【文章內(nèi)容簡介】 ，制約著我國 Li/MnO2電池加工業(yè)的發(fā)展 : 制造加工技術(shù)的落后。四川成都華西機(jī)械設(shè)備研究所由國家立項(xiàng)，開發(fā)了一套 Li/MnO2 電池生產(chǎn)線，率先結(jié) 束了 Li/MnO2 扣式電池生產(chǎn)設(shè)備依賴進(jìn)口的歷史，但是由于整條生產(chǎn)線以傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備為主，生產(chǎn)率較低，自動化程度不高，產(chǎn)品質(zhì)量不夠理想，不能滿足國內(nèi)企業(yè)“創(chuàng)名牌、爭效益”開拓國際市場的需求和愿望，加之開發(fā)設(shè)計(jì)成本預(yù)算不合理，造成產(chǎn)品價(jià)格一直居高不下，至今未能打開國內(nèi) Li/MnO2電池自動化設(shè)備需求市場。 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的制造加工及自動化技術(shù)已成為 Li/MnO2電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步加快發(fā)展的瓶頸。一般來說，按日產(chǎn) 3 萬只計(jì)算，一條進(jìn)口自動化組裝流水線設(shè)備的價(jià)格約為 1700 萬人民幣。從引進(jìn)的角度看，除了成本過高以外 ，國外的生產(chǎn)流水線也很難適應(yīng)國內(nèi)材料、工藝和配件加工尺寸等具體情況，造成大量資金的投入不能產(chǎn)生預(yù)期效果。所以南孚、雙鹿等國內(nèi)知名電池企業(yè)紛紛投入力量，開發(fā)自己的 Li/MnO2電池自動化設(shè)備，一些專業(yè)的研究院所也在原有的基礎(chǔ)上開始了 Li/MnO2電池設(shè)備的開發(fā)研制。 從機(jī)械制造業(yè)科學(xué)、技術(shù)水平看，我國與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比較，還存在著一定的差距。對于先進(jìn)制造技術(shù)，我國也正在積極認(rèn)真地、系統(tǒng)地進(jìn)行考察和研討，在“八五”期間曾進(jìn)行了局部的研究和實(shí)施，“九五”期間國家己經(jīng)把先進(jìn)制造技術(shù)作為五個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域之一列入科技規(guī)劃， 機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)也把先進(jìn)制造技術(shù)作為“九五”到 2021 年科技發(fā)展的重點(diǎn)。從 Li/MnO2電池加工設(shè)備角度來看，政府也投資進(jìn)行了這方面的研究，但是由于材料、工藝、自動化程度以及價(jià)格等方面的諸多因素的限制，至今未能推廣使用。大部分 Li/MnO2電池生產(chǎn)廠家仍停留在手工作業(yè)或半機(jī)械化的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)效率十分低下，在沒有高技術(shù)含量的制造加工設(shè)備的情況下，無法給予客戶一個(gè)工期迅速、質(zhì)量合格的滿意保證，眼看著大批量的訂單白白流走。 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 總之，為了加快 Li/MnO2電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，盡快趕上世界先進(jìn)水平，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)加工制造設(shè)備的推出就迫在眉睫。但這并非朝夕之間的事情，它需要相關(guān)行業(yè)全 方位各個(gè)層面技術(shù)上的普遍提高，而且僅僅依靠政府的力量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 本課題的研究目的和主要研究內(nèi)容 本課題的研究目的 鋰錳扣式電池、鋰電子二次扣式電池及其他類型扣式電池是最近幾年發(fā)展起來的高新能電池，是國際上升級換代的新產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、文曲星等各種高檔用電器具及電動玩具的普遍使用，使得扣式電池的消費(fèi)市場不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷增加。隨著電池產(chǎn)量和性能的提 高，對扣式電池生產(chǎn)設(shè)備的生存率及自動化程度要求也越來越高。先進(jìn)的制造設(shè)備是增加電池產(chǎn)量、保證電池性能，提高電池品質(zhì)的關(guān)鍵。但是，目前國內(nèi)生產(chǎn)鋰錳扣式電池的廠家，生產(chǎn)過程中的封口工序，多半都采用單個(gè)手工上料封口操作、很少采用機(jī)械或氣液增力缸延時(shí)等自動封口操作。而國外進(jìn)口設(shè)備，投資經(jīng)費(fèi)高，嚴(yán)重增加產(chǎn)品成本。因此提供了一種扣式電池自動封口機(jī)。而本課題鋰錳電池急速雙封口則來自于此。 采用手工、機(jī)械半自動或氣液増力缸封口的方法，電池產(chǎn)品封口質(zhì)量難以保證。在手工、機(jī)械半自動或氣液増力缸封口過程中，外部和人為影響因素較大 ，經(jīng)常出現(xiàn)封口質(zhì)量大批不合格或一致性較差等現(xiàn)象，也無法保證出廠的電池質(zhì)量和性能，是次品電池不可避免地流入市場，損害人民的利益。