专利名称：针刺实验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池行业中的安全性测试设备，更具体地说，涉及一种对 电池电芯进行针刺测试的针刺实验机。
背景技术：
电池电芯通常需要进行过充、过放、挤压、外部短路、针刺等一系列破坏 性检测试验。其中针刺测试用来测试电池的安全性能，通常使用针刺实验机来 对电池电芯进行针刺测试。针刺实验机通常包括机架、用于固定电芯的电芯夹 具、钢针模具和液压系统，液压系统驱动钢针^t具上的钢针沖向待测电芯，并 将待测电芯刺穿，在待测电芯中停留很短时间后从待测电芯内抽出，再观测电 芯是否爆炸或起火，从而完成针刺检测试验。当钢针模具上的钢针沖向待测电 芯时，由于钢针的中心线与待测电芯的最高母线存在一定的对中性偏差，使得待测电芯对钢针会产生巨大的转矩和弯矩，使得钢针容易被折断；同时，钢针 将受到的巨大转矩直接冲击液压系统中的液压缸，使得液压缸寿命变短。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中针刺实验机存在钢针 容易折断、液压缸寿命短的缺陷，提供一种钢针能够平稳运行、钢针不直接沖 节液压缸的针刺实验机。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种针刺实验机， 包括机架、电芯夹具、设有钢针的钢针模具和液压系统，所述机架包括底板和 顶板、固定在顶板和底板之间且位于底板四周的导向柱、位于顶板和底板之间 且套设在导向柱上的滑板，所述钢针模具设置在滑板的下侧，所述电芯夹具设 置在底板上侧正对钢针才莫具处，所述液压系统设置在顶板上并驱动连接所述滑 板沿导向柱上下滑动。在本实用新型所述针刺实验机中，所述滑板上设有与导向柱相匹配的导向孔，所述导向孔内嵌有无油衬套，所述村套套设在导向柱上。在本实用新型所述针刺实验机中，所述导向柱为四个，分别设置在滑板的四个角。在本实用新型所述针刺实验机中，所述顶板前侧设有放置摄像头的第一缺 口 ，所述滑4反前侧设有与所述第 一缺口相匹配的第二缺口 。在本实用新型所述针刺实验机中，所述液压系统包括固定在顶板上的液压 缸、向液压缸供液的液压站、连接在液压缸和液压站之间的连通管，所述液压 缸的活塞杆尾端连接在滑板上侧，所述连通管上设有节流阀。在本实用新型所述针刺实验机中，还包括测速装置，所述测速装置包括固 定在顶板上的标杆、沿标杆滑动设置且下端连接在所述滑板上的测速杆、以及 固定在标杆上的感应器、芯片和显示装置，所述感应器将感应到的标杆和测速 杆之间相对位置的信息输送给芯片，芯片再根据两个位置的位置差计算出测速 杆在预设周期内的平均速度并输送给显示装置显示出来。在本实用新型所述针刺实验机中，所述电芯夹具包括设置在底板上的V 形块，所述V形块上设有V形槽，所述V形槽的对称中性面通过所述钢针。在本实用新型所述针刺实验机中，所述V形块上方设有两根平行所述V形槽的夹紧棒，所述钢针正对于所述两根夹紧棒之间，所述底板上设有固定所 述夹紧棒的支撑板。在本实用新型所述针刺实验机中，所述钢针模具包括固定在滑板下侧的上模、螺紋连接在上模下端的下模和固定在下模下端设置的中心孔内的钢针，所 述上模下端和下模上端之间的连接处设有相互匹配的导向柱面。