本发明涉及电堆箱体领域，具体涉及一种电堆箱体及其制造方法。
背景技术：
电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成，若干单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。目前，现有电堆箱体多采用螺栓连接前、后、左、右各个侧板和底板，通过在前、后、左、右板侧面加工螺纹孔，在前后左右底板外表面加工沉头孔，装配螺钉实现箱体的装配连接，装配缝隙采用密封胶填充来保证箱体的密封性。
但采用螺钉装配连接的电堆箱体存在以下缺陷：
1、采用螺钉连接的方式，在使用时可能会因震动产生松动；
2、螺栓连接的螺纹缝隙处容易有腐蚀的发生，从而造成连接失效；
3、采用螺钉连接的方式，为保证足够的螺钉连接空间，箱体各板的厚度需要设计的更大，螺钉为钢材制品，重量比同等体积铝合金重，箱体的整体重量大；
4、箱体外部螺钉较多，不美观；
5、箱体内部使用环境复杂，密封胶易老化导致密封性失效。
为解决上述问题，中国专利cn109623129a公开了一种用于密闭箱体结构的搅拌摩擦焊内支撑装置及其焊接工艺。本发明通过焊前在密封箱体端部位置预置可拆装式内支撑装置用于支撑焊接位置，加装箱体端面与支撑位置形成卡接接头作为施焊位置，采用搅拌摩擦焊方式施焊卡接位置，对箱体端面进行密封。施焊结束后控制内支撑装置的组合支撑关节，使支撑关节分离不再具备支撑作用，此时内支撑装置分离成单个组件，组件端面尺寸小于密封箱体的外界连通孔，通过外提拉索逐次将内支撑装置的组件从通孔中取出，最终实现密封箱体结构的端面封焊过程，可适用于密封箱体的端面封焊。
但是，上述专利中公开的焊接工艺需要使用一个需要不断拆装的内支撑装置，该内支撑装置每次拆下时需要将其尺寸调小，安装后又需要将其尺寸调大，所以依赖于人工操作，人工成本高，效率低。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中采用螺钉装配连接具有诸多弊端，且采用焊接工艺需要额外支撑装置成本高和效率低的技术问题，从而提供一种电堆箱体及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种电堆箱体，其包括，底板，以及分别对置的两对侧板；至少一对侧板的两侧边缘具有第一台阶结构；两对侧板的两侧边缘互相卡接，在卡接处具有焊缝；所述侧板的底部边缘具有第二台阶结构，该第二台阶结构分别卡接在所述底板的边缘，在卡接处具有焊缝。
上述电堆箱体中，所述焊缝为搅拌摩擦焊焊缝。
上述电堆箱体中，所述卡接处的焊缝位于箱体的外侧。
上述电堆箱体中，所述底板以及两对侧板分别为铝合金板体。
上述电堆箱体中，两对侧板包括，前板和后板、左侧板和右侧板；其中，前板和后板、左侧板和右侧板的两侧边缘均具有第一台阶结构，两对侧板的两侧边缘均通过第一台阶结构互相卡接。
上述电堆箱体中，所述第一台阶结构和第二台阶结构为二级台阶结构，其分别包括外侧台阶和内侧台阶。
上述电堆箱体中，所述底板面向两对侧板的一面的边缘设有若干均匀分布的第一槽体结构；所述第二台阶结构的内侧台阶处设有与所述第一槽体结构卡接的第二槽体结构。
上述电堆箱体中，所述二级台阶结构的外侧台阶的长度与所述底板的高度相同。
上述电堆箱体中，所述外侧台阶和内侧台阶的高度相同。
本发明还提供一种电堆箱体制造方法，用于上述的电堆箱体，其包括以下步骤：
装配箱体：将四个侧板分别卡接在底面上，同时保持四个侧板的两侧边缘互相卡接；
固定箱体：在四个侧板的背面分别提供朝向箱体方向的支撑力；
搅拌摩擦焊接四个侧板和底板外壁的接缝。
上述电堆箱体制造方法中，在搅拌摩擦焊接步骤中还包括：
焊接所述前板的外壁与底板、左侧板和右侧板的连接处，形成第一焊缝；
焊接所述后板的外壁与底板、左侧板和右侧板的连接处，形成第二焊缝；
焊接所述左侧板的外壁与底板的连接处，形成第三焊缝；
焊接所述右侧板的外壁与底板的连接处，形成第四焊缝；
其中，
第一焊缝包括位于前板和左侧板连接处的第一直缝；位于底板、前板和左侧板连接处的第一拐缝；位于底板和前板连接处的第二直缝；位于底板、前板和右侧板连接处的第二拐缝；以及位于前板和右侧板连接处和第三直缝；