而采用扣式電池自動化封口機(jī)可以避免以上方式的不足。同時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：封口機(jī)可實(shí)現(xiàn)鋰錳扣式電池、鋰離子二次扣式電池及其他類型扣式電池的封口自動化，具有封口精度高、封口瞬間時(shí)間可控、電池總高和邊高可控，生產(chǎn)效率增加，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等。而扣式電池雙頭自動封口，在保證了電池的性能及質(zhì)量上，還可以提高生產(chǎn)率，增加生產(chǎn)商的利益。 本課題研究的主要內(nèi)容 1） 扣式電池雙頭自動封口機(jī)的基 本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是由一個(gè)機(jī)架組架、上料傳動機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)、精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)、氣缸 連桿増力機(jī)構(gòu)和氣動系統(tǒng) 、液壓缸 連桿増力機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)、 電器控制系統(tǒng)及軟件。其所實(shí)現(xiàn)的雙頭快速封口主要由上下料機(jī)構(gòu)決定，其主要由三個(gè)氣缸 連桿機(jī)構(gòu)統(tǒng)和三個(gè)具有雙圓弧的推動薄片所形成的動力系統(tǒng)，盛放上下料機(jī)構(gòu)的側(cè)立板以及其上的定位裝置和精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)。其運(yùn)行過程為扣式電池在上料傳動機(jī)構(gòu)上運(yùn)行到指定位置，氣動 連桿機(jī)構(gòu)啟動，推動雙圓弧薄片將兩個(gè)電池推到上下料機(jī)構(gòu)上，在固定的定位系統(tǒng)上定位，液壓缸 連桿機(jī)構(gòu)啟動，通過機(jī)天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 架組傳動系統(tǒng)使精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)快速向下運(yùn)動，是電池快速封口，在向上運(yùn)動，回到原來的位置，第二個(gè)氣缸 連桿機(jī)構(gòu)啟動，將兩個(gè)電池推到橫向定位系統(tǒng)上，第三個(gè)氣缸 連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)行，將兩個(gè)電池推到上料傳動機(jī)構(gòu)上運(yùn)到包裝線上。由電器系統(tǒng)和軟件控制的上述氣動和液壓系統(tǒng)，使其連續(xù)不斷的進(jìn)行生產(chǎn)。其中第二和第三氣缸 連桿機(jī)構(gòu)可以同時(shí)啟動，這樣可以節(jié)省時(shí)間提高效率。 架組件包括方形機(jī)架及其地腳，在方形機(jī)架上安裝有下支板、中支板和上支板；在下支板和中支板之間對稱安裝有兩個(gè)支撐筒，支撐筒內(nèi)分別安裝有拉桿，且拉 桿過中支板與上支板連接；在兩個(gè)支撐筒中間，下支板上安裝液壓缸 連桿機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)。在中中支板和上支板之間安裝精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)；在中支板上面安裝著上料傳動機(jī)構(gòu)和上料傳動機(jī)構(gòu)的側(cè)立板，側(cè)立板的中間部位安裝有上下料機(jī)構(gòu)；中支板下面安裝有氣動系統(tǒng)；電器控制系統(tǒng)安裝在所述的方形機(jī)架的右端。 2） 扣式電池雙頭自動封口機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：緊密的排放各種機(jī)構(gòu)節(jié)省空間，將機(jī)構(gòu)的各個(gè)零件打磨，在不影響精度的情況下節(jié)省材料、美觀、安裝方便。改良電器控制統(tǒng)及軟件，使其不斷的進(jìn)行加工并且不互相干涉。 3） 扣式電池雙頭自動封口機(jī)結(jié)構(gòu)的二 維圖是由機(jī)構(gòu)的主視圖、俯視圖、液壓缸 連桿機(jī)構(gòu)的局部視圖，電器控制系統(tǒng)電路圖、氣動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)回路圖。 4） 扣式電池雙頭自動封口機(jī)機(jī)構(gòu)的三維圖包括各個(gè)零件的三維立體圖和由各個(gè)零件裝配所形成的裝配圖組成。 本課題研究有關(guān)的國內(nèi)外研究情況 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，常規(guī)的一些生產(chǎn)方式已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)今的社會發(fā)展需求，而鋰錳扣式電池的封口方式也由手工轉(zhuǎn)換為機(jī)械自動化類型。我國在不斷的設(shè)計(jì)出新的機(jī)器來代替手工制造。我國的一些具有代表性的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)如下： 鵬翔運(yùn)達(dá)生產(chǎn)的鈕扣電池封口機(jī)專用于鈕扣電池封口工序，調(diào)節(jié)安裝方便、封裝美觀、一致性好，適合高等院校和企業(yè)試驗(yàn)線使用。