一种新能源刀片电池壳体用焊接治具的制作方法

1.本发明属于新能源电池加工技术领域，具体涉及一种新能源刀片电池壳体用焊接治具。


背景技术：

2.新能源电池主要应用于动力汽车，因使用环境复杂，对动力电池的安全性能要求就更为严格。电池的外壳是动力电池至关重要的一个部件，起到封装的作用。新能源汽车电池用的刀片电池外壳在加工生产过程中需要用到激光焊接设备，通过激光焊接设备能够对刀片电池外壳的进行焊接加工。现目前通常用一组简单夹具固定刀片电池壳以便进行焊接，前述焊接夹具通常只会将刀片电池壳的两侧进行夹紧固定，焊接固定点较少，而整个刀片电池壳较大，因此固定电池壳效果不佳，加工后的焊接部容易产生缝隙，导致焊接精度不高。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的刀片电池壳体固定效果不佳，加工后的焊接部容易产生缝隙，导致刀片电池壳体加工精度不高的技术问题，本发明提供一种新能源刀片电池壳体用焊接治具。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种新能源刀片电池壳体用焊接治具，用于在刀片电池壳体进行焊接时固定住所述刀片电池壳体，所述刀片电池壳体具有一内部空腔，所述刀片电池壳体的两端分别形成有供所述内部空腔与外界连通的开口，所述刀片电池壳体上位于两端开口之间的一侧面为待焊接的待焊接侧面，包括底座、设于所述底座上并用于定位刀片电池壳体的定位组件以及设于所述底座上并用于紧固所述刀片电池壳体的紧固组件；
6.所述定位组件包括设于所述底座上并具有固定槽的固定座、自所述开口处装入所述刀片电池壳体的内部空腔内并随所述刀片电池壳体一并置于所述固定槽内的模芯组件以及设于所述底座上以能够夹紧所述刀片电池壳体的两相对侧的夹紧机构，所述刀片电池壳体置于所述固定槽内后，所述刀片电池壳体上远离所述固定槽的上侧面为所述待焊接侧面；
7.所述紧固组件包括设于所述底座上并位于固定座横向一侧的第一紧固组以及位于所述固定座横向另一侧并与所述第一紧固组相配合的第二紧固组，所述第一紧固组及第二紧固组向所述固定槽的方向压持所述刀片电池壳体的待焊接侧面，且所述第一紧固组和第二紧固组之间形成有避让空间以便于刀片电池壳体焊接。
8.进一步地，所述固定槽沿所述固定座的长度方向贯通所述固定座，所述固定槽的两侧槽壁上形成有若干个缺口，所述若干个缺口沿所述固定槽的长度方向间隔分布于对应侧槽壁处。
9.进一步地，所述模芯组件形状与所述刀片电池壳体的内部空腔相适配，所述模芯
组件上靠近所述待焊接侧面的上侧面和远离所述待焊接侧面的下侧面均设有导气槽，所述导气槽朝向所述模芯组件内部凹陷且沿所述模芯组件的长度方向布置，所述模芯组件上还设置有导气孔，所述导气孔的里端与所述导气槽连通，外端贯通所述模芯组件。
10.进一步地，所述模芯组件的横向两侧面均形成有与所述刀片电池壳体相接触的若干凹凸定位面。
11.进一步地，所述模芯组件的一端设置有用于分别挡持于所述固定槽的两槽壁第一端外侧的第一定位销，所述第一定位销的上方设有抵接于所述第一紧固组和所述第二紧固组第一端的第二定位销；所述模芯组件的另一端设置有用于分别挡持于所述固定槽的两槽壁第二端外侧的第三定位销，所述第三定位销上方设有抵接于所述第一紧固组和第二紧固组第二端的第四定位销。
12.进一步地，所述夹紧机构包括设于所述固定座横向一侧的第一侧夹持组和设于所述固定座横向另一侧的第二侧夹持组，所述第二侧夹持组具有水平移动的活动端，所述第一侧夹持组与所述活动端相互配合用于将刀片电池壳体夹持定位。
13.进一步地，所述第一侧夹持组包括设于所述固定座横向一侧的第一支架以及自所述第一支架上端向所述固定槽方向延伸形成的夹持部，所述夹持部朝向所述固定槽的一面形成夹持定位面，所述夹持定位面与所述固定槽的对应侧槽壁位于同一平面。
14.进一步地，所述第二侧夹持组包括设于所述固定座横向另一侧第二支架、水平安装于所述第二支架上的侧推气缸以及与所述侧推气缸输出端连接的侧夹块，所述侧夹块朝向靠近刀片电池壳体的方向移动以与所述夹持定位面配合将刀片电池壳体夹持定位。
