本发明属于薄板成形技术领域，具体涉及一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法。
背景技术：
随着科技的发展，对新能源的需求越来越迫切。氢燃料电池作为一种前景非常广阔的新能源，利用氢气和氧气反应生成水，低污染甚至零污染，符合绿色发展的需求。氢能源汽车就是氢燃料电池的理想应用范例，是未来汽车发展的方向之一。
双极板作为氢燃料电池中的重要部件，双极板的制造和发展影响着氢燃料电池的应用。氢燃料电池在车辆的应用中，由于车辆的空间有限，需要氢燃料电池具有高能量密度的要求，高续航能力要求。这就需要双极板的厚度非常薄，对双极板的制造提出了极高的要求。
薄板的成形制造有许多难点，比如板料平面应变区的极限应变低，加工过程中容易开裂；薄板加工过程中，板料容易起皱，使板料破裂；薄板在加工过程中形状和尺寸精度较难到达要求，因此双极板的成形质量很难得到准确控制。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法，双极板成形质量好，效率高，生产成本低。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，其特征在于，包括均与机床连接的上模和下模；
双极板由压边圈通过螺栓固定在下模上表面，以备冲压；
所述上模下表面和下模上表面设有与冲压双极板相对应的凹槽；
所述的下模内部包含一个气腔，用于储存气体、保持气压；
所述的气腔通过下模的进出气孔与外部气源相连；
所述的气腔壁上部设有气孔；
上模和下模在气腔气压与机床控制下，实现双极板冲压。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的装置还包括位于压块槽中和下模槽中的橡胶圈；
每个橡胶圈分为上下两部分，上下两部分橡胶圈中夹着双极板，使双极板在加工过程中受力均匀。
上述的进出气孔、气孔和气腔的大小按照一定比例。
上述的气孔与下模上表面形状中的凹槽处相连；
气孔中由多孔陶瓷填充，让气体在气孔中均匀缓慢运动。
一种基于正负压辅助成形的双极板制造方法，包括如下步骤：
步骤一、将上模和下模与机床连接好；
将进出气孔与外部气源相连；
将待加工的双极板通过压边圈与螺栓，固定在下模上表面；
步骤二、外部气源给气腔中施加负压，使双极板紧贴下模上表面；
启动机床，上模下表面缓慢冲压双极板；
步骤三、在上模冲压双极板的停留过程中，将气腔中的负压转变为正压，并让上模保持停留；
步骤四、使气腔中的气压回归平常气压，抬高上模，待上模停止运动后，取出冲压过后的双极板。
上述的步骤一安装双极板时，双极板和下模上表面凹槽贴合。
上述的步骤三中，气腔保持正压和上模保持冲压保留，直到下模凹槽中残余的气体充分和气腔中气体接触，将冲压时凹槽中的残余气体与正压气体一起随进出气孔排出，让冲压成形的质量好。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法，使得双极板加工过程中板料回弹现象降低，成形精度高，加工过程简单，易于推广并实现自动化。同时，加工过程不受双极板的尺寸限制，在缩短生产周期、减少生产成本的同时有助于推动燃料电池的进步和推广。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明装置的工作示意图；
图3是本发明方法双极板制造过程图。
其中的附图标记为1-上模，2-压边圈，3-橡胶圈，4-气孔，5-气腔，6-双极板，7-多孔陶瓷，8-下模，9-进出气孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
参见图1-2，本发明的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，包括均与机床连接的上模1和下模8；
双极板6由压边圈2通过螺栓固定在下模8上表面，以备冲压；
所述上模1下表面和下模8上表面设有与冲压双极板6相对应的凹槽；
所述的下模8内部包含一个气腔5，用于储存气体、保持气压；
所述的气腔5通过下模8的进出气孔9与外部气源相连；
所述的气腔5壁上部设有气孔4；
上模1和下模8在气腔5气压与机床控制下，实现双极板6冲压。
实施例中，所述装置还包括位于压块槽中和下模槽中的橡胶圈3；
每个橡胶圈3分为上下两部分，上下两部分橡胶圈3中夹着双极板6，使双极板6在加工过程中受力均匀。
实施例中，所述的进出气孔9、气孔4和气腔5的大小按照一定比例。
