蓄电池架机械加工前景

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随着社会的发展，人们对产品的要求也发生了很大变化，要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好。要满足人们越来越高的要求就必须采用先进的机械制造技术。在机动车的总体设计中，蓄电池架的重要性需引起足够的重视。

一、机械加工蓄电池架的重要性

蓄电池的结构和质量，运用和维护在其使用寿命中起着决定性的作用，一般汽车蓄电池的使用寿命在2年左右，如果有架，可延长3～4年。车用蓄电池一般有两种，传统的铅酸蓄电池和近些年来刚在国内普及使用的免维护型蓄电池架，免维护蓄电池架具有不需添加任何液体，对接线桩头、电线和车身腐蚀少，抗过充电能力强，起动电流大，电量储存时间长，使用使命长等优点，越来越受到广大消费者的青睐，目前绝大部分轿车都使用免维护蓄电池架。蓄电池架是汽车上的重要部件，它的功能是提供汽车启动的电能和调整发电机输出和负荷之间不平衡的状态。当发动机不工作或转速较低时，蓄电池架向用电设备供电并减少放电;当用电设备的用电功率大于发电机输出功率时，蓄电池与发电机携手并联向用电设备供电时，蓄电池架可减少电损，供电系统是汽车电器中最关键的环节，蓄电池架是其中重要的部件之一，它的质量好坏直接影响了汽车电瓶的使用寿命。在汽车的总体设计中，蓄电池架的重要性往往没有引起足够的重视，因而不仅影响了蓄电池的使用寿命，而且还会威胁到驾驶员的身心健康。因此，对蓄电池架的有关问题，有必要进行认真的探讨。

二、蓄电池架的加工发展方向

(一)绿色化。绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。通过Alta-ir公司的RADIOSS和OptiStruct对蓄电池机架进行力学性能分析，并对机架进行结构优化分析，增强了机架的力学性能，减少材料的使用，节约了生产成本。蓄电池机架为双层结构，电池采用双层单列式放置于电池机架中。模态分析中采用Altair公司的RADIOSS软件对机架进行分析。机架中所用的部件均采用shell单元模拟;每个蓄电池之间采用软铜线连接，蓄电池顶部用固定梁压紧。蓄电池与蓄电池机架连接处，均放置1mm厚的隔震橡胶。由实际测试得出，蓄电池与蓄电池机架之间有滑动，但由于隔震橡胶的摩擦力和蓄电池机架的阻挡，使得滑动很小。因此分析时，蓄电池和蓄电池机架之间做接触设置，接触类型为slide。蓄电池机架采用实际振动台测试，将蓄电池机架按实际安装方式固定在振动台上，在机架的顶部、中部和底部及振动台台面分别布置加速度传感器，通过振动台输入频率范围为0．1～35Hz，振幅为0．15g的白噪声信号，振动台激励机架，得到机架的固有频率。

(二)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。由于蓄电池与蓄电池机架紧密接触，同时蓄电池之间也没有缝隙，则在安装蓄电池后，蓄电池机架的刚度增强。即空蓄电池机架的频率小于24．74Hz时，安放蓄电池后机架的固有频率也可以达到6Hz。空蓄电池机架的固有频率达到27Hz，说明蓄电池机架有较大的优化空间，可满足结构刚度需要的同时减小材料使用量。通过OptiStruct对空蓄电池机架模拟进行尺寸优化，优化的变量为蓄电池机架的材料厚度，优化的目标为使用的材料最少，即体积最小，优化的约束为一阶固有频率值大于25Hz。目前通过使用HyperWorks软件，对蓄电池机架进行模态分析和优化设计，由仿真结果和实际测试结果对比可得，结果相差较小。通过虚拟设计可得，机架的固有频率提高，结构的强度增加，减少材料使用32%，使生产厂家在提高机架力学性能的同时又节省了成本机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。