实施本实用新型的针刺实验机，具有以下有益效果通过设置机架包括底 板和顶板，并在顶板和底板之间设置导向柱，从而架构了整个针刺实验机的框 架，牢固地将各个装置固定在机架的各个位置，使得针刺实验机在工作时稳定 可靠；在顶板和底板之间设置由液压系统驱动的沿导向柱可上下滑动的滑板， 再将钢针模具设置在滑板下侧，导向柱对滑板起到导向的作用，在调试好电芯 夹具的位置后，钢针在下冲的过程中不容易发生偏移，能够对准待测电芯的最 高母线，从而尽可能地减小了待测电芯给钢针带来的转矩和弯矩，保证了钢针 不容易折断；同时钢针模具设置在滑板下侧，而液压系统设置在顶板上，钢针 受到的巨大转矩先被传递给滑板，在位于滑板四周的导向柱抵消大部分转矩后 再传递给液压系统的液压缸，此时液压缸受到的沖击大大减小，从而延长了液 压缸的使用寿命。下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型所述针刺实验机优选实施例的立体图； 图2是本实用新型所述针刺实验机优选实施例的半剖视图； 图3是本实用新型所述针刺实验机优选实施例中电芯夹具的立体结构示 意图；图4是本实用新型所述针刺实验机优选实施例中钢针模具的立体结构示意图；图5是本实用新型所述针刺实验机优选实施例中钢针模具的上模的结构 示意图；图6是本实用新型所述针刺实验机优选实施例中钢针模具的下模的结构 示意图。
具体实施方式
如图1、 2所示，在本实用新型的针刺实验机的优选实施例中，包括机架 10、电芯夹具20、钢针模具30、液压系统40和测速装置50。其中，机架IO 用于将设备固定在基础上，并将设备的各个部分牢固地固定在各自的位置上， 包括底板11、顶板12、导向柱13和滑板14。底板11上可设有固定连接结构， 以便底板ll能够固定在基础上。导向柱13竖直设置在底板11的四周，其两 端分别固定在底板11和顶板12上，从而形成针刺实验^L的整个框架。液压系 统40设置在顶板12上侧，钢针模具30固定在滑板14下侧，电芯夹具20固 定在底板11上并正对于钢针模具30。在本优选实施例中，优选导向柱13为 四根，底板ll为矩形，四根导向柱13分别设置在底板11的四个角上。滑板 14设置在顶板12和底板11之间，滑板14上对应导向柱13的位置上设有通 孔，通孔内最好嵌有套设在导向柱13上的无油衬套15，使得滑板14能够沿 导向柱13在顶板12和底板11之间滑动，并且滑动时不会在导向柱上留下润 滑油，保证实验时操作人员的卫生清洁。如图1所示，在机架顶板的前侧设有第一缺口 16,该第一缺口用来设置 摄像头，方便对实验过程进行跟踪录像，滑板的前侧对应第一缺口 16处设有对应的第二缺口 17，该第二缺口 17保证滑板不挡住揚z像头的^L野，以便摄像 头能够直接对位于滑板下侧的钢针冲刺电芯的过程进行摄像。如图3所示，电芯夹具20包括固定在底寺反11上的V形块21、设置在V 形块21侧面的支撑板22、设置在支撑板22上的两根夹紧棒23。其中，V形 块21上设有V形槽24，该V形槽24的对称中性面正好通过钢针模具30上竖 直设置的钢针。当待测电芯1放置在V形槽24中时，待测电芯1与V形槽24 的两斜面形成线接触，这两条接触线相对于通过钢针的中性面对称，在钢针冲 向待测电芯1时，两条接触线均分了钢针带来的冲击力，使得待测电芯1不会 因受力不均而从夹具中弹出，确保了试验能够有效地进行。支撑板22最好设置在V形槽24两端开口处，当待测电芯1发生爆炸时， 其碎片沿V形槽24窜动时能够被支撑板22挡住，避免其伤人。夹紧棒23平 行V形块的V形槽24，当待测电芯l放置在V形槽24内时，调节夹紧棒23 两端在支撑板22上的位置，使得钢针模具上的钢针针对于两根夹紧棒23之间 的间隙，以便钢针能冲向待测电芯1进行针刺试验。