中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在新能源汽車快速發(fā)展的當(dāng)下，電池包下箱體作為核心部件，對尺寸精度和密封性的要求日益嚴(yán)苛。鋁合金憑借密度僅為鋼的 1/3、塑性好、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、導(dǎo)熱散熱性優(yōu)異以及易回收利用等優(yōu)勢，成為制造電池包下箱體的理想材料。目前市場上主流的電池包下箱體主要分為水冷底板型、型材底板型和鑄鋁型三類，其中鑄鋁型因模具投入大、鑄造缺陷多、力學(xué)性能差異大且受壁厚限制，在純電動(dòng)汽車較大尺寸電池包殼體中應(yīng)用較少，而輕量化鋁合金型材底板和水冷板電池包下箱體憑借良好的適配性，成為研究和生產(chǎn)的重點(diǎn)方向。通過優(yōu)化生產(chǎn)流程與工藝，可有效提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，以下是2025年鋁合金型材行業(yè)技術(shù)分析。

  一、鋁合金型材底板電池包下箱體的生產(chǎn)制造流程與關(guān)鍵工藝

  鋁合金型材底板電池包下箱體主要由鋁合金型材底板與框架結(jié)構(gòu)通過攪拌摩擦焊連接而成，其生產(chǎn)制造流程涵蓋多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的工藝把控直接影響最終產(chǎn)品質(zhì)量，具體流程與工藝如下：

  (一)鋁合金型材底板攪拌摩擦焊工藝

  鋁合金型材底板通常由多塊中空類型材采用雙面攪拌摩擦焊焊接而成。傳統(tǒng)焊接方式采用相同攪拌針長度的攪拌頭焊接兩面焊縫，焊接后底板尺寸往往難以滿足產(chǎn)品要求，需額外進(jìn)行機(jī)械或火焰調(diào)修。為解決這一問題，可利用不同針長攪拌頭對應(yīng)不同下壓力的特性，先采用攪拌針長的攪拌頭焊接正面焊縫，再用攪拌針短的攪拌頭焊接反面焊縫，使焊接后底板尺寸符合需求，無需后續(xù)調(diào)修。該工藝的焊接參數(shù)需精準(zhǔn)控制，一般焊接速度設(shè)置為 1000~1600mm/min，轉(zhuǎn)速為 1500~2000r/min，前傾角保持 2.5°。

  (二)鋁合金型材底板整體數(shù)字控制機(jī)床加工工藝

  《2025-2030年全球及中國鋁合金型材行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出，由于電池包下箱體后續(xù)需與上箱體裝配，下箱體上表面配合孔的位置精度至關(guān)重要。若先加工配合孔，后續(xù)焊接工序會(huì)影響孔位精度，進(jìn)而干擾裝配。因此，采用三軸數(shù)字控制機(jī)床(CNC)加工設(shè)備，僅對鋁合金型材底板攪拌摩擦焊總成兩端頭的特征及少部分位置度要求不高的孔進(jìn)行加工，少數(shù)特殊情況需使用五軸 CNC 加工設(shè)備，以此保障關(guān)鍵孔位的精度不受后續(xù)工序影響。

  (三)鋁合金型材邊框與底板的焊接工藝

  鋁合金型材邊框與底板焊接若采用熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG)，會(huì)因焊接熱輸入大導(dǎo)致電池包整體尺寸變形，需額外進(jìn)行機(jī)械或火焰調(diào)修。為此，采用先進(jìn)的冷金屬過渡(CMT)焊接工藝，該工藝通過焊機(jī)的數(shù)字信號(hào)處理器(DPS)監(jiān)測短路信號(hào)，反饋給送絲機(jī)使焊絲回抽，實(shí)現(xiàn)熔滴在無電流狀態(tài)下過渡，大幅減少焊接熱輸入，降低焊接變形?？紤]到電池包下箱體尺寸通常較大，不適合采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)或翻轉(zhuǎn)臺(tái)類的一軸雙工位標(biāo)準(zhǔn)焊接工作站，可搭建水平移載式焊接產(chǎn)線，通過兩側(cè)滑動(dòng)進(jìn)出工位的方式完成焊接作業(yè)。

  (四)鋁合金型材電池包下箱體總成焊接工藝

  焊接工序作業(yè)時(shí)間相對較長，為平衡產(chǎn)線節(jié)拍，避免產(chǎn)線閑置和前序產(chǎn)品積壓，在鋁合金型材電池包下箱體總成焊接環(huán)節(jié)，可將進(jìn)出水口、支架、吊耳等小部件的焊接轉(zhuǎn)移至此工序，實(shí)現(xiàn)工序整合與效率提升。