第二焊缝包括位于左侧板和后板连接处的第四直缝；位于底板、左侧板和后板连接处的第三拐缝；位于底板和后板连接处的第五直缝；位于底板、右侧板和后板连接处的第四拐缝，以及位于右侧板和后板连接处的第六直缝。
上述电堆箱体制造方法中，在搅拌摩擦焊接完成后还包括去除箱体的多余材料与焊接飞边步骤。
上述电堆箱体制造方法中，在装配箱体之前还包括，预加工底板和四个侧板；其中，预加工底板包括，在所述底板面向两对侧板的一面的边缘，加工若干均匀分布的第一槽体结构；预加工四个侧板包括，在每一侧板的两侧边缘加工第一台阶结构，以及在每一侧板的底部边缘加工第二台阶结构和第二槽体结构。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供电堆箱体，其分别对置的两对侧板中的至少一对侧板的两侧边缘具有第一台阶结构，两对侧板的两侧边缘互相卡接，在卡接处具有焊缝；侧板的底部边缘具有第二台阶结构，该第二台阶结构分别卡接在所述底板的边缘，在卡接处具有焊缝；本发明的电堆箱体在上述侧板的边缘处以及侧板的底部与底板的边缘处采用焊缝连接，解决了螺钉松动、螺纹腐蚀、密封胶老化和螺钉安装空间需求大的弊端；并且，在电堆箱体成型过程中，其使用底板、前板、左侧板、右侧板和后板之间的相互卡接替代内支撑架，解决了内支撑架拆装麻烦，效率低、成本高的弊端。
2、本发明提供的电堆箱体制造方法，其在电堆箱体制造成型过程中，底板、前板、左侧板、右侧板和后板之间通过底部第二台阶结构与侧边卡接，侧板的侧面通过第一台阶结构卡接，再通过专用夹具支撑底板、前板、左侧板、右侧板和后板的外壁，使得底板、前板、左侧板、右侧板和后板之间形成内应力，内应力相互作用从而形成内支撑的功能，再从外壁对底板、前板、左侧板、右侧板和后板的接缝进行搅拌焊接，即可在无内支撑架的前提下得到方方正正的电堆箱体，解决了内支撑架拆装麻烦，效率低、成本高的弊端。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的铝合金电堆箱体的立体图；
图2为本发明实施例提供的铝合金电堆箱体的俯视图；
图3为本发明实施例提供的铝合金电堆箱体的立体分解图一；
图4为本发明实施例提供的铝合金电堆箱体的立体分解图二；
图5为图3的a处局部放大图；
图6为本发明实施例提供的铝合金电堆箱体的制造方法的焊缝示意图一；
图7为本发明实施例提供的铝合金电堆箱体的制造方法的焊缝示意图二。
附图标记说明：
1、底板；1a、第一槽体结构；2、前板；2a、前板的第二台阶结构；2b、前板的第一台阶结构；2c、前板的第二槽体结构；3、左侧板；3a、左侧板的第一台阶结构；3b、左侧板的第二台阶结构；4、右侧板；4a、右侧板的第一台阶结构；5、后板；5a、后板的第一台阶结构；6a、第一直缝；6b、第一拐缝；6c、第二直缝；6d、第二拐缝；6e、第三直缝；7a、第四直缝；7b、第三拐缝；7c、第五直缝；7d、第四拐缝；7e、第六直缝；8、第三焊缝；9、第四焊缝。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1-7所示，本实施例提供一种电堆箱体，该电堆箱体为铝合金电堆箱体，其包括底板1，以及分别对置的两对侧板，前板2和后板5、左侧板3和右侧板4，上述侧板和底板均为铝合金板体，铝合金重量轻、强度高、易于加工的优点；其中，底板为水平设置的矩形板，各侧板分别为竖直设置的矩形板；优选地，每一对侧板的两侧边缘均具有第一台阶结构，即分别包括，前板的第一台阶结构2b，左侧板的第一台阶结构3a，右侧板的第一台阶结构4a和后板的第一台阶结构5a；各个侧板的两侧边缘由上述的第一台阶结构互相卡接，并在卡接处具有焊缝，所述焊缝优选为搅拌摩擦焊焊缝；所述侧板的底部边缘具有第二台阶结构，即分别包括，前板的第二台阶结构2a，后板的第二台阶结构，左侧板的第二台阶结构3b和右侧板的第二台阶结构；上述第二台阶结构分别卡接在所述底板1的边缘，在卡接处具有焊缝，所述焊缝优选为搅拌摩擦焊焊缝。