实施例中，所述的气腔5密闭性和强度应满足要求；
所述气孔4与下模8上表面形状中的凹槽处相连；
气孔4中由多孔陶瓷7填充，让气体在气孔4中均匀缓慢运动。
参见图3，一种基于正负压辅助成形的双极板制造方法，包括如下步骤：
步骤一、将上模1和下模8与机床连接好；
将进出气孔9与外部气源相连；
将待加工的双极板6通过压边圈2与螺栓，固定在下模8上表面；
步骤二、外部气源给气腔5中施加负压，使双极板6紧贴下模8上表面；
启动机床，上模1下表面缓慢冲压双极板6；
步骤三、在上模1冲压双极板6的停留过程中，将气腔5中的负压转变为正压，并让上模1保持停留时间长一些；
步骤四、使气腔5中的气压回归平常气压，一段时间后，抬高上模1，待上模1停止运动后，取出冲压过后的双极板6。
实施例中，在步骤一安装双极板6时，双极板6和下模8上表面凹槽贴合。
实施例中，在步骤三中，气腔5保持正压和上模1保持冲压保留，直到下模8凹槽中残余的气体充分和气腔5中气体接触，将冲压时凹槽中的残余气体与正压气体一起随进出气孔9排出，让冲压成形的质量好。
本发明所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置和方法，使得双极板加工过程中板料回弹现象降低，成形精度高，加工过程简单，易于推广并实现自动化。同时，加工过程不受双极板的尺寸限制，在缩短生产周期、减少生产成本的同时有助于推动燃料电池的进步和推广。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
1.一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，其特征在于，包括均与机床连接的上模(1)和下模(8)；
双极板(6)由压边圈(2)通过螺栓固定在下模(8)上表面，以备冲压；
所述上模(1)下表面和下模(8)上表面设有与冲压双极板(6)相对应的凹槽；
所述的下模(8)内部包含一个气腔(5)，用于储存气体、保持气压；
所述的气腔(5)通过下模(8)的进出气孔(9)与外部气源相连；
所述的气腔(5)壁上部设有气孔(4)；
上模(1)和下模(8)在气腔(5)气压与机床控制下，实现双极板(6)冲压。
2.根据权利要求1所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，其特征在于，所述装置还包括位于压块槽中和下模槽中的橡胶圈(3)；
每个橡胶圈(3)分为上下两部分，上下两部分橡胶圈(3)中夹着双极板(6)，使双极板(6)在加工过程中受力均匀。
3.根据权利要求1所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，其特征在于，所述的进出气孔(9)、气孔(4)和气腔(5)的大小按照一定比例。
4.根据权利要求1所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置，其特征在于，所述气孔(4)与下模(8)上表面形状中的凹槽处相连；
气孔(4)中由多孔陶瓷(7)填充，让气体在气孔(4)中均匀缓慢运动。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造装置的双极板制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将上模(1)和下模(8)与机床连接好；
将进出气孔(9)与外部气源相连；
将待加工的双极板(6)通过压边圈(2)与螺栓，固定在下模(8)上表面；
步骤二、外部气源给气腔(5)中施加负压，使双极板(6)紧贴下模(8)上表面；
启动机床，上模(1)下表面缓慢冲压双极板(6)；
步骤三、在上模(1)冲压双极板(6)的停留过程中，将气腔(5)中的负压转变为正压，并让上模(1)保持停留；
步骤四、使气腔(5)中的气压回归平常气压，抬高上模(1)，待上模(1)停止运动后，取出冲压过后的双极板(6)。
6.根据权利要求5所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造方法，其特征在于：在步骤一安装双极板(6)时，双极板(6)和下模(8)上表面凹槽贴合。
7.根据权利要求5所述的一种基于正负压辅助成形的双极板制造方法，其特征在于：在步骤三中，气腔(5)保持正压和上模(1)保持冲压保留，直到下模(8)凹槽中残余的气体充分和气腔(5)中气体接触，将冲压时凹槽中的残余气体与正压气体一起随进出气孔(9)排出，让冲压成形的质量好。
技术总结