蓄電池架機械加工前景

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隨著社會的發展，人們對產品的要求也發生了很大變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好。要滿足人們越來越高的要求就必須采用先進的機械制造技術。在機動車的總體設計中，蓄電池架的重要性需引起足夠的重視。

一、機械加工蓄電池架的重要性

蓄電池的結構和質量，運用和維護在其使用壽命中起著決定性的作用，一般汽車蓄電池的使用壽命在2年左右，如果有架，可延長3～4年。車用蓄電池一般有兩種，傳統的鉛酸蓄電池和近些年來剛在國內普及使用的免維護型蓄電池架，免維護蓄電池架具有不需添加任何液體，對接線樁頭、電線和車身腐蝕少，抗過充電能力強，起動電流大，電量儲存時間長，使用使命長等優點，越來越受到廣大消費者的青睞，目前絕大部分轎車都使用免維護蓄電池架。蓄電池架是汽車上的重要部件，它的功能是提供汽車啟動的電能和調整發電機輸出和負荷之間不平衡的狀態。當發動機不工作或轉速較低時，蓄電池架向用電設備供電并減少放電;當用電設備的用電功率大于發電機輸出功率時，蓄電池與發電機攜手并聯向用電設備供電時，蓄電池架可減少電損，供電系統是汽車電器中最關鍵的環節，蓄電池架是其中重要的部件之一，它的質量好壞直接影響了汽車電瓶的使用壽命。在汽車的總體設計中，蓄電池架的重要性往往沒有引起足夠的重視，因而不僅影響了蓄電池的使用壽命，而且還會威脅到駕駛員的身心健康。因此，對蓄電池架的有關問題，有必要進行認真的探討。

二、蓄電池架的加工發展方向

(一)綠色化。綠色制造是通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。通過Alta-ir公司的RADIOSS和OptiStruct對蓄電池機架進行力學性能分析，并對機架進行結構優化分析，增強了機架的力學性能，減少材料的使用，節約了生產成本。蓄電池機架為雙層結構，電池采用雙層單列式放置于電池機架中。模態分析中采用Altair公司的RADIOSS軟件對機架進行分析。機架中所用的部件均采用shell單元模擬;每個蓄電池之間采用軟銅線連接，蓄電池頂部用固定梁壓緊。蓄電池與蓄電池機架連接處，均放置1mm厚的隔震橡膠。由實際測試得出，蓄電池與蓄電池機架之間有滑動，但由于隔震橡膠的摩擦力和蓄電池機架的阻擋，使得滑動很小。因此分析時，蓄電池和蓄電池機架之間做接觸設置，接觸類型為slide。蓄電池機架采用實際振動臺測試，將蓄電池機架按實際安裝方式固定在振動臺上，在機架的頂部、中部和底部及振動臺臺面分別布置加速度傳感器，通過振動臺輸入頻率范圍為0．1～35Hz，振幅為0．15g的白噪聲信號，振動臺激勵機架，得到機架的固有頻率。

(二)虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統，以保證產品設計和產品工藝的合理性，保證產品制造的成功和生產周期，發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。由于蓄電池與蓄電池機架緊密接觸，同時蓄電池之間也沒有縫隙，則在安裝蓄電池后，蓄電池機架的剛度增強。即空蓄電池機架的頻率小于24．74Hz時，安放蓄電池后機架的固有頻率也可以達到6Hz?？招铍姵貦C架的固有頻率達到27Hz，說明蓄電池機架有較大的優化空間，可滿足結構剛度需要的同時減小材料使用量。通過OptiStruct對空蓄電池機架模擬進行尺寸優化，優化的變量為蓄電池機架的材料厚度，優化的目標為使用的材料最少，即體積最小，優化的約束為一階固有頻率值大于25Hz。目前通過使用HyperWorks軟件，對蓄電池機架進行模態分析和優化設計，由仿真結果和實際測試結果對比可得，結果相差較小。通過虛擬設計可得，機架的固有頻率提高，結構的強度增加，減少材料使用32%，使生產廠家在提高機架力學性能的同時又節省了成本機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科，是以提高質量、效益、競爭力為目標，包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。