双极板粘接装置的制作方法

1.本发明涉及车辆配件加工技术领域，特别是涉及双极板粘接装置。


背景技术：

2.氢燃料电池是燃料电池电动汽车常用的一种电池，而双极板是氢燃料电池电堆的核心组件之一，其主要作用是通过表面的气体流道运输气体，并收集和传导反应产生的电流、热量和水，对电堆的性能、成本有着很大的影响。
3.目前双极板多为阴极板和阳极板两片板组装粘接而成，阳极板一面为氢气流道面，另一面为光板面，阴极板一面为空气流道面，另一面为冷却液流道面。为形成冷却液流场结构，使阳极板的光板面与阴极板的冷却液流道面对装密封形成冷却液内腔，通常需要在阴极板的冷却液流道面的胶槽内涂布一层粘接胶，然后与阳极板的光板面对装粘接。因此，双极板的粘接定位精度直接影响双极板的性能从而影响整个燃料电池的性能。相关技术中，为了在双极板粘接时更精确地定位，会采用孔定位的方式辅助双极板粘接，具体地，将双极板粘接装置的定位销插入双极板的定位孔实现定位安装，待粘接完成后将双极板拆下，而双极板材料强度较弱，在将双极板进行拆装的过程中，容易在定位孔处对双极板损伤。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对目前采用孔定位对双极板进行粘接定位的方式容易对双极板造成损伤的问题，提供一种双极板粘接装置。
5.一种双极板粘接装置，包括：底座，具有承载面，所述承载面被配置为用以承载双极板；盖板，沿第一方向设于所述底座的一侧，并具有朝向所述承载面的压紧面，所述压紧面被配置为用以与所述底座上的双极板背向所述承载面的一侧抵接；压紧组件，一端连接于所述底座，另一端连接于所述盖板，并对所述盖板施加朝向所述底座的压力；以及定位组件，具有相互垂直的第一定位面和第二定位面，所述第一定位面和所述第二定位面被配置为分别与所述双极板的相邻两侧面抵接；其中，所述第一方向同时与所述第一定位面及所述第二定位面平行。
6.在其中一个实施例中，所述定位组件包括设于所述底座上的定位块；所述定位块包括一体成型的第一定位部和第二定位部，所述第一定位部设有所述第一定位面，所述第二定位部设有所述第二定位面，且所述第一定位面沿第二方向纵长延伸，所述第二定位面沿第三方向纵长延伸；其中，所述第二方向与所述第三方向垂直，且所述第二方向和所述第三方向均与所述第一方向垂直。
7.在其中一个实施例中，所述定位块呈l形设置。
8.在其中一个实施例中，所述定位组件还包括设于所述底座上的第一辅助定位部，所述第一辅助定位部与所述定位块沿第二方向间隔设置；所述第一辅助定位部上设有第一辅助定位面，所述第一辅助定位面与所述第一定位面位于同一平面。
9.在其中一个实施例中，所述定位组件还包括设于所述底座上的第二辅助定位部，所述第二辅助定位部与所述定位块沿第三方向间隔设置；所述第二辅助定位部上设有所述第二辅助定位面，所述第二辅助定位面与所述第二定位面位于同一平面。
10.在其中一个实施例中，所述盖板上设有对所述定位组件进行避让的避让口。
11.在其中一个实施例中，所述压紧组件包括螺栓和螺母，所述螺栓的一端连接于所述底座，所述螺栓的另一端贯穿所述盖板，所述螺母与所述螺栓螺纹连接，并位于所述盖板背向所述底座的一侧。
12.在其中一个实施例中，所述底座呈矩形设置；所述底座的各边边缘均设有所述压紧组件。
13.在其中一个实施例中，所述底座背向所述盖板的一侧设有多个支撑脚，以对所述底座进行支撑；和/或所述底座上设有把手；和/或所述盖板上设有把手。
14.在其中一个实施例中，所述底座的平面度为
±
0.02mm，所述底座的上表面与下表面的平行度为
±
0.02mm；和/或所述盖板的平面度为
±
0.02mm，所述盖板的上表面与下表面的平行度为
±
0.02mm。
15.上述双极板粘接装置，包括底座、盖板、压紧组件以及定位组件，底座具有承载面，且承载面被配置为用以承载双极板，盖板沿第一方向设于底座的一侧，并具有朝向承载面的压紧面，压紧面被配置为用以与底座上的双极板背向承载面的一侧抵接，压紧组件一端连接于底座，另一端连接于盖板，并对盖板施加朝向底座的压力。当需要对双极板进行粘接时，将双极板置于底座的承载面上，并将盖板置于双极板背向承载面的一侧，由于压紧组件会对盖板施加朝向底座的压力，使得位于承载面与压紧面之间的双极板被施加压力，以便于进行双极板的粘接。同时，由于定位组件具有相互垂直的第一定位面和第二定位面，第一定位面和第二定位面被配置为分别与双极板的相邻两侧面抵接，且第一方向同时与第一定位面和第二定位面平行，使得在将双极板置于底座的承载面上时，可以将双极板的相邻的两侧面分别与第一定位面和第二定位面抵接，实现双极板在与第一方向垂直的两个方向上的定位，从而在实现双极板粘接的准确定位的同时保障了双极板的完整性，避免对双极板造成损伤。
附图说明
16.图1为本发明双极板粘接装置一实施例的立体图；
17.图2为图1中双极板粘接装置的俯视图；
18.图3为图1中双极板粘接装置的仰视图；
19.图4为图1中双极板粘接装置的底座和定位组件的细节图。
20.附图标号说明：
21.100：
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底座
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410：