本实施例提供的铝合金电堆箱体，在侧板的边缘处以及侧板的底部与底板的边缘处采用搅拌摩擦焊焊缝连接，解决了螺钉松动、螺纹腐蚀、密封胶老化和螺钉安装空间需求大的弊端；并且，在电堆箱体成型过程中，其使用底板、前板、左侧板、右侧板和后板之间的相互卡接替代内支撑架，解决了内支撑架拆装麻烦，效率低、成本高的弊端。
作为可替换的实施方式，上述电堆箱体还可采用其他合金材质。
上述电堆箱体中，所述卡接处的焊缝，包括各个侧板的两侧边缘由上述的第一台阶结构互相卡接的卡接处的焊缝，以及第二台阶结构分别卡接在所述底板1的边缘的卡接处的焊缝位于箱体的外侧。
上述电堆箱体中，前板的第二台阶结构2a的长度等于底板1与前板2连接边的长度，安装时，前板2的底面抵接在底板1的顶面上，前板的第二台阶结构2a的侧面抵接在底板1的侧面上，前板的第二台阶结构2a的底面与底板1的底面平齐。另外，左侧板3、右侧板4和后板5的底端设置有与前板的第二台阶结构2a同的结构。
上述电堆箱体中，所述第一台阶结构和第二台阶结构为二级台阶结构，其分别包括外侧台阶和内侧台阶；在第一台阶结构互相卡接时，外侧台阶和内侧台阶互相卡合，形成一具有折弯状的卡接缝隙，此时，在外侧台阶之间具有上述焊缝；在第二台阶与底板互相卡接时，内侧台阶卡于底板的上边缘，外侧台阶与底板侧壁之间具有上述焊缝；该二级台阶结构的设置方式可以提高侧板之间以及侧板与底板之间互相支撑的稳定性。
优选地，上述电堆箱体中，所述底板1面向两对侧板的一面的边缘设有若干均匀分布的第一槽体结构1a；所述第二台阶结构的内侧台阶处设有与所述第一槽体结构卡接的第二槽体结构，上述第二槽体结构包括，前板的第二槽体结构2c，后板的第二槽体结构，以及左侧板和右侧板的第二槽体结构；上述第一槽体结构和第二槽体结构卡接，也即为互相啮合的齿面结构，第一槽体结构和第二槽体结构在底板1与前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的内壁连接，增强了底板1与前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的卡接性能，同时不影响工作人员在底板1与前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的外壁连接处焊接。
优选地，上述电堆箱体中，所述二台阶结构的外侧台阶的长度与所述底板的高度相同，可以使侧板的边缘与底板的下边缘平齐；进一步优选地，所述外侧台阶和内侧台阶的高度相同，可以提高侧板间卡接的稳定性。
本实施例还提供一种铝合金电堆箱体的制造方法，包括以下步骤：
采用加工中心用铣削的方式预加工底板及两对侧板，形成上述底板和侧板的结构，其包括，预加工底板1四周及箱体内部所在平面；预加工前板2四周、第一台阶结构和第二台阶结构及箱体内部所在平面；预加工左侧板3四周、第一台阶结构和第二台阶结构及箱体内部所在平面；预加工右侧板4四周、第一台阶结构和第二台阶结构及箱体内部所在平面；预加工后板5四周、第一台阶结构和第二台阶结构及箱体内部所在平面；
装配箱体：将四个侧板分别卡接在底面上，同时保持四个侧板的两侧边缘互相卡接；将前板2、左侧板3、右侧板4和后板5与底板1通过底部第二台阶装配，同时确保各侧板两侧的第一台阶结构卡合；
固定箱体：在四个侧板的背面分别提供朝向箱体方向的支撑力，即将装配的箱体固定在专用夹具上，底板用专用夹具从外侧面压紧，夹具提供一个朝向箱体内侧方向的压力，压紧底板使底板台阶贴紧与四个侧板配合的台阶。
搅拌焊接底板1、前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的外壁接缝处；
从夹具上取下箱体。
