未来电动汽车大战,与精密数控加工有关!

国际金属加工网 2021年07月21日

最近一年,造纯电动汽车的风潮可谓争先恐后,不仅仅是车企,连手机厂商、房地产商都凑过来了。但是,全球最大汽车制造国之一的日本,却对造纯电动车一声不吭,他们在用举国之力开发研制氢燃料电池汽车。

全球最大车企丰田掌门人丰田章男明确表示,纯电动车并不能解决能源问题,因为纯电动汽车只是把电力储存在电池上,而电力的主要来源是烧煤,烧煤发电产生的碳总排放及环境负担并不比燃油车少。

这些年,日本一直在不断投入重金进行氢燃料电池研发。尽管丰田公司已成功生产出氢燃料电池整车,但由于其成本较高仍处于开发攻关阶段,销量在新能源汽车中占比极小。而一旦完全突破,将引领电动汽车进入氢能源车时代!

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氢燃料电池汽车

01氢燃料电池的原理与优缺点

纯电动汽车是通过锂电池来储存电能,有一个充电过程,充电过程也较慢。而氢燃料电池汽车,是用氢作为燃料,在氢燃料电池中与大气中的氧气发生氧化还原化学反应,产生出电能来带动电动机工作。

对于氢燃料电池来说,关键的是氢燃料的产物是纯净的水,不会对环境造成污染。而氢之所以具有吸引力,是因为它可以从各种资源中生产,制氢的来源有很多种,有可再生能源电解水、生物制氢、光催化剂等多种方式。

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氢燃料电池产生电能的原理

氢燃料电池无需充电,3分钟的加氢时间就可以续航700公里,且氢重量特别轻,是氢燃料电池的显著优势。它的应

用技术已趋于成熟,只是商业化还在经历成长的阵痛,最大的问题就是关键部件居高不下的生产成本。倘若氢燃料电池能解决关键部件的成本问题,那么氢燃料电池很大程度将取代锂电池。

02氢燃料电池的关键部件——双极板

氢燃料电池中的关键部件之一——双极板是带流道的金属薄板,它的最小厚度只有50µm,其平面度、轮廓精度、平行度和表面质量都必须满足严格的生产要求,同时希望保持较低的生产成本。这种薄板的生产是通过高速冲压工艺来完成的,对其成形模具有非常严苛的要求。

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燃料电池结构示意图


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冲压工艺成形

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冲压成形的双极板

双极板模具的要求:

材料:58HRC轮廓精度:±2µm平面度:10 μm沟槽平行度:10 μm表面粗糙度:Ra< 0.2 μm

03氢燃料电池双极板成形模的加工方案

对于氢燃料电池中关键部件制造商来说,选择精密、高效、高性能机床来加工模具非常重要,他们一直在寻找如何降低成本的方案。该领域正是牧野机床深入参与的开发项目,牧野一直在致力于帮助氢燃料电池部件制造商开发减少成本、提升产量的加工方案。

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牧野机床加工样品

加工机床:iQ500加工时间:142小时使用的工具:23把(精加工7把)最小R角:0.25 mmCAM软件:FFCAM

牧野iQ500超精密立式加工中心可完全满足这类模具的加工需求。

  • 针对主轴、进给轴、切削液的发热问题,配备全套的冷却系统保证连续超长时间加工(大于150小时)的精度稳定性 

  • 全轴直线电机驱动,保证极高的加工精度 

  • 牧野专家6系统独有的SGI轮廓控制在拐角处可实现平滑过渡,保证优异的表面质量 

· 牧野开发的45000转高速高稳定主轴,其对振动的抑制性可有效保证小径刀具加工硬材料的寿命

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牧野的iQ500超精密立式加工中心机床

(前沿数控技术)

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