，且工装与支架之间采用螺帽设计方便操作，端面焊工装支架工装装夹简单，保证了工装整体装夹的便捷性；同时，可实现一次抽真空焊接六道环焊缝，提高了工作效率。

5.适用性强。工装具备排气通道，且材质均为非磁性材料，符合电子束焊接的特殊需要，同时更适用于其他焊接方法，具备专用性和通用性。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构图；

图2是本发明优选实施例的局部结构图，主要用于显示去除支架面板后的结构；

图3是本发明优选实施例的主视图；

图4是本发明优选实施例的左视图

图5是本发明优选实施例的俯视图；

其中：1、支架面板；2、升降光轴；3、光轴支架；4、t型丝杠；5、丝杠螺母；6：结构支撑杆；7、底部支架；8、丝杠主体；9、丝杠套筒；10、底板；11、顶丝。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图5，一种圆柱形锂离子电池壳体电子束焊接用的工装，包括：

矩形结构的支架面板1，在所述支架面板1上开设有多个放置锂离子电池的圆孔；在所述圆孔的侧边设置有顶丝11；

“口”字形结构的底部支架7；所述底部支架7与支架面板1相互平行；在所述底部支架7内固定连接有底板10，在所述底板10上固定安装有驱动支架面板1实现升降运动的丝杠；

在所述支架面板1和底部支架7之间设置有升降光轴2；所述升降光轴2的一端与底部支架7固定连接，所述升降光轴2的另一端通过光轴支架3与支架面板1连接。

在上述优选实施例中，丝杠选择的是t型丝杠4，该t型丝杠4包括丝杠主体8、套接于丝杠主体8外壁的丝杠套筒9；所述丝杠主体8通过丝杠螺母5与支架面板1的下表面连接。

在所述支架面板1和底部支架7之间还设置有结构支撑杆6；在所述圆孔内套接有支撑环(也称为卡环)。

在本优选实施例中：电池端面焊接支撑工装有六工位，在不用替换主体结构的同时只要更换卡环就可以实现现有的各个尺寸的电池端面焊接需要同时A面有顶丝搭配各个尺寸卡环可以方便的实现电池的顶死功能有效的限制了电池的轴向和径向的窜动。其次底座带有地脚定位孔配合六角螺钉和T型螺母可以有效的固定在工作台上且同时兼顾升降台功能，升降范围达到175mm至285mm，在尺寸范围内可以实现无极升降，如果配合端面焊散热工装或者焊盘散热工装还可以进一步提高工作高度。

在上述优选实施例中：支架面板1由铝合金6061构成，支架面板1整体为框架结构，其通过4根升降光轴2和光轴支架3以及中部的t型丝杠4和丝杠螺母5可实现无极升降功能；4根升降光轴2与光轴支架3依靠螺钉实现工作台的横向窜动，而t型丝杠4和丝杠螺母5则限制了工作台径向窜动，此设计保证了工作台升降后稳定可靠，工作台的光轴支架3与结构支撑杆6，结构支撑杆6与4条底部支架7连接，全部采用了榫槽内嵌加螺杆链接的连接方式，双保险有效保证了支架的绝对稳定，t型螺母4的丝杠主体8嵌在丝杠套筒9上，丝杠套筒9由6061铝合金构成，丝杠套筒9通过螺钉加销钉的方式固定在一块不锈钢底板10上，螺钉加销钉既保证了定位的准确又可以有效防止套筒因为旋转而带来的扭力，由此底板10也采用了一块10mm厚的304不锈钢制成，底座10同时又和4条底部结构支撑杆6链接，有效的承载了大部分的支撑力，不锈钢底板10经过结构的设计优化有效的节省了材料，既保证了结构的强度同时也提供了紧固地脚的功能性通过t型螺母就可以连接到电子束焊焊机的工作台上，中作太的主体除了底板所有结构性部件全部使用铝合金结构，在满足所需要的强度下尽量减轻工装的重量是主要的设计思路。

本发明的使用过程为：

装夹径向散热工装，即断面焊接散热工装，挑选适合该电池外径尺寸的卡环并安装到散热工装的非焊接端面一端。

六个工位的安装步骤相同，此处以一直径径向散热工装图3为例，具体步骤如下：

1)先将端面焊工装支架通过t形螺母固定在电子书焊机的工作台上并调整好水平位置通过六角螺钉或者手拧螺钉拧紧。

2)打开散热工装。拧松压紧螺帽，以小螺栓组件为轴将压紧螺栓扳开，将径向散热套沿着合页轴翻开；

3)放入电池。第一坡口朝向电池盖，将电池放入径向散热套中，控制第一坡口外沿与电池盖一端焊缝的距离为2mm～3mm，同时使其半圆周弧面完全贴合，将径向散热套沿着合页轴扣上，此时电池完全嵌入径向散热工装当中，保证散热工装与电池壳体没有相对滑动趋势。

4)将对应直径的卡环安装到散热工装的非焊接端面的一端并压紧使其紧密贴合在散热工装之上。

5)通过选装手拧螺母达到将散热工装固定在焊接支架的焊接工位上。

6)准备焊接。

打开电子束焊机调编程整好需要焊接端面的圆弧半径，沿端面焊缝调整好相对位置，确认电池和工装整体夹持稳定、保证水平度，抽真空准备焊接。

焊接时，端面焊缝是以圆柱形壳体中心轴线为轴匀速旋转的，通过电池外部分的散热工装链接支架部分散热，一个工位焊接完毕后然再通过移动电子枪或者移动工作台来焊接另外一条焊缝。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。