適用電池型號：各類 AG 鈕扣電池、 CR 鈕扣電池 ， LIR 鈕扣電池， 203 2021 等型號，可據(jù)尺寸定制。 惠州市利元亨精密自動化有限公司 設(shè)計(jì)生產(chǎn)的鋰錳扣式電池自動封口機(jī)主要研發(fā)目的為提升扣式電池在各種極端惡劣條件下的實(shí)用性能。經(jīng)過該設(shè)備所產(chǎn)出電池可承受 9次左右高低溫循環(huán)測試而未出現(xiàn)漏液等不良狀況，大幅度改善原有 6 次循環(huán)測試即出現(xiàn)不良的現(xiàn)狀，將產(chǎn)出扣式電池品質(zhì)提升到新的臺階。此設(shè)備更換封口部位模具即可兼容： CR202 CR203 CR2450 及 CR2477 等多種扣式電池產(chǎn)品。 珠海市美爾達(dá)自動化設(shè)備有限公司是以自身對鋰離子電池生產(chǎn)工藝的深入天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 理解， 結(jié)合純熟精湛的現(xiàn)代自動化精密機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)高科技產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)裝備為目標(biāo)產(chǎn)品的高科技公司。 武漢千里馬電源機(jī)械制造有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的鋰離子方型電池自動組裝生產(chǎn)線，其生產(chǎn) 線組成：液壓壓卷芯 → 檢測短路 → 彎曲極耳 → 焊接極耳工作臺 → 自動蓋蓋板 → 檢測短路 → 收集產(chǎn)品。武漢千里馬電源機(jī)械制造有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的SLK 型實(shí)驗(yàn)室用扣式電池封口機(jī)適用于 203 202 2021 等各種型號 .特點(diǎn)：該機(jī)體積小、操作簡單方便，耐用，可放進(jìn)真空手套箱內(nèi)操作。 國外對鋰錳扣式電池自動封口機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)有了高度的發(fā)展，如日本、美國、德國、俄羅斯等一些發(fā)達(dá)國家。由于其扣式電池自動封口機(jī)的價(jià)格比較高，不太適應(yīng)我國的基本國情。致力發(fā)展適應(yīng)我國國情的新的創(chuàng)新產(chǎn)品。 本章小結(jié) 本章簡要分析了世界電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和當(dāng)前國內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了扣式 Li/MnO2電池現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。本章還簡要分析了自動生產(chǎn)線技術(shù)的發(fā)展情況，以及 Li/MnO2電池自動加工技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，針對我國目前技術(shù)裝備落后的實(shí)際情況提出了本課題所要研究的主要目的、主要研究內(nèi)容及國內(nèi)外研究情況。 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第二章 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 扣式電池雙頭自動封口機(jī)的設(shè)想來由 鋰錳扣式電池是最近幾年發(fā)展起來的高興能電池，是國際上升級換代的新產(chǎn)品。因此鋰錳扣式電池的消費(fèi)市場在不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷增加。隨著電池產(chǎn)量和性能的提高，對鋰錳扣式電池生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)率及自動化程度要求也越來越高。先進(jìn)的制造設(shè)備是增加電池產(chǎn)量、包證電池性能，提高電池品質(zhì)的關(guān)鍵。 天津工業(yè)大學(xué)作為天津市的一所重點(diǎn)大學(xué)，機(jī)械行業(yè)的重點(diǎn)國家單位。在鋰錳扣式電池的研究上取得了很大的成果。經(jīng)過工大研究人員的不斷努力，攻克各種難關(guān)，成功的研究出了一條鋰錳扣式電池的自動生產(chǎn)線。打破了我國在扣式電池生產(chǎn)方面的落后，創(chuàng)立了我們自己的品牌。并且廣銷國外，打開了自己的國際市場。 一種扣式電池生產(chǎn)線涉及一種生產(chǎn)制造扣式電池的自動化設(shè)備技術(shù)，具體為一種鋰錳扣式電池、鋰離子二次扣式電池及其他類型扣式電池的扣式電池生產(chǎn)線，國際專利主分類號擬為 11/00 ()。