[发明专利]复杂形状流道微质子交换膜燃料电池金属流场板的成形方法及装置

权利要求书

1.一种复杂形状流道微质子交换膜燃料电池金属流场板的成形方法，其特征在于它包括以下步骤：

首先，根据预先设计的微型金属流场板的结构形式和流道截面形状，设计并加工出与流道截面形状相配的微成形模头；

其次，根据流道形状和走向编制出微成形模头的起始位置和运动路径的数控程序；

第三，将基材四边加以固定，基材的下部为悬空状态或安装有与最终成形流场板形状相配的凹模；

第四，使微成形模头到达流场板的起始位置后，根据流道的深度设置微成形模头的下压量，并对基材进行下压，保持微成形模头的下压高度，然后在程序的控制下使微成形模头沿着设定的运动路径在流场板等高地压制出流道，在压制的过程中通过微小区域塑性成形的积累，完成整个流场流道的成形，成形过程包括了冲压和挤压的作用，即可得到所需结构形式的带有复杂形状流道的金属流场板；

如果流道深度和流道宽度的比值＞1，则需根据流道深度重复第四步若干次，控制每次微成形模头的下压量，使每次的下压量不大于流道的宽度，以防止下压量过大造成基材的过度减薄而破裂，直到达到规定的流道深度。

2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征是所述的微成形模头的形状为半圆形、梯形或三角形，其表面设有耐磨强化层。

3.根据权利要求1所述的成形方法，其特征是所述的流道的形状为平行结构、交指形结构或仿生形结构，所述流道的截面形状为半圆形、梯形或三角形。

4.根据权利要求1所述的成形方法，其特征是利用压电陶瓷作为控制微成形模头极小下压量的驱动装置。

5.一种实现权利要求1所述成形方法的装置，其特征是它包括底座(14)、支撑座(11)和用来固定微成形模头(18)的固定垫板(19)，支撑座(11)的下端直接或通过可调定位用工作台(13)与底座(14)相连，支撑座(11)的上端安装有用于压装基材(17)的压板(9)；基材(17)的下部为空心结构或安装有凹模(26)；所述的固定垫板(19)位于基材(17)的上部，固定垫板(19)上安装有位移传感器(20)，位移传感器(20)上安装有位移传感器上垫板(21)，位移传感器上垫板(21)上安装有压力传感器(22)，压力传感器(22)上安装有压电陶瓷下垫板(23)，压电陶瓷(24)安装在压电陶瓷下垫板(23)上，压电陶瓷(24)上安装有压电陶瓷上垫板(25)，压电陶瓷上垫板(25)与精密数控驱动装置(1)相连，精密数控驱动装置(1)、位移传感器(20)、压力传感器(22)和压电陶瓷(24)均与控制用计算机(6)电气连接；控制用计算机(6)在程序控制下驱动精密数控驱动装置(1)实现对微成形模头(18)起始位置找准、下压量及运动路径的控制，并根据位移传感器(20)和压力传感器(22)的返回的信号实现对压电陶瓷(24)的精密加载。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征是所述的压板(9)通过旋装在支撑座(11)上端螺纹孔(10)中的螺栓(7)安装在支撑座(11)上，所述的螺栓(7)上套装有弹簧(8)。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征是所述的控制用计算机(6)通过D/A转换器(4)、控制单元(3)及压电陶瓷驱动器(2)与压电陶瓷(24)电气连接，压电陶瓷驱动器(2)的输出端与压电陶瓷(24)相连，压电陶瓷驱动器(2)的输入端与控制单元(3)的一个输出端相连，控制单元(3)的另一个输出端与精密数控驱动装置(1)的输入端相连，控制单元(3)的输入端与D/A转换器(4)的输出端相连，D/A转换器(4)的输入端与控制用计算机(6)。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征是所述的位移传感器(20)和压力传感器(22)通过A/D转换器(5)与控制用计算机(6)相连。