  (五)鋁合金型材電池包下箱體總成整體 CNC 加工工藝

  完成總成焊接后，將焊接總成送至 CNC 加工中心，針對尺寸精度要求高的特征進(jìn)行整體加工。通過離線編輯程序，借助多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)及變位夾具，一次性對鋁合金型材電池包下箱體產(chǎn)品進(jìn)行整體加工，確保產(chǎn)品關(guān)鍵特征的尺寸精度達(dá)標(biāo)。

  (六)鋁合金型材電池包下箱體標(biāo)準(zhǔn)件安裝工藝

  標(biāo)準(zhǔn)件安裝主要包括拉鉚、壓鉚等操作。人工拉鉚易出現(xiàn)錯(cuò)拉、漏拉問題，輕則導(dǎo)致返工返修，重則影響生產(chǎn)進(jìn)度。因此，采用全自動(dòng)拉鉚站，該設(shè)備具備生產(chǎn)、計(jì)數(shù)、防漏鉚、出錯(cuò)報(bào)警、故障自診斷、質(zhì)量監(jiān)控和數(shù)據(jù)追溯等功能，可顯著提高安裝效率與精度。

  (七)鋁合金型材電池包下箱體氣密性檢測工藝

  采用自動(dòng)化氣密檢測一體化設(shè)備進(jìn)行氣密性檢測，檢測時(shí)充氣時(shí)間設(shè)置為 240s，使充氣壓力達(dá)到 200~500kPa;充氣結(jié)束后進(jìn)入保壓階段，第一階段保壓 5s，第二階段保壓 25s;保壓完成后進(jìn)入 60s 的檢測階段，要求產(chǎn)品氣體泄漏值≤30Pa/min，氣密合格率保持在 90%~95%。同時(shí)，設(shè)備配備返工工位，可及時(shí)對不合格產(chǎn)品進(jìn)行返工處理。

  (八)鋁合金型材電池包下箱體清洗與噴涂工藝

  清洗噴涂工位主要完成噴涂前的清洗和噴聚氯乙烯(PVC)作業(yè)。清洗的目的是去除鋁合金型材電池包下箱體表面的油污、油漬、粉塵等雜質(zhì)，避免影響噴 PVC 效果;噴 PVC 則能有效防止汽車行駛過程中，電池箱體因受碎石、泥沙撞擊而損壞，從而延長電池使用壽命。

  (九)鋁合金型材電池包下箱體整體尺寸檢測工藝

  鋁合金型材電池包下箱體總成需使用檢具對其特征進(jìn)行檢測，通過直觀的通止規(guī)、檢測銷可快速判斷零件是否符合產(chǎn)品圖紙要求。為保證長時(shí)間生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，避免因檢具長時(shí)間使用導(dǎo)致檢測裝置松動(dòng)，進(jìn)而使不合格產(chǎn)品流出，需定期采用三坐標(biāo)檢測方式對檢具精度進(jìn)行校準(zhǔn)。

  二、鋁合金型材水冷板電池包下箱體的生產(chǎn)制造流程與關(guān)鍵工藝

  鋁合金型材水冷板電池包下箱體由水冷底板(下部復(fù)合底板與帶沖壓水道的板材經(jīng)爐中釬焊而成)與框架結(jié)構(gòu)(型材經(jīng) CMT 焊接而成)通過流鉆螺釘擰緊工藝(FDS)或拉鉚連接而成，其生產(chǎn)流程與鋁合金型材底板電池包下箱體既有相似之處，也存在獨(dú)特工藝環(huán)節(jié)，具體如下：

  (一)鋁合金型材水冷板釬焊工藝

  鋁合金型材行業(yè)水冷板一般采用 3 系鋁合金，根據(jù)動(dòng)力電池設(shè)計(jì)要求不同，厚度通常為 0.8~1.5mm。由于水冷板特性特殊，常規(guī)焊接方式易焊穿且無法滿足氣密性要求，因此采用釬焊工藝，選用 4047 鋁基釬料。將水冷板單件放置在釬焊爐上料平臺(tái)，依次經(jīng)過清洗、烘干、釬焊、清渣和冷卻等工序，焊接成水冷板總成。釬焊爐可選用保護(hù)氣氛爐或真空爐，其中真空爐更適用于對氣密質(zhì)量要求更高的產(chǎn)品。

  (二)鋁合金型材水冷板邊框總成焊接工藝

  鋁合金型材水冷板邊框總成多數(shù)采用自動(dòng) CMT 焊接工藝，受箱體尺寸影響，常規(guī)焊接工作站難以滿足生產(chǎn)需求，因此搭建水平移載式焊接線。該焊接線設(shè)置兩個(gè)移載滑臺(tái)工位，可實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)、工位交替，一個(gè)工位進(jìn)行上下料操作時(shí)，另一個(gè)工位同步開展焊接作業(yè)，能最大化提升機(jī)器人利用率。同時(shí)，借助 CMT 焊接工藝可減小焊接應(yīng)力產(chǎn)生，降低邊框總成的形變量。