在调节夹紧棒23时，应 尽量保证夹紧棒23不接触放置在V形槽24上的待测电芯1，以防止夹紧棒23 影响待测电芯1最高母线相对于钢针的位置，进而影响到V形块21的定位精 度。当钢针返回时，夹紧棒23阻碍待测电芯1随钢针上移，使得待测电芯1 能够从钢针上脱落下来。在测试方形电芯时，可在V形槽24上防止一块中心带孔的平板，将孔对 准钢针，再将电芯置于平板上即可。还可以在V形槽24的斜面上设置缺口 ， 缺口形成放置该平板的平台，从而固定该平板，定位非常方便快捷。在本优选实施例中，支撑板22上设有滑槽25,夹紧棒23的两端分别设 置在对应的支撑板上的滑槽25内。当待测电芯1尺寸不同时，夹紧棒23能够沿滑槽25滑动，获得不同的相对于V形槽24的距离，适应不同井见格待测电芯 1的针刺试验。如图4、 5、 6所示，钢针模具30包括上模31、下模32和固定在下模32 下端的钢针33。其中，上模31上端可设置沉头孔311,通过沉头螺钉将上模 31固定在滑板14上；上模31下端开设有与上模中心线重合的螺紋孔312,螺 紋孔312开口处设有带锥度的内导向柱面313。下模32上端设有与所述上模 的螺紋孔312相配合的螺紋柱面322，该螺紋柱面322的中心线与下模32的 中心线平行，在螺紋柱面322的尾端设有与所述螺紋孔312的内导向柱面313 相匹配的外导向柱面323，当螺紋柱面322和螺紋孔312相配合时，内导向柱 面313和外导向柱面323相互定位，使得下模32的中心线能够与上模31的中 心线平行。在下模32的下端开设中心孔321，该中心孔321的中心线与下模 螺统柱面322的中心线平行。钢针33与该中心孔321过渡配合，钢针33的中 心线与中心孔321的中心线重合。中心孔321 ^侧壁上设有锁紧螺钉34，用 于固定插入中心孔321的钢针33，方便钢针33的拆卸或更换。这样，钢针33 的中心线能够与上模的内导向柱面313的中心线平行，只要保证上模31中带 锥度的内导向柱面313与上模31顶部平面垂直，就能够保证钢针33与上模 31的顶部平面垂直。使得钢针33与滑板14移动方向平行，减小了钢针33在 冲向待测电芯1时产生巨大的弯矩，避免钢针被折断。在本优选实施例中，液压系统40 i殳置在顶板12上，包括液压缸41、向 液压缸41提供液体的液压站、控制液压缸41的进液速度的节流阀42。其中 液压缸41缸体固定在顶板12上，液压缸41的活塞杆穿过顶板12上设置的通 孔连接在滑板14的上侧，以驱动滑板14上下移动。液压站通过连通管43连 接至液压泵，节流阀42设置在连通管43上。液压站最好采用定量泵，以稳定液压缸41的出轴速度，使得与活塞杆连接的滑板14能够沿导向柱13匀速滑 动，方便测速装置50进行测速。通过调节节流阀42，使得滑板14获得合理 的滑动速度。测速装置50设置在顶板12上，包括测速杆51、标杆52、感应器53、芯 片、显示装置54,标杆52固定在顶板12上，测速杆51设置在标杆52的滑 槽内且沿该滑槽可上下滑动，感应器53和显示装置54固定在标杆52上。测 速杆51的下端连接在滑板14上，当滑板14上下滑动时，带动测速杆51在标 杆52的滑槽内滑动。当测速装置进行测速时，芯片在测速周期开始时触发感应器53,感应器 53感应测速杆51的位置并输送到芯片；芯片在测速周期结束时再触发感应器 53,感应器53再次感应测速杆51的位置并输送至芯片；芯片才艮据两个测速杆 51的两个位置计算处在测速周期内测速杆51的位移量，从而计算处测速杆51 的速度，并将该速度值显示在显示装置54上，从而完成整个测速过程。由于 测速杆51与滑板14连接，而钢针模具30固定在滑板14上，因此测速装置 50测得的速度即为钢针33的速度。通过该测速装置50反馈的钢针速度，可 及时调节液压系统中的节流阀42,使得钢针运动速度达到具体实验时的要求。