15.进一步地，所述第一紧固组包括沿所述底座长度方向设置于所述固定座横向一侧外的多个第一紧固座、一一对应地设置于所述第一紧固座上的第一驱动机构以及一一对应地设置于所述第一驱动机构的输出端的第一紧固块，所述第二紧固组包括多个一一与所述第一紧固座相对设置于所述固定座横向另一侧外的第二紧固座、一一对应地设置于所述第二紧固座上的第二驱动机构以及一一对应地设置于所述第二驱动机构的输出端的第二紧固块；所述第一紧固块和第二紧固块能够分别在所述第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下压持所述待焊接侧面，所述第一紧固块和第二紧固块压持于所述待焊接侧面上后形成所述避让空间。
16.进一步地，所述第一紧固块和第二紧固块均具有用于压持所述待焊接侧面的平压部以及压持所述刀片电池壳体的横向一侧的立压部，所述立压部的上端与所述平压部的外端垂直连接；所述第一驱动机构和第二驱动机构均倾斜安装于对应的紧固座的上端，且所述第一驱动机构和第二驱动机构的输出端向所述刀片电池壳体的方向呈斜向下倾斜，当所述第一驱动机构和第二驱动机构驱动所述第一紧固块和第二紧固块向内下方移动以压持所述刀片电池壳体的待焊接面和横向两侧面后，所述第一紧固块和第二紧固块的平压部之间形成所述避让空间。
17.综上所述，本发明新能源刀片电池壳体用焊接治具的有益效果是：一、模芯组件将刀片电池壳体的内部空腔填充，无论刀片电池壳体设计多少固定点位，在固定刀片电池壳体时，有模芯组件在内部的支撑，可以避免施力固定刀片电池壳体时而导致变形的问题。二、刀片电池壳体与凹凸定位面接触的侧面，被第一侧夹持组和第二侧夹持组相配合进行夹持固定，第一紧固组和第二紧固组从垂直方向和水平方向进一步固定，固定面加大、固定
点位多。三、第一模芯上的第一定位销和第二定位销以及第二模芯上的第三定位销和第四定位销分布在开口的外侧定位刀片电池壳体，且第一定位销和第三定位销分别抵持于固定座的两端，能够限制刀片电池壳体在长度方向的移动，加强了对刀片电池壳的限位固定力。四、通过以上固定点位，使得刀片电池壳的内外、长度方向的侧面、宽度方向的侧面以及高度方向的侧面均设计有固定点，刀片电池壳体各个方向均有固定点，固定点位覆盖更广，固定点位更多，固定更牢固后，可以减少焊接部缝隙或者翘起情况的出现，提升焊接加工精度。
附图说明
18.图1为所加工刀片电池壳体的立体结构示意图。
19.图2为本发明提供的一种新能源刀片电池壳体用焊接治具的结构示意图。
20.图3为图2中第一紧固组和第二紧固组呈压持状态的结构示意图。
21.图4为图2中装有刀片电池壳体后的固定状态的结构示意图。
22.图5为图2的侧视图。
23.图6为图5中未安装模芯组件的结构示意图。
24.图7为本发明中固定座的立体结构示意图。
25.图8为本发明中模芯组件的立体结构示意图。
26.图9为本发明中模芯组件安装在刀片电池壳体内的结构示意图。
27.图10为平压部和立压部的结构示意图。
28.附图中各标号的含义为：
29.100-刀片电池壳体；110-内部空腔；120-开口；130-待焊接侧面；131-焊接部；
30.200-底座；210-控制阀；
31.300-定位组件；310-固定座；311-固定槽；312-缺口；320-模芯组件；321-第一模芯；321a-第一定位销；321b-第二定位销；322-第二模芯；322a-第三定位销；322b-第四定位销；323-定位凹槽；324-把手；325-导气孔；326-导气槽；330-夹紧机构；331-第一侧夹持组；331a-第一支架；331b-夹持部；331c-内凹弧面；332-第二侧夹持组；332a-第二支架；332b-侧推气缸；332c-侧夹块；
32.400-紧固组件；410-第一紧固组；411-第一紧固座；412-第一驱动机构；413-第一紧固块；4130-平压部；4131-立压部；4132-抵接缺口；420-第二紧固组；421-第二紧固座；422-第二驱动机构；423-第二紧固块；
具体实施方式
33.下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
34.如图1所示，新能源刀片电池壳体(以下称刀片电池壳体100)具有一内部空腔110，所述刀片电池壳体100的两端分别形成有供所述内部空腔110与外界连通的开口120，所述刀片电池壳体100上位于两端开口120之间的一侧面为待焊接的待焊接侧面130，位于所述待焊接侧面130上的缝隙为需要进行加工的焊接部131。
35.如图2-图6所示，本发明的新能源刀片电池壳体用焊接治具，用于在刀片电池壳体100进行焊接时固定住所述刀片电池壳体100。新能源刀片电池壳体用焊接治具包括底座
