一、设备概述
1.1设备基本原理和功能
集流片激光焊接机是用于锂离子电池的集流片的焊接的机械设备，其主要由电芯上料机构、正极集流片上料机构、正极激光焊接机构、高温胶上料机构、正极高温胶包覆机构、负极集流片上料机构、负极集流片激光焊接机构、CCD视觉检测机构、焊接拉力检测、电芯下料机构等组成。将准备好的正、负极集流片分别焊接在电芯正、负极上，保证尺寸、焊接质量等在设计规格范围，经过除尘处理后下料，为后工序做好前期准备。
1.2设备需求概述
1、设备名称：集流片激光焊接机
2、设备数量：
3、生产速度：≥ PPM
4、系统组成：电芯上料机构、电芯定位机构、正极集流片上料机构、正极激光焊接机构、正极高温胶上料包胶机构、负极集流片上料机构、负极集流片激光焊接机构、CCD视觉检测机构、焊接拉力检测、电芯下料机构。
5、功能要求
（1）电芯上料机构：自动扫码上料，360°旋转角度调节，自动记录电芯来料数量；
（2）电芯定位机构：实现电芯定位、夹紧；
（3）正极集流片上料机构：自动上料、定位，来料存量预警；
（4）正极集流片激光焊接机构：自动对焦焊接，除尘吸烟；
（5）高温胶上料包胶机构：人工上料、定位、缓存，自动测长后对正极直角边缘进行包覆，包覆完成后进行裁切，高温胶来料存量预警；
（6）负极集流片上料机构：自动上料、定位，来料存量预警；
（7）负极集流片激光焊接机构：自动对焦焊接，除尘吸烟；
（8）CCD视觉检测机构：
（9）焊接拉力检测：
（10）电芯下料机构：与后端设备进行联动，实现电池的自动下料。
二、来料参数
2.1来料卷芯尺寸图及参数
尺寸图
序号 | 項目 | 正极 | 负极 |
1 | 集流片材质 | 铝片 | 不锈钢或镀镍铜片 |
2 | 集流片直径 | 40.00mm～43.50mm | 40.00mm～43.50mm |
3 | 集流片厚度 | 0.15mm～0.50mm | 0.15mm～0.50mm |
4 | 电芯直径 | 45.50mm～44.85mm | |
5 | 电芯高度 | 75.00mm～75.50mm | |
6 | 电芯中心孔直径 | 3.00mm～5.00mm | |
7 | 电芯重量 | ||
8 | 高温胶内径 | ||
9 | 高温胶宽度 | ||
10 | 高温胶外径 | ||
三、成品规格
电芯成品示意图
序号 | 項目 | 正极 | 负极 |
1 | 焊接长度 | 8.00mm〜12.00mm | 8.00mm〜12.00mm |
2 | 焊接宽度 | 3.800mm〜4.200mm | 3.800mm〜4.200mm |
3 | 焊接角度 | 120°±1° | 120°±1° |
4 | 正极包胶宽度W1 | 8.00mm〜12.00mm | |
5 | 正极包胶高度H1 | 8.00mm〜12.00mm | |
四、工艺流程图（process flow chart）
五、关键工艺参数
序号 | 项目 | 要求 | 精度 | 备注 |
1 | 焊接最大熔宽 | ≥ μm | ||
2 | 焊接最大熔深 | ≥ μm | ||
3 | 焊接频率 | 0〜50HZ | ||
4 | 离焦量 | ±7mm | 0.1mm | 可调 |
5 | 焊接脉宽 | 0〜20ms | 1ms | 可调 |
6 | 焊接速度 | 0〜10mm/s | 1mm/s | 可调 |
7 | 焊接拉力 | ≥80N/10mm | ||
8 | 焊印位置精度 | ≤±0.05mm | ≤±0.05mm | |
9 | 保护气流流量 | 30±20L/min | ≤±3L/min | 可调 |
10 | 激光器额定功率 | 6kW | ||
11 | 集流片定位精度 | ≤±0.05mm | ||
12 | X轴行程 | 600mm | ||
13 | Y轴行程 | 600mm | ||
14 | Z轴行程 | 600mm | ||
15 | CCD检测范围 | Max.200mm | ||
16 | CCD检测速度 | 满足≥30个/min | ||
17 | CCD检测精度 | ≤0.1m | ||