  (三)鋁合金型材水冷板邊框總成與底板連接工藝

  鋁合金型材水冷板邊框總成與水冷板的連接多采用 FDS 或拉鉚方式。FDS 通過高速旋轉(zhuǎn)軟化連接零件，自攻絲后擰緊，在板材與螺釘間形成螺紋連接，雖便捷高效，但高速旋轉(zhuǎn)軟化零件過程中會(huì)使型材溫度升高，可能導(dǎo)致螺釘周圍密封膠失效，因此部分產(chǎn)品也會(huì)選擇拉鉚連接。成熟的 FDS 產(chǎn)線配備多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，包括抓取機(jī)器人、涂膠機(jī)器人和 FDS 機(jī)器人，通過機(jī)器人之間的配合，依次完成邊框總成抓取、涂膠、水冷板總成抓取、FDS 連接及成品抓取放置等操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

  (四)鋁合金型材水冷板電池包下箱體后續(xù)工序流程

  鋁合金型材水冷板電池包下箱體的后續(xù)工序，如焊接總成、標(biāo)準(zhǔn)件安裝、氣密檢測、清洗噴涂及成品尺寸檢測等，與鋁合金型材底板電池包下箱體基本一致。不過，從實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來看，由于水冷板電池包下箱體的框體與底板相對獨(dú)立，框體的相對特征幾乎都在邊框單件上體現(xiàn)，因此很少采用總成整體加工工序。

  三、鋁合金型材電池包下箱體生產(chǎn)工藝的未來展望與建議

  基于當(dāng)前鋁合金型材電池包下箱體的制造工藝和技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展的需求，為推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提出以下展望與建議：

  (一)推廣鋁合金型材新型焊接技術(shù)應(yīng)用

  針對鋁合金型材電池包下箱體生產(chǎn)中常用的攪拌摩擦焊和 CMT 焊接工藝，進(jìn)一步優(yōu)化焊接參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、焊接速度、攪拌針設(shè)計(jì)等，以此提升焊接質(zhì)量和效率。同時(shí)，積極探索復(fù)合焊接技術(shù)，例如激光 + CMT 復(fù)合焊接，通過減少熱輸入降低焊接變形風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)框架單件加工，節(jié)省整體加工工序，縮短加工流程，降低生產(chǎn)成本。

  (二)深化鋁合金型材生產(chǎn)自動(dòng)化與機(jī)器人應(yīng)用

  在鋁合金型材電池包下箱體各生產(chǎn)工序中，推廣協(xié)作機(jī)器人(如七軸機(jī)器人)的應(yīng)用，結(jié)合力控傳感器和視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝配任務(wù)的自動(dòng)化操作。進(jìn)一步開發(fā) “黑燈工廠” 模式，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性，降低人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

  (三)推動(dòng)鋁合金型材電池包檢測設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化

  聯(lián)合行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)，共同制定鋁合金型材電池包下箱體尺寸、氣密性等檢測標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)通用型智能檢具，提升檢測的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性。在氣密檢測環(huán)節(jié)引入 AI 技術(shù)分析泄漏數(shù)據(jù)，快速定位漏點(diǎn)，同時(shí)支持檢測數(shù)據(jù)的云端共享與追溯，為產(chǎn)品質(zhì)量管控和工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

  四、全文總結(jié)

  本文圍繞輕量化鋁合金型材底板和水冷板電池包下箱體的生產(chǎn)制造流程與工藝展開研究，詳細(xì)闡述了兩類鋁合金型材電池包下箱體的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)及工藝要點(diǎn)。其中，鋁合金型材底板電池包下箱體通過優(yōu)化攪拌摩擦焊參數(shù)、采用 CMT 焊接、整體 CNC 加工等工藝，保障了產(chǎn)品精度;鋁合金型材水冷板電池包下箱體則憑借釬焊工藝、水平移載式焊接線及 FDS / 拉鉚連接等技術(shù)，滿足了生產(chǎn)需求。通過一系列工藝優(yōu)化措施，產(chǎn)品尺寸合格率從 88.7% 提升至 98.3%，密封失效性從 27.8% 降至 4.4%，綜合生產(chǎn)節(jié)拍提高 13%。未來，通過推廣新型焊接技術(shù)、深化自動(dòng)化應(yīng)用及推動(dòng)檢測設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，將進(jìn)一步推動(dòng)鋁合金型材行業(yè)電池包下箱體生產(chǎn)工藝的升級，為新能源汽車行業(yè)發(fā)展提供有力支撐。

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