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第一定位部
22.110：
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支撑脚
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411：
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第一定位面
23.111：
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方向标识
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420：
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第二定位部
24.120：
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把手
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421：
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第二定位面
25.200：
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盖板
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430：
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第一辅助定位部
26.210：
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避让口
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431：
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第一辅助定位面
27.300：
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压紧组件
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440：
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第二辅助定位部
28.310：
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螺栓
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441：
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第二辅助定位面
29.320：
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螺母
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
36.氢燃料电池是燃料电池电动汽车中常用的一种电池，而双极板是氢燃料电池电堆的核心组件之一，其主要作用是通过表面的气体流道运输气体，并收集和传导反应产生的电流、热量和水，对电堆的性能、成本有着很大的影响。由于双极板结构精细，因此，对双极板制备过程提出了更高的要求。
37.目前双极板多为阴极板和阳极板两片板组装粘接而成，阳极板一面为氢气流道面，另一面为光板面，阴极板一面为空气流道面，另一面为冷却液流道面。为形成冷却液流
场结构，使阳极板的光板面与阴极板的冷却液流道面对装密封形成冷却液内腔，通常需要在阴极板的冷却液流道面的胶槽内涂布一层粘接胶，然后与阳极板的光板面对装粘接。因此，双极板的粘接定位精度直接影响双极板的性能从而影响整个燃料电池的性能。
38.在相关技术中，为了在双极板粘接的过程中实现更精确的定位，会采用孔定位的方式辅助双极板粘接，具体地，将双极板粘接装置的定位销插入双极板的定位孔实现定位安装，待粘接完成后将双极板拆下，而双极板材料强度较弱，例如，对石墨双极板而言，在将石墨双极板进行拆装的过程中，由于需要将定位销穿过石墨双极板的定位孔，或者将定位销从石墨双极板的定位孔中抽出，容易因为装配误差的存在而对定位孔的边缘产生碰撞，从而容易在定位孔处对双极板损伤。
39.基于此，有必要提供一种双极板粘接装置，以在实现双极板的粘接定位的同时，避免对双极板造成损伤，解决目前采用孔定位对双极板进行粘接定位的方式容易对双极板造成损伤的问题。