18 | CCD采样频率 | ≥20kHz | ||
19 | CCD误判率 | ≤0.5% | ||
20 | CCD漏检率 | 0% |
六、各机构功能要求
6.1电芯上料机构
功能：将电芯从上料物流线搬运到设备内部
功能要求：
（1）具备卷芯自动上料、扫码功能；
（2）与卷芯接触面采用非金属材质或镀层；
（3）气缸配置调压阀，压力可调；
（4）移送过程中，钢壳不允许发生相对位移；
（5）上料卷芯有无检测功能；
（6）需具备卷芯料尽预警功能。
6.2电芯定位机构
功能：实现电芯定位、夹紧
功能要求：
（1）与电芯接触面采用非金属材质或镀层；
（2）气缸配置调压阀，压力可调；
（3）移送过程防止电芯发生相对位移；
（4）电芯有无检测功能；
（5）定位精度≤±0.5mm；
（6）定位模具设置倒角，防止刮伤钢壳；
（7）定位模具与移送机构采用避让设计，避免干涉、撞伤；
（8）定位模具位置可调，提供标准电芯MASTER，方便位置调整；
6.3正极集流片上料机构
功能：将正极集流片定位后自动放到焊接机构与相互电芯配合
功能要求：
（1）具备集流片自动上料功能；
（2）与正极集流片接触面采用非金属材质（中转建议采用塑料吸盘）；
（3）气缸配置调压阀，压力可调；
（4）移送过程中，集流片不允许发生相对位移；
（5）上料集流片有无检测功能；
（6）需具备集流片料尽预警功能。
（7）抓取集流片过程中避免接触集流片边缘，防止损伤、产生金属粉尘；
（8）集流片定位精度≤±0.5mm；
（9）定位模具可调并设置倒角，防止刮伤集流片；
（10）定位模具与移送机构采用避让设计，避免干涉、撞伤；
6.4正极集流片激光焊接机构
功能：实现正极集流片激光焊接，实时除尘除烟
功能要求：
（1）X、Y轴的重复走位精度≤±0.02mm，激光头运动时抖动幅度≤0.05mm；
（2）采用环形光斑光纤激光器，激光器输出功率波动≤±3%，激光器线性≥98%；
（3）光纤盘曲直径＞200mm；
（4）激光头Z轴采用伺服电机，离焦量可在触摸屏设置，调节分辨率0.1mm；
（5）激光头上安装激光测距传感器，焊前检测激光焊接离焦量，若离焦量超出设定范围则报警人工处理，检测离焦量能采集显示在控制面板上；
（6）激光头保护镜片使用寿命≥10000次，随机附送焊接头保护镜片20Pcs，后续消耗保护镜片需由甲方购买，乙方保证供货或提供货源；
（7）激光头上安装CCD对焊接轨迹实时监视，投影到设备外罩的显示面板，方便焊接轨迹的调试和观察；
（8）激光出射头安装同轴除尘罩，焊接时除尘罩吸尘口距离电芯顶盖表面高度≤30mm，吸尘口风速8～15m/s可调，吸尘管道具备吸尘负压、风速检测，负压、风速异常时报警人工处理；
（9）冷水机采用外循环水冷却，冷水机与激光器水管采用金属卡套接头连接；
（10）冷水机具备液位显示、温度监控、温度报警等功能，预留水质监测口，方便检测水质。
6.5正极高温胶上料包胶机构
功能：高温胶自动上料，对电芯正极直角边缘进行包覆，保证正极绝缘性、防止集流片边缘毛刺污染、损伤电芯。
功能要求：
（1）机构具备高温胶自动缓存功能；
（2）高温胶料尽预警功能；
（3）具备定长裁断功能；
（4）包胶位置精度±2mm，包胶长度精度±1mm；
6.6负极集流片上料机构
功能：将负极集流片定位后自动放到焊接机构与相互电芯配合
功能要求：
（1）具备集流片自动上料功能；
（2）与负极集流片接触面采用非金属材质（中转建议采用塑料吸盘）；
（3）气缸配置调压阀，压力可调；
（4）移送过程中，集流片不允许发生相对位移；
（5）上料集流片有无检测功能；
（6）需具备集流片料尽预警功能。
（7）抓取集流片过程中避免接触集流片边缘，防止损伤、产生金属粉尘；
（8）集流片定位精度≤±0.5mm；
（9）定位模具可调并设置倒角，防止刮伤集流片；
（10）定位模具与移送机构采用避让设计，避免干涉、撞伤；
6.7负极集流片激光焊接机构
功能：实现负极集流片激光焊接，实时除尘除烟
功能要求：
（1）X、Y轴的重复走位精度≤±0.02mm，激光头运动时抖动幅度≤0.05mm；