上述制造方法中，前板2、左侧板3和右侧板4的背面均设置有支撑时，前板2通过前板的第一台阶结构2b与左侧板的第一台阶结构3a、右侧板的第一台阶结构4a的卡接，限制了左侧板3和右侧板4垂直朝向前板2方向的水平移动，同时也限制了前板2垂直朝向左侧板3或右侧板4方向的水平移动。后板5的两侧设置有沿着后板5的侧边竖直延伸的后板的第一台阶结构5a，左侧板3与后板5连接的一边设置有沿着左侧板3的侧边竖直延伸的左侧板的第二台阶结构3b，右侧板4与后板5连接的一边设置有沿着右侧板4的侧边竖直延伸的右侧板的第二台阶结构，后板的第一台阶结构5a分别与左侧板的第二台阶结构3b和右侧板的第二台阶结构卡接。当前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的背面均设置有支撑时，后板5通过后板的第一台阶结构5a与左侧板的第二台阶结构3b、右侧板的第二台阶结构的卡接，限制了左侧板3和右侧板4垂直朝向后板5方向的水平移动，同时也限制了后板5垂直朝向左侧板3或右侧板4方向的水平移动，通过专用夹具对前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的背面进行支撑，从而使得前板2、左侧板3、右侧板4和后板5之间产生内应力，内应力相互限制起到了内支撑架的功能。
上述制造方法中，左侧板3的外壁与底板1的连接处形成了第三焊缝8，右侧板4的外壁与底板1的连接处形成了第四焊缝9，前板2的外壁与底板1、左侧板3和右侧板4的连接处形成了第一焊缝，第一焊缝包括有第一直缝6a、第一拐缝6b、第二直缝6c、第二拐缝6d和第三直缝6e，第一直缝6a位于前板2和左侧板3连接处，第一拐缝6b位于底板1、前板2和左侧板3连接处，第二直缝6c位于底板1和前板2连接处，第二拐缝6d位于底板1、前板2和右侧板4连接处，第三直缝6e位于前板2和右侧板4连接处；后板5的外壁与底板1、左侧板3和右侧板4的连接处形成了第二焊缝，第二焊缝包括有第四直缝7a、第三拐缝7b、第五直缝7c、第四拐缝7d和第六直缝7e，第四直缝7a位于左侧板3和后板5连接处，第三拐缝7b位于底板1、左侧板3和后板5连接处，第五直缝7c位于底板1和后板5连接处，第四拐缝7d位于底板1、右侧板4和后板5连接处，第六直缝7e位于右侧板4和后板5连接处。
机器人通过搅拌摩擦焊接第一焊缝、第二焊缝、第三焊缝8和第四焊缝9，搅拌头从第三焊缝8的一端进入并从第三焊缝8的另一端退出，随后搅拌头从第四焊缝9的一端进入并从第四焊缝9的另一端退出，然后搅拌头从第一直缝6a的首端进入，沿着第一直缝6a、第一拐缝6b、第二直缝6c、第二拐缝6d、第三直缝6e的顺序焊接并从第三直缝6e的末端退出；最后搅拌头从第四直缝7a的首端进入，沿着第四直缝7a、第三拐缝7b、第五直缝7c、第四拐缝7d和第六直缝7e的顺序搅拌焊接并从第六直缝7e的末端退出，沿此焊缝进行外壁接缝处的焊接，可以提高搅拌摩擦焊的焊接效率。
上述制造方法中，从夹具上取下箱体后，还包括去除箱体的多余材料与焊接飞边步骤，工作人员通过打磨机去除箱体边缘的多余材料和焊接飞边，从而完成出厂的外观要求。
上述制造方法中，底板1以及各侧板的预加工步骤还包括，在底板1面向两对侧板的一面的边缘设有若干均匀分布的第一槽体结构；分别在各侧板的第二台阶结构的内侧台阶处设有与所述第一槽体结构卡接的第二槽体结构，确保第一槽体结构和第二槽体结构啮合。通过第一槽体结构和第二槽体结构的啮合增强底板1与前板2、左侧板3、右侧板4和后板5之间的相互作用力，第一槽体结构和第二槽体结构隐藏在底板1、前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的连接处，不影响箱体内壁的平整，同时也不影响到在底板1、前板2、左侧板3、右侧板4和后板5外壁接缝处的焊接。
本实施例提供的电堆箱体的工作原理：
底板1、前板2、左侧板3、右侧板4和后板5之间通过第二台阶结构与底部侧边卡接，第一台阶结构之间互相卡接，再通过专用夹具支撑底板1、前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的外壁，使得底板1、前板2、左侧板3、右侧板4和后板5之间形成内应力，内应力相互作用从而形成内支撑的功能，再从外壁对底板1、前板2、左侧板3、右侧板4和后板5的接缝进行搅拌焊接，即可在无内支撑架的前提下得到方方正正的电堆箱体。
实施例2