200、设于所述底座200上并用于定位刀片电池壳体100的定位组件300以及设于所述底座200上并用于紧固所述刀片电池壳体100的紧固组件400。
36.所述定位组件300包括设于所述底座200上并具有固定槽311的固定座310、自所述开口120处装入新能源刀片电池壳体100的内部空腔110内并随所述刀片电池壳体100一并置于所述固定槽311内的模芯组件320以及设于所述底座200上以能够夹紧所述刀片电池壳体100的两相对侧的夹紧机构330，所述刀片电池壳体100置于所述固定槽311内后，所述刀片电池壳体100上远离所述固定槽311的上侧面为所述待焊接侧面130。
37.如图6及图7所示，所述固定槽311沿所述固定座310的长度方向贯通所述固定座310，所述固定座310的长度与所述刀片电池壳体100的长度一致。所述固定槽311呈由上至下逐渐收拢的敞口状，开口处宽度大于槽底的宽度，取放的端口相对较为开阔，这样的结构更便于取放刀片电池壳体100。所述固定槽311的两侧槽壁上形成有若干个缺口312，若干个缺口312沿所述固定槽311的长度方向间隔分布于对应侧槽壁处。此结构的固定座310优点一在于可以节省固定座310的制作材料；优点二在于减少刀片电池壳体100与固定座310的接触面积，在加工后取出刀片电池壳体100时能够减少与固定座310的摩擦，取出刀片电池壳体100更容易。
38.如图8及图9所示，所述模芯组件320形状与所述刀片电池壳体100的内部空腔110相适配，所述模芯组件320上靠近所述待焊接侧面130的上侧面和远离所述待焊接侧面130的下侧面均设有导气槽326。所述导气槽326朝向所述模芯组件320内部凹陷且沿所述模芯组件320的长度方向布置，所述模芯组件320上还设置有导气孔325，所述导气孔325的里端与所述导气槽326连通，外端贯通所述模芯组件320以连通外部惰性气体。当所述模芯组件320装入所述刀片电池壳体100的内部空腔110中时，所述刀片电池壳体100的待焊接侧面130遮覆于所述导气槽326的开口侧，当焊接刀片电池壳体100时，所述待焊接侧面130上的缝隙作为焊接缝，所述导气槽326中的惰性气体吹入焊接缝处，从而保护焊接部131位，避免焊接部131位与其他物质发生化学反应。模芯组件320两个导气槽326的设计，即使其中一个导气槽326损坏，还可翻转模芯组件320以利用另一导气槽326。
39.所述模芯组件320横向两侧面上分布有若干个向内凹陷的定位凹槽323，定位凹槽323沿模芯组件320侧面的宽度方向间隔布置，每一定位凹槽323沿模芯组件320长度方向贯通。两定位凹槽323之间形成一定位凸面，如此使得所述模芯组件320的横向两侧面均形成与所述刀片电池壳体100相接触的若干凹凸定位面。模芯组件320套装进刀片电池壳体100后，模芯组件320与刀片电池壳体100接触面积最大的两个侧面成为凹凸结构的凹凸定位面，优点在于能够减少刀片电池壳体100与模芯组件320之间的接触面积，减少摩擦，这样可以减小从刀片电池壳体100的开口120处取出模芯组件320时的阻力，使得模芯组件320从刀片电池壳体100的内部空腔110中分离更容易。
40.所述模芯组件320的长度大于所述刀片电池壳体100的长度，所述模芯组件320包括第一模芯321以及通过卡销可拆卸连接于所述第一模芯321一端的第二模芯322，所述第一模芯321远离所述第二模芯322的第一端、所述第二模芯322远离所述第一模芯321的第二端分别设置有把手324。当所述模芯组件320装入所述刀片电池壳体100的内部空腔110内后，所述模芯组件320的两端自刀片电池壳体100的两端开口穿出所述刀片电池壳体100以外露于所述刀片电池壳体100的两端外，所述把手324亦外露于所述刀片电池壳体100的两
端外。
