高力应用的装配压力机2017-05-05

大型锂离子电池组由多个单独的电池组成，每个电池包含一对由集电板隔开的紧凑的锂离子粉末颗粒。由锂和其他元素的专有混合物组成，颗粒必须在大小、形状、密度和成分上尽可能相同。任何变化都会对电池的化学和电气性能产生不利影响，并最终缩短电池的寿命。

在它们形成之后，颗粒必须以一种不仅保持其“过程中”特性的方式与收集器连接，还必须创造一个完美平衡的电池，收集器恰好位于颗粒之间。电池平衡几何形状的任何变化都会降低电池寿命和整体质量。

Promess公司的机电装配压力机(EMAPs)在帮助电池制造商应对这些挑战方面发挥了关键作用。这家电池制造商最初使用的是液压机。然而，这些压力机不能为应用程序提供一致的过程控制级别。

清洁也是一个问题。锂粉不会被油或液压油污染。Promess总裁格伦•Nausley表示:“你无法用液压机达到与伺服压力机几乎相同的清洁度。”

电池制造商与Privess应用工程集团密切合作，制定了两步的过程。首先，使用2吨的Emap预制粒料，力精度为±0.5％。接下来，四个34吨送入收集器的颗粒，保持±25微米的位置精度。

“这些粉末必须被压缩到非常高的密度，”Nausley解释说。“我们在一个小颗粒上施加6万到7万磅的力，并在材料愈合的过程中保持这种力。”

EMAP是一种伺服控制，滚珠丝杠驱动的压力机，配有一个测力传感器和一个基于编码器的伺服电机来测量距离。该压力机可以精确地施加力和距离，同时测量功能结果，并将数据反馈到控制系统。软件提供闭环控制，允许100%的过程中差异监测。

电力和位置反馈信号也可以通过压力控制器处理，以提供每个循环的图形“签名”。可以将该签名与已知的良好签名进行比较，以测量颗粒形成过程的一致性。签名还提供了对原材料特性的变化的洞察。例如，如果锂粉的晶粒尺寸或压实特性从批次变化到批次，则在按压操作的签名中可以看出这种差异。

一旦测量和评估，工艺参数可以修改，以适应这些批对批的变化，或粉末可以修改，以匹配原始规格。无论哪种方式，监控时间，力和距离参数的能力，每个冲压行程允许电池制造商有效“克隆”每个颗粒，并确保每个组装符合规格。

大而结实的

组装压力机的应用通常需要小于10吨力。事实上，大多数应用程序的范围为2,000至12,000磅。然而，少量应用用于可充电电池的金属粉末，例如需要非常高的力。

为了满足这一需求，许多压力机供应商现在提供标准型号，具有大开眼界的力输出。例如，Promess提供的伺服压力机最大输出力为18、23、34、56和112吨。Kistler Instrument Corp.提供11吨、23吨和34吨的力输出伺服压力机。施密特技术公司提供了一对最大输出力为11吨和25吨的液压机。白羊座工程有限公司和托克斯Pressotechnik提供多台高压液压机，其中最大的一台能产生高达200吨的力。

这种大型印刷机的应用并不一定是独一无二的。它们可能只是标准压配合应用程序的大版本。

“一种常见的应用是将大销压入用于卡车和拖拉机大传动装置的飞轮，”Nausley说。“这是一个相当标准的压合应用程序;这只是零件的大小是个问题。这些大头针直径可达2至3英寸。飞轮的直径为12英寸。你需要一个非常大的压力配合，因为在那个关节处会产生扭矩。这个尺寸需要足够重，这样别针才不会打滑。这些应用通常在30到40吨之间。”

其他高强度的应用包括将轴管压入差速箱或在球接头周围形成一个金属杯。

同时装配多个部件也需要一个高压力的压力机，即使每个部件单独安装时需要相对较小的力。例如，如果需要5000磅的力
将一个轴套压入一个铸件中，需要20,000磅的力(4 × 5,000)才能同时插入所有四个轴套。