40.参阅图1至图3，图1示出了本发明一实施例中的双极板粘接装置的立体图，本发明一实施例提供了的双极板粘接装置，包括底座100、盖板200、压紧组件300以及定位组件。底座100具有承载面，且承载面被配置为用以承载双极板。具体地，在对双极板进行粘接的过程中，将底座100放置于工作平台上，并根据实际需求，选择将需要进行粘接的一组双极板放置在底座100的承载面上，或者将多组双极板层叠放置在底座100的承载面上。盖板200沿第一方向设于底座100的一侧，且盖板200具有朝向承载面的压紧面，压紧面被配置为用以与底座100上的双极板背向承载面的一侧抵接。当在底座100的承载面上放置好双极板后，将盖板200放置于双极板背向承载面的一侧，盖板200的压紧面即与双极板背向承载面的一侧抵接。压紧组件300的一端连接于底座100，另一端连接于盖板200，并对盖板200施加朝向底座100的压力。在盖板200自身重力作用以及压紧组件300对盖板200施加的朝向底座100的压力下，外语承载面与压紧面之间的双极板被压紧，从而便于双极板的粘接。定位组件具有相互垂直的第一定位面411和第二定位面421，第一定位面411和第二定位面421被配置为分别与双极板的相邻两侧面抵接；其中，第一方向同时与第一定位面411及第二定位面421平行。
41.当需要对双极板进行粘接时，将双极板置于底座100的承载面上，并将盖板200置于双极板背向承载面的一侧，由于压紧组件300会对盖板200施加朝向底座100的压力，使得位于承载面与压紧面之间的双极板被施加压力，以便于进行双极板的粘接。同时，由于定位组件具有相互垂直的第一定位面411和第二定位面421，第一定位面411和第二定位面421被配置为分别与双极板的相邻两侧面抵接，且第一方向同时与第一定位面411和第二定位面421平行，使得在将双极板置于底座100的承载面上时，可以将双极板的相邻的两侧面分别与第一定位面411和第二定位面421抵接，实现双极板在与第一方向垂直的两个方向上的定位，从而在实现双极板粘接的准确定位的同时保障了双极板的完整性，避免对双极板造成损伤。
42.参阅图1和图4，在一些实施例中，定位组件包括设于底座100上的定位块；定位块包括一体成型的第一定位部410和第二定位部420，第一定位部410设有第一定位面411，第二定位部420设有第二定位面421，且第一定位面411沿第二方向纵长延伸，第二定位面421沿第三方向纵长延伸；其中，第二方向与第三方向垂直，且第二方向和第三方向均与第一方
向垂直。由于第一定位部410和第二定位部420一体成型，使得定位块的结构成型工艺简单，并且第一定位部410和第二定位部420之间连接牢固，在第一定位部410设置第一定位面411，第二定位部420设置第二定位面421，使得第一定位面411和第二定位面421之间的相对位置关系保持稳定，从而能够稳定地供双极板定位。而第一定位面411沿第二方向纵长延伸，使得第一定位面411在第二方向上与双极板的接触面积更大，从而减小定位误差，使第二方向上的定位更准确；第二定位面421沿第三方向纵长延伸，使得第二定位面421在第三方向上与双极板的接触面积更大，从而减小定位误差，使第三方向上的定位更准确。
43.在一具体实施例中，定位块通过螺钉固定在底座100上，以使定位块与底座100之间连接更稳固。
44.在一具体实施例中，定位块呈l形设置，即第一定位部410与第二定位部420组合形成l形，使得第一定位部410和第二定位部420分别沿相互垂直的两个方向纵长延伸，以在第一定位部410和第二定位部420上形成两个相互垂直的定位面，从而供双极板进行定位，以便于双极板的粘接。其中，定位块的第一定位部410在第二方向上的长度与第二定位部420在第三方向上的长度相同或相异，在此不做限定。
45.在其他实施例中，第一定位部410与第二定位部420可以通过螺栓310连接、螺钉连接、胶粘连接以及焊接等方式进行固定。
46.在一些实施例中，定位组件还包括设于底座100上的第一辅助定位部430，第一辅助定位部430与定位块沿第二方向间隔设置；第一辅助定位部430上设有第一辅助定位面431，第一辅助定位面431与第一定位面411位于同一平面。通过沿第二方向设置与定位块间隔的第一辅助定位部430，且第一辅助定位部430上设有第一辅助定位面431，第一辅助定位面431与第一定位面411位于同一平面，使得双极板粘接定位过程中，双极板的同一侧面的两个不同的区段都能够准确地定位，从而减小定位误差。
47.在另一些实施例中，定位块的第一定位部410沿第二方向纵长延伸的长度大于或等于双极板沿第二方向纵长延伸的长度，实现双极板的同一侧面的各个不同的区段都能够准确地定位同时，简化了定位组件的结构。
48.在一些实施例中，定位组件还包括设于底座100上的第二辅助定位部440，第二辅助定位部440与定位块沿第三方向间隔设置；第二辅助定位部440上设有第二辅助定位面441，第二辅助定位面441与第二定位面421位于同一平面。通过沿第三方向设置与定位块间隔的第二辅助定位部440，且第二辅助定位部440上设有第二辅助定位面441，第二辅助定位面441与第二定位面421位于同一平面，使得双极板粘接定位过程中，双极板的同一侧面的两个不同的区段都能够准确地定位，从而减小定位误差。
49.在另一些实施例中，定位块的第二定位部420沿第三方向纵长延伸的长度大于或等于双极板沿第三方向纵长延伸的长度，实现双极板的同一侧面的各个不同的区段都能够准确地定位同时，简化了定位组件的结构。