本实施例提供一种铝合金电堆箱体，与实施例1提供的电堆箱体的不同之处在于，仅有一对侧板的两侧边缘具有第一台阶结构，两对侧板的两侧边缘互相卡接，具体地，边缘不具有第一台阶结构的那一对侧板卡接嵌入另外一对侧板两侧边缘的第一台阶结构，在卡接处具有焊缝；另外，在两对侧板的底部边缘均具有第二台阶结构，该第二台阶结构分别卡接在所述底板的边缘，在卡接处具有焊缝；可以理解的是，边缘不具有第一台阶结构的那一对侧板的底部边缘与其卡接嵌入另外一对侧板两侧边缘的第一台阶结构的长度相同。
本实施例提供的铝合金电堆箱体，在侧板的边缘处以及侧板的底部与底板的边缘处采用搅拌摩擦焊焊缝连接，同样解决了螺钉松动、螺纹腐蚀、密封胶老化和螺钉安装空间需求大的弊端；并且，在电堆箱体成型过程中，其使用底板、前板、左侧板、右侧板和后板之间的相互卡接替代内支撑架，解决了内支撑架拆装麻烦，效率低、成本高的弊端。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
1.一种电堆箱体，其特征在于，包括：
底板，以及分别对置的两对侧板；
至少一对侧板的两侧边缘具有第一台阶结构；
两对侧板的两侧边缘互相卡接，在卡接处具有焊缝；
所述侧板的底部边缘具有第二台阶结构，该第二台阶结构分别卡接在所述底板的边缘，在卡接处具有焊缝。
2.根据权利要求1所述的电堆箱体，其特征在于，所述焊缝为搅拌摩擦焊焊缝。
3.根据权利要求1或2所述的电堆箱体，其特征在于，所述卡接处的焊缝位于箱体的外侧。
4.根据权利要求1或2所述的电堆箱体，其特征在于，所述底板以及两对侧板分别为铝合金板体。
5.根据权利要求1或2所述的电堆箱体，其特征在于，两对侧板包括，前板和后板、左侧板和右侧板；其中，前板和后板、左侧板和右侧板的两侧边缘均具有第一台阶结构，两对侧板的两侧边缘均通过第一台阶结构互相卡接。
6.根据权利要求5所述的电堆箱体，其特征在于，所述第一台阶结构和第二台阶结构为二级台阶结构，其分别包括外侧台阶和内侧台阶。
7.根据权利要求6所述的电堆箱体，其特征在于，所述底板面向两对侧板的一面的边缘设有若干均匀分布的第一槽体结构；所述第二台阶结构的内侧台阶处设有与所述第一槽体结构卡接的第二槽体结构。
8.根据权利要求7所述的电堆箱体，其特征在于，所述二级台阶结构的外侧台阶的长度与所述底板的高度相同。
9.根据权利要求6所述的电堆箱体，其特征在于，所述外侧台阶和内侧台阶的高度相同。
10.一种电堆箱体制造方法，用于制造如权利要求5-9任一项所述的电堆箱体，其特征在于，包括以下步骤：
装配箱体：将四个侧板分别卡接在底面上，同时保持四个侧板的两侧边缘互相卡接；
固定箱体：在四个侧板的背面分别提供朝向箱体方向的支撑力；
搅拌摩擦焊接四个侧板和底板外壁的接缝。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在搅拌摩擦焊接步骤中还包括：
焊接所述前板的外壁与底板、左侧板和右侧板的连接处，形成第一焊缝；
焊接所述后板的外壁与底板、左侧板和右侧板的连接处，形成第二焊缝；
焊接所述左侧板的外壁与底板的连接处，形成第三焊缝；
焊接所述右侧板的外壁与底板的连接处，形成第四焊缝；
其中，
第一焊缝包括位于前板和左侧板连接处的第一直缝；位于底板、前板和左侧板连接处的第一拐缝；位于底板和前板连接处的第二直缝；位于底板、前板和右侧板连接处的第二拐缝；以及位于前板和右侧板连接处和第三直缝；
第二焊缝包括位于左侧板和后板连接处的第四直缝；位于底板、左侧板和后板连接处的第三拐缝；位于底板和后板连接处的第五直缝；位于底板、右侧板和后板连接处的第四拐缝，以及位于右侧板和后板连接处的第六直缝。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在搅拌摩擦焊接完成后还包括去除箱体的多余材料与焊接飞边步骤。
13.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在装配箱体之前还包括，预加工底板和四个侧板；其中，预加工底板包括，在所述底板面向两对侧板的一面的边缘，加工若干均匀分布的第一槽体结构；预加工四个侧板包括，在每一侧板的两侧边缘加工第一台阶结构，以及在每一侧板的底部边缘加工第二台阶结构和第二槽体结构。
技术总结