（2）采用环形光斑光纤激光器，激光器输出功率波动≤±3%，激光器线性≥98%；
（3）光纤盘曲直径＞200mm；
（4）激光头Z轴采用伺服电机，离焦量可在触摸屏设置，调节分辨率0.1mm；
（5）激光头上安装激光测距传感器，焊前检测激光焊接离焦量，若离焦量超出设定范围则报警人工处理，检测离焦量能采集显示在控制面板上；
（6）激光头保护镜片使用寿命≥10000次，随机附送焊接头保护镜片20Pcs，后续消耗保护镜片需由甲方购买，乙方保证供货或提供货源；
（7）激光头上安装CCD对焊接轨迹实时监视，投影到设备外罩的显示面板，方便焊接轨迹的调试和观察；
（8）激光出射头安装同轴除尘罩，焊接时除尘罩吸尘口距离电芯顶盖表面高度≤30mm，吸尘口风速8～15m/s可调，吸尘管道具备吸尘负压、风速检测，负压、风速异常时报警人工处理；
（9）冷水机采用外循环水冷却，冷水机与激光器水管采用金属卡套接头连接；
（10）冷水机具备液位显示、温度监控、温度报警等功能，预留水质监测口，方便检测水质。
6.8 CCD视觉检测机构
功能：针对高温胶有无检测，集流片焊接外观检测（如焊印数量，打火点，焊印角度、长度等）
功能要求：
（1）CCD检测视野≥40mm*40mm,检测精度≤0.2mm
（2）自动拍照记录，焊印成像清晰，照片自动保存，照片需要与对应电芯绑定关系；
（3）CCD镜头具备粉尘防护功能；
（4）CCD校准配送校准标准块，具备定期自动校验功能。
6.9焊接拉力检测
功能：检测激光焊接强度，进一步判断集流片与电芯集流体连接效果
功能要求：
（1）电芯水平定位后进行固定，通过吸盘的方式吸住电芯两端正、负极集流片进行拉力测试；
（2）加大吸盘与两端集流片的接触面积，并且吸盘与电芯同心度≤0.1mm，避免拉力测试的误差；
（3）吸盘采用非金属材质，防止集流片损伤；
（4）拉力要求＞母材强度65%，熔深无单边和边部过深的情况；
（5）电芯定位水平度≤0.1mm/m。
6.10电芯下料机构
功能：将电芯从设备内部搬运到上料物流线
功能要求：
（1）与电芯接触面采用非金属材质或镀层；
（2）气缸配置调压阀，压力可调；
（3）抓取电芯过程中避免接触电芯边缘，防止损伤；
（4）电芯有无检测功能，自动检测保存下料数量；
七、设备布局
（以实际填写）
八、设备能力要求及其他
序号 | 项目 | 要求 |
1 | 产品合格率（良品率） | ≥99%（不含换卷调机以及来料坏品） |
2 | 设备故障率 | ≤1% |
3 | 故障停机时间 | ≤30min/天 |
4 | 故障停机次数 | 30min以上故障≤1次/月 |
5 | 单机设备所需操作人员配表 | 2人/班/台 |
6 | 每台设备给岀设备产能负荷计算表 | 负荷时间：生产工时-计划内停机时间 |
7 | 性能稼动率 | ≥99% （在魚荷时间内） |
8 | 时间稼动率 | ≥99%（在负荷时间内），时间稼动率=（完成数量*Cycle Time）/运转时间*100% |
9 | 易损耗部件须给出使用寿命及报警 | 供应商提供明确可修磨次数，单次寿命，设备自带预警提示功能 |
10 | 禁桐禁锌 | 可能接触的部件不得使用铜质材料和镀锌材料 |
11 | 噪音 | 距设备外壁1m测量＜75dB |
12 | 设备外观 | 普通设备外观颜色为近于白色的浅灰，标准色号为RAL1013；平板电脑、扫码枪为黑色，标准色号为RAL9005∶所有设备不许显现供应商名称及L0G0 |
13 | 设备易损件/备品备件 | 设备随机附送1年易损件/备品备件 |
14 | 设备安全标准 | 设备符合中国有关设备的安全标准，符合买方有关安全代码所要求的各项安全标准 |
15 | 随机资料 | 随机附送中文操作说明书和设备维修手册，设备的电器控制图，气动控制图，和外购部件说明书，设备实现兼容时需更换的各部件清单和图纸等资料 |
16 | 零部件选型 | 设备零部件选型按照------ |
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