41.所述第一模芯321的第一端设置有两第一定位销321a以及两第二定位销321b，两第一定位销321a设置于第一模芯321的横向两侧面上靠近第一端的位置处，两第二定位销321b分别位于两第一定位销321a上方，两所述第二定位销321b与两所述第一定位销321a均挡持于所述刀片电池壳体100的第一端开口侧。所述第二模芯322的第二端设置有两第三定位销322a以及两第四定位销322b，两第二定位销322a设置于第二模芯322的横向两侧面上靠近第二端的位置处，两第四定位销322b分别位于两第三定位销322a上方，两所述第四定位销322b与两所述第三定位销322a均挡持于所述刀片电池壳体100的第二端开口侧。在安装模芯组件320时，首先将第一模芯321自所述刀片电池壳体100的第一端开口装入所述内部空腔110，所述第一模芯321两侧面的第一定位销321a和第二定位销321b挡于所述刀片电池壳体110的第一端开口外侧，然后将所述第二模芯322自所述刀片电池壳体100的第二端开口装入所述内部空腔110并与第一模芯321卡接，所述第二模芯322两侧面的第三定位销322a和第四定位销322b挡于所述刀片电池壳体110的第二端开口外侧。如此，两第一定位销321a、两第二定位销321b、两第三定位销322a和两第四定位销322b即从长度方向对所述刀片电池壳体100进行限位，所述模芯组件321的上侧面和下侧面抵于所述内部腔体110的上腔壁和下腔壁，从而对刀片电池壳体100的高度方向进行限位。在使所述模芯组件320和所述刀片电池壳体100一并装入所述固定槽311中后，两所述第一定位销321a和两所述第三定位销322a分别抵于所述固定槽311两槽壁的外端面，如此使得所述刀片电池壳体100在长度方向被固定于所述固定槽311中，所述刀片电池壳体100宽度方向通过夹紧机构330进行夹紧定位，所述刀片电池壳体100的高度方向通过紧固组件400进行紧固。本方案中，通过第一定位销321a和第二定位销322a对刀片电池壳体100进行长度方向限位，使第一模芯321和第二模芯322通过卡钉卡接，保证第一模芯321和第二模芯322顺利、快捷装入所述刀片电池壳体100的内部空腔110，同时也方便第一模芯321和第二模芯322顺利、快捷拆卸。
42.所述夹紧机构330包括设于所述固定座310横向一侧的第一侧夹持组331和设于所述固定座310横向另一侧的第二侧夹持组332。所述第一侧夹持组331包括设于所述固定座310横向一侧的第一支架331a以及自所述第一支架331a上端向所述固定槽311方向延伸形成的夹持部331b，所述夹持部331b朝向所述固定槽311的一面形成夹持定位面，所述夹持定位面与所述固定槽311的对应侧槽壁位于同一平面。夹持部331b下方设有向内凹弧面331c用于避让固定座310，当刀片电池壳体100被置于固定槽311后，这样的夹持部331b可以快速的在刀片电池壳100的侧面给予支撑，便于与活动端配合夹持刀片电池壳体100。
43.所述第二侧夹持组332具有水平移动的活动端，所述第一侧夹持组311与所述活动端相互配合用于将刀片电池壳体100夹持定位。所述第二侧夹持组332包括设于所述固定座310横向另一侧第二支架332a、水平安装于所述第二支架332a上的侧推气缸332b以及与所述侧推气缸332b输出端连接的侧夹块332c，所述侧夹块332作为水平移动的活动端，其朝向靠近刀片电池壳体100的方向水平移动以与所述夹持部331b配合将刀片电池壳体100夹持定位。侧推气缸332b控制侧夹块332c靠近夹持部331b便将刀片电池壳体100两个侧面固定，而侧夹块332c向远离刀片电池壳体100的方向移动，可顺利从固定槽311内取下刀片电池壳体。
44.底座200上设有至少两个控制阀210，其中一个控制阀210控制第二侧夹持组332的
活动端的启动或者关闭，另一个控制阀210用于控制紧固组件400的启动或者关闭。
45.如图2及图3所示，所述紧固组件400包括设于所述底座200上并位于固定座310横向一侧的第一紧固组410以及位于所述固定座310横向另一侧并与所述第一紧固组410相配合的第二紧固组420，所述第一紧固组410及第二紧固组420向所述固定槽311的方向压持所述刀片电池壳体100的待焊接侧面130，且所述第一紧固组410和第二紧固组420之间形成有避让空间以便于刀片电池壳体100的焊接部131在此空间内进行焊接。
46.所述第一紧固组410包括沿所述底座200长度方向设置于所述固定座310横向一侧外的多个第一紧固座411、一一对应地设置于所述第一紧固座411上的第一驱动机构412以及一一对应地设置于所述第一驱动机构412的输出端的第一紧固块413。所述第二紧固组420包括多个一一与所述第一紧固座411相对设置于所述固定座310横向另一侧外的第二紧固座421、一一对应地设置于所述第二紧固座421上的第二驱动机构422以及一一对应地设置于所述第二驱动机构422的输出端的第二紧固块423。所述第一紧固块413和第二紧固块423能够分别在所述第一驱动机构412和第二驱动机构422的驱动下压持所述待焊接侧面130，所述第一紧固块413和第二紧固块423压持于所述待焊接侧面130上后形成所述避让空间。