权利要求1、一种针刺实验机，包括机架、电芯夹具、设有钢针的钢针模具和液压系统，其特征在于，所述机架包括底板和顶板、固定在顶板和底板之间且位于底板四周的导向柱、位于顶板和底板之间且套设在导向柱上的滑板，所述钢针模具设置在滑板的下侧，所述电芯夹具设置在底板上侧正对钢针模具处，所述液压系统设置在顶板上并驱动连接所述滑板沿导向柱上下滑动。
2、 根据权利要求1所述针刺实验机，其特征在于，所述滑板上设有与导 向柱相匹配的导向孔，所述导向孔内嵌有无油衬套，所述衬套套设在导向柱上。
3、 根据权利要求2所述针刺实验机，其特征在于，所述导向柱为四个， 分别设置在滑板的四个角。
4、 根据权利要求1所述针刺实验机，其特征在于，所述顶板前侧设有放 置摄像头的第一缺口 ，所述滑板前侧设有与所述第一缺口相匹配的第二缺口 。
5、 根据权利要求1至4中任一项所述针刺实验机，其特征在于，所述液 压系统包括固定在顶板上的液压缸、向液压缸供液的液压站、连接在液压缸和 液压站之间的连通管，所述液压缸的活塞杆尾端连接在滑板上侧，所述连通管 上设有节流阀。
6、 根据权利要求1至4中任一项所述针刺实验机，其特征在于，还包括 测速装置，所述测速装置包括固定在顶板上的标杆、沿标杆滑动设置且下端连 接在所述滑板上的测速杆、以及固定在标杆上的感应器、芯片和显示装置，所 述感应器将感应到的标杆和测速杆之间相对位置的信息输送给芯片，芯片再根 据两个位置的位置差计算出测速杆在预设周期内的平均速度并输送给显示装 置显示出来。
7、 根据权利要求1至4中任一项所述针刺实验机，其特征在于，所述电 芯夹具包括设置在底板上的V形块，所述V形块上设有V形槽，所述V形槽的 对称中性面通过所述钢针。
8、 根据权利要求7所述针刺实验机，其特征在于，所述V形块上方设有 两根平行所述V形槽的夹紧棒，所述钢针正对于所述两根夹紧棒之间，所述底 板上设有固定所述夹紧棒的支撑板。
9、 根据权利要求1至4中任一项所述针刺实验机，其特征在于，所述钢 针模具包括固定在滑板下侧的上模、螺紋连接在上模下端的下模和固定在下模 下端设置的中心孔内的钢针，所述上模下端和下模上端之间的连接处设有相互 匹配的导向柱面。
专利摘要本实用新型涉及一种针刺实验机，包括机架、电芯夹具、设有钢针的钢针模具和液压系统，机架包括底板和顶板、导向柱和滑板，钢针模具设置在滑板的下侧，电芯夹具设置在底板上侧正对钢针模具处，液压系统设置在顶板上并驱动连接所述滑板沿导向柱上下滑动。通过设置在顶板和底板之间设置由液压系统驱动的沿导向柱可上下滑动的滑板，导向柱对滑板起到导向的作用。钢针在下冲的过程中不容易发生偏移，保证了钢针不容易折断；同时，位于滑板四周的导向柱能够抵消大部分钢针产生转矩后再传递给液压系统的液压缸，此时液压缸受到的冲击大大减小，从而延长了液压缸的使用寿命。
文档编号G01R31/36GK201096874SQ200720171928
公开日2008年8月6日 申请日期2007年9月21日 优先权日2007年9月21日
发明者彭德贵, 王耀会 申请人:深圳市比克电池有限公司