TOX Pressotechnik最近进行了一个应用，一个100吨的压力机被用来同时压装8个螺柱。“不是打八次，而是打一次。一个较小的出版社可能跑得更快，但没有什么可以替代循环一次而不是八次，”Troy Waldherr说，TOX北美销售经理。

Aries Engineering的销售副总裁Michael T. Brieschke建议说，尽管一次性成型或压装多个零件可以节省时间，但工程师应该谨慎处理此类应用。他说:“你要让部件集中在冲压件的中心线周围，以防止侧面负载。”“如果零件之间的距离是1英寸，那就不算太糟。你可以用一只公羊来完成。但是，如果它们相距6、10或12英寸，你最好(单独做每个部分)，降低力度。”

金属穿孔的应用通常需要高强度的压力机，特别是当大孔需要在厚的，硬的材料，如钢铁，或如果多个孔必须同时穿孔。

媒体选择

对于高压压力的应用，工程师有三种技术选择:液压、液压气动和伺服。

液压机可以产生吨力。有些人可以产生超过200吨的力量。然而，液压机不是非常节能的，它们也不适用于诸如医疗装置组件的应用，其不能容忍液压流体的污染。液压机也比其他新闻技术更低。通常需要硬盘停止来控制RAM位置。

液压机将气压机的速度、效率和低成本与液压机的高输出力相结合。液压机由液压缸、油上方空气增强器和油箱组成。在循环的开始，滑枕接近工件在高速，但低的力，在
压缩的空气。一旦RAM接触工件，增强器就是
由一个方向控制阀自动供电。在这一点上，液压动力接管和压力机的全部力量被应用。在循环结束时，滑枕会迅速收缩。

因为它使用压缩空气作为主要动力来源，液压机需要更便宜的管道系统和部件。不需要往油箱里装满大量昂贵的液压油。液压机比纯液压机更轻，更紧凑，更节能。

TOX Pressotechnik的液压机是独一无二的，它有一个伺服控制的动力组件。Waldherr说，该技术使工程师能够以±40微米的精度控制滑枕的位置。

伺服压力机是高强度应用中最昂贵的选择，但它们也是最精确的。“当需要高精度时，机电压力机用于销和轴承插入应用，”Nausley说。“你不可能从按到硬停止。”

灵活性是伺服压力机的另一个优点。“很多高强度的应用都是小批量产品，”Nausley说。“锂离子电池有很多不同的尺寸，这取决于使用它们的产品。每种尺寸可能需要不同的力度。要用液压机做到这一点，你必须不断调整液压。有了全电动印刷机，只要改变程序就行了。”

无论是油气或机电，高压力的压力机本质上只是更大，更强大的版本，低压力的模型。

IRIES Engineering的200吨液压机压力机采用带12英寸孔和1英寸厚壁的圆筒。机器的钢框架设计用于容纳高力。

Brieschke说:“对于高强度的应用，我们会花更多的时间来相应地调整尺寸。”“我们对所有标准压力机的机架都做了3D分析，但在高力模型下，每台压力机的机架都是独一无二的。

“你想确保新闻框架保持屈势到最低限度，”他继续。“在新闻界中的屈曲将在开始之前杀死作业。框架是否能够处理50吨载荷？它可以在五年内处理50吨的负荷吗？调整新闻框架是我们从高强应用开始的地方。“

与伺服压力机，滚柱螺钉往往取代滚珠螺钉高力的应用。根据应用程序的速度要求，一个实质上更大的伺服电机是不必要的。相反，更高的输出力是由更高扭矩的变速箱产生的。

大尺寸和高强度并不一定意味着精度较低。工程师可以利用力和距离监测技术，无论应用需要1000磅或100,000磅的力。

“我们的大型印刷机在运动方面和小型印刷机一样准确。这些巨大的压力机仍能以5到10微米的精度移动，”Nausley说。

“然而，大型新闻界具有更大的装载单元，”他继续。“所以，您将在负载电池的大小成比例地减轻力量测量精度。用10,000磅的压力机力测量比100,000磅的压力机更准确地进行10倍。“