47.如图10所示，所述第一紧固块413和第二紧固块423均具有用于压持所述待焊接侧面130的平压部4130以及压持所述刀片电池壳体100的横向一侧的立压部4131，所述立压部4131的上端与所述平压部4130的外端垂直连接。所述第一驱动机构412和第二驱动机构422均倾斜安装于对应的紧固座的上端，且所述第一驱动机构412和第二驱动机构422的输出端向所述刀片电池壳体100的方向呈斜向下倾斜。当所述第一驱动机构412和第二驱动机构422驱动所述第一紧固块413和第二紧固块423向内下方移动以压持所述刀片电池壳体100的待焊接面和横向两侧面后，所述第一紧固块413和第二紧固块423的平压部4130之间形成所述避让空间。
48.第一驱动机构412和第二驱动机构422也可通过控制进行控制启动或者关闭，驱动第一驱动机构412和第二驱动机构422后，所有第一紧固块413的平压部4130和立压部4131在焊接部131的一侧压持住刀片电池壳体100，所有第二紧固块423上的平压部4130和立压部4131在焊接部131的另一侧压持住刀片电池壳体100。为了加强固定强度，所有第一紧固块413是呈首尾相抵的状态沿着焊接部131长度方向布置，对应的第二紧固块423也是按照上述方式排布。第一紧固块413和第二紧固块423结构对称，其中所有第一紧固块413中位于第一端和第二端的两个第一紧固块413以及对应位置的两个第二紧固块423上均开设有用于避让所述第二定位销321b和第四定位销322b的第避让缺口4132。
49.本发明新能源刀片电池壳体用焊接治具的工作原理如下：首先，将模芯组件320装入进刀片电池壳体100内部空腔110内，使第一定位销321a、第二定位销321b、第三定位销322a以及第四定位销322b挡于所述刀片电池壳体100的两端开口外侧以从长度方向对所述刀片电池壳体100定位；然后，将装有模芯组件320的刀片电池壳体100置于固定槽311内，其中刀片电池壳体100的一侧侧面与第一侧夹持组331相抵，形成侧面基准定位，然后使第二侧夹持组332的侧夹块332c移动至与刀片电池壳体100的另一侧面，从而与夹持部331a配合将刀片电池壳体100的两侧侧面夹持固定；最后，使第一驱动机构411和第二驱动机构412分别驱动第一紧固块413和第二紧固块423向斜下方移动，从而使第一紧固块413和第二紧固
块423的平压部4130和立压部4131压持于刀片电池壳体100的上侧面和横向两侧面上，以此从刀片电池壳体100的长度方向、宽度方向及高度方向固定刀片电池壳体100，使焊接时刀片电池壳体100的位置固定，避免焊接处因固定不牢固而产生翘起或者有缝隙的问题，提高了焊接质量，提高产品良品率。
50.本发明新能源刀片电池壳体用焊接治具具有以下有益效果：一、模芯组件320将刀片电池壳体的内部空腔填充，无论刀片电池壳体设计多少固定点位，在固定刀片电池壳体时，有模芯组件320在内部的支撑，可以避免施力固定刀片电池壳体时而导致变形的问题。二、刀片电池壳体与凹凸定位面接触的侧面，第一侧夹持组331和第二侧夹持组332相配合进行夹持固定，被第一紧固组410和第二紧固组420从垂直方向和水平方向进一步固定，固定面加大、固定点位多。三、第一模芯上321的第一定位销321a和第二定位销321b，以及第二模芯322上的第三定位销322a和第四定位销322b分布在开口的外侧定位刀片电池壳体，且第一定位销321a和第三定位销322a分别抵持于固定座310的两端，能够限制刀片电池壳体在长度方向的移动，加强了对刀片电池壳的限位固定力。四、通过以上固定点位，使得刀片电池壳的内外、长度方向的侧面、宽度方向的侧面以及高度方向的侧面均设计有固定点，刀片电池壳体各个方向均有固定点，固定点位覆盖更广，固定点位更多，固定更牢固后，可以减少焊接部131缝隙或者翘起情况的出现，提升焊接加工精度。
51.以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。