該生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn) 扣式電池裝配的自動化，具有結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，環(huán)保衛(wèi)生，勞動生產(chǎn)率增加，產(chǎn)品質(zhì)量提高，產(chǎn)生成本降低，工人勞動強(qiáng)度減少等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，該生產(chǎn)線采用了人性化的設(shè)計(jì)理念，便于操作人員工作，特別是引入了人機(jī)交互技術(shù)，方便了生產(chǎn)過程中技術(shù)參數(shù)的修改，提高了解決生產(chǎn)問題的速度，便于實(shí)際生產(chǎn)使用，是生產(chǎn)率增加，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 一種扣式電池生產(chǎn)線包括機(jī)架組件、上鋰片機(jī)構(gòu)、剪紙機(jī)構(gòu)、注液機(jī)構(gòu)、上錳片機(jī)構(gòu)、加正極殼機(jī)構(gòu)、封口機(jī)構(gòu)、主傳動機(jī)構(gòu)、氣動控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)以及控制程序。 扣式電池單頭自動封口機(jī)涉及一種生產(chǎn)制造扣式 電池的自動化機(jī)器技術(shù)，具有為一種鋰錳扣式電池、鋰離子二次扣式電池及其他類型扣式電池的扣式電池自動封口機(jī)，國際專利主分類號擬為 2/00 ()。 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)的設(shè)計(jì)理念是來自于扣式電池生產(chǎn)線中的封口機(jī)構(gòu)部分。為了提高生產(chǎn)電池的生產(chǎn)效率，提出了雙頭封口的理念?？凼诫姵仉p頭自動封口機(jī)是在扣式電池單頭封口機(jī)的機(jī)構(gòu)上進(jìn)行改造、創(chuàng)新，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的，創(chuàng)造更多的利益。 扣式電池雙頭自動封口機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析扣式電池雙頭自動封口機(jī)的結(jié) 構(gòu)圖 圖 21 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)的結(jié)構(gòu)圖： 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） （ a） CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)的主視圖 (b) CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)機(jī)構(gòu)的俯視圖 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） (c) CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)機(jī)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)圖 圖 21 為 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)機(jī)構(gòu)的主視圖、俯視圖以及其三維結(jié)構(gòu)圖體現(xiàn)結(jié)構(gòu)左視圖的效果圖，上圖是其結(jié)構(gòu)的裝配圖。其各個(gè)零件的名稱為： （ 1）： 地腳； （ 2）： 方形機(jī)架； （ 3） ：拉桿； （ 4） ：下支板； （ 5） ：支撐筒；（ 6） ：調(diào)節(jié)螺柱； （ 7） ：中支板； （ 8） ：下支座； （ 9） :托板； （ 10） ：滾珠滑套；（ 11）： 圓柱套筒； （ 12） ：緊固螺釘；（ 13）：上支板；（ 14）：緊固螺母；（ 15）：上模；（ 16）：上模固定架； （ 17）： 連接架； （ 18）： 掛鉤； （ 19）： 調(diào)整螺母； （ 20）：定位套； （ 21）： 封口模； （ 22） ：調(diào)整螺紋套； （ 23） ：調(diào)整彈簧； （ 24）： 下模支座；（ 25）： 緊固壓板； （ 26） ：直線圓柱軸承； （ 27） ：液壓缸；（ 28）：緊固板； （ 29）：連接板；（ 30）： 連接螺柱； （ 31） ：側(cè)立板； （ 32） ：主動輪； （ 33） ：氣壓缸； （ 34） ：小軸； （ 35） ：皮帶； （ 36） ：從動輪； （ 37） ：滾動軸承； （ 38） ：螺母； （ 39） ：墊片；（ 40） ：連接螺釘； （ 41） ：上下料推板； （ 42）： 連接支板； （ 43） ：減速電機(jī)； （ 44） ：鍵； （ 45） ：側(cè)立護(hù)板等零件。 簡單的簡述對上圖的結(jié)構(gòu)的分析： CR2032 扣式電池雙頭自動封口機(jī)包括：機(jī)架組件、上料傳動機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)、精密模架封口機(jī)構(gòu)、氣缸 連桿增力機(jī)構(gòu)和氣動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和軟件。 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 機(jī)架組件包括方形機(jī)架及其地腳，方形機(jī)架上安裝有下支板、中支板和上支板；在下支板和中支板之間對稱安裝有兩個(gè)支持筒，支撐筒內(nèi)分別安裝有拉桿，且拉桿穿過中支板和上支板連接；在兩個(gè)支撐筒中間，下支板上安裝有所述氣缸連桿增力機(jī)構(gòu)；在中支板和上支板之間安裝有所述精密模架封口機(jī)構(gòu)；在中支板上面安裝著上料傳動機(jī)構(gòu)和上料傳動機(jī)構(gòu)的冊立板，側(cè)立板的中間部位安裝有