50.在一些实施例中，盖板200上设有对定位组件进行避让的避让口210。通过在盖板200上设置避让口210对定位组件进行避让，避免盖板200与定位组件相互干涉，同时，简化了安装步骤。
51.在一具体实施例中，底座100呈矩形设置，定位组件设于底座100的顶角处，盖板200的四个顶角上均设有避让口210，从而使得安装过程中，无需区分盖板200的左右端，使
得盖板200的安装方向不受限制，无需多次调整盖板200的方向，提高安装效率。
52.在一些实施例中，压紧组件300包括螺栓310和螺母320，螺栓310的一端连接于底座100，螺栓310的另一端贯穿盖板200，螺母320与螺栓310螺纹连接，并位于盖板200背向底座100的一侧。具体地，在对双极板进行粘接的过程中，将底座100放置于操作面上，并根据实际需求，选择将需要进行粘接的一组双极板放置在底座100的承载面上，或者将多组双极板层叠放置在底座100的承载面上。当在底座100的承载面上放置好双极板后，将盖板200放置于双极板背向承载面的一侧，并使螺栓310贯穿盖板200，盖板200的压紧面即与双极板背向承载面的一侧抵接，基于此，将螺母320在螺栓310上拧紧，即可在螺母320与螺栓310之间的紧固作用下使盖板200压紧在双极板上。在一具体实施例中，压紧组件300还包括垫片，垫片设于螺母320与盖板200之间。
53.在一些实施例中，底座100呈矩形设置；底座100的各边边缘均设有压紧组件300。通过在底座100的各边边缘均设置压紧组件300，从而提供更均匀地压力，使得双极板粘接过程中各个部位受力更均匀，粘接效果更好。
54.进一步地，底座100的四边边缘上各设置有多组压紧组件300，使得双极板的各条边上不同区段受力更均匀，进一步提升双极板的粘接效果。
55.在一具体实施例中，底座100呈矩形设置，且底座100的两条长边上分别设置有四组压紧组件300，且每条长边上的四组压紧组件300均匀间隔排布，底座100的两条短边上分别设置有三组压紧组件300，且每条短边上的三组压紧组件300均匀间隔排布，从而更大程度地使得双击板的受力更均匀，以提升双极板的粘接效果。
56.在一些实施例中，底座100背向盖板200的一侧设有多个支撑脚110，以对底座100进行支撑。通过在底座100背向盖板200一侧设置多个支撑脚110对底座100进行支撑，使得底座100放置更平稳，便于双极板粘接。在一具体实施例中，底座100呈矩形设置，底座100底面的四个顶角处各设置有支撑脚110，以使底座100放置更平稳，便于双极板粘接。
57.在一些实施例中，底座100上设有把手120，把手120通过焊接的方式与底座100固定，方便操作过程的实施。在一些实施例中，盖板200上设有把手120，把手120通过焊接的方式与盖板200固定，方便操作过程的实施。在一具体实施例中，底座100的相对两端各设有把手120，盖板200的上表面两端各设有把手120，从而便于操作。
58.在上述实施例中，底座100的形状、尺寸根据双极板的形状、尺寸进行设置，且底座100的边缘预留用于布置定位块和压紧组件300的区域。具体地，在底座100的四角设置螺纹孔，以通过螺栓310或者螺钉实现定位块在底座100上的安装，其中，螺纹孔边缘与双极板的位置误差范围设置为0.05mm，以在允许一定的加工和操作误差范围的同时，保障较高的精确度。
59.在一些实施例中，底座100的长度方向和宽度方向的尺寸公差均为
±
0.1mm，底座100的平面度为
±
0.02mm，底座100的上表面与下表面的平行度为
±
0.02mm，以保障装配平整度，从而保障双极板粘接效果。
60.在一些实施例中，底座100上设有方向标识111，如箭头，以与双极板的cvp(电池电压采集装置)槽进行方向匹配。该方向标识的设置便于双极板在底座100上的安装定向，保障装配一致性。
61.在一些实施例中，盖板200的平面度为
±
0.02mm，盖板200的上表面与下表面的平
行度为
±
0.02mm，以保障装配平整度，从而保障双极板粘接效果。
62.在一些实施例中，定位块底面平面度要求
±
0.02mm，以保障定位精确度。定位块上设置螺栓310孔，以供定位块与底座100之间通过螺栓310进行连接。
63.在一具体实施例中，利用该双极板粘接装置对双极板进行粘接的过程如下，将底座100置于工作平台上，将定位块通过螺钉固定在底座100上，并将压紧组件300的螺栓310的一端固定在底座100上，然后将阴极板置于底座100上，且阴极板上涂粘接剂的一面朝上，并使阴极板上的cvp槽与底座100上的方向标识111同向，同时，将阴极板的一角与定位块的对齐，使阴极板的相邻两侧面分别与第一定位面411和第二定位面421抵接。然后将阳极板的光板面朝下放置于上述已放置好的阴极板上，定位方式与阴极板相同。其余双极板粘接过程重复上述动作。将需要粘接的双极板均按照定位要求放置好后，将盖板200穿过螺栓310放置于双极板上，将垫片和螺母320先后套在螺栓上，手动拧螺母320后，使用扭力扳手按25n
·
m的力矩拧紧螺母320。最后通过加热装置使双极板粘接固化。
64.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
65.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。