氮气弹簧在模具中的应用

    一、国内外氮气弹簧发展概况
     氮气弹簧是一种有弹性功能的部件,它将高压氮气密封在正确的容器内,外力通过柱杆将氮气压缩,当外力去除时,靠高压氮气膨胀,来获得一定的弹压力,这就称为氮气缸或称气体弹簧,或称氮气缸弹压装置,简称氮气弹簧(“Nitrogen Cylinder”、“GasSpring”)。
    一在模具工业中,一直大量使用着弹性元件。模具技术和模具制造水平有了很大的发展和提高,工业产品对磨具的需求量越来越大,模具朝着精密、复杂、高效、长寿命的方向迅速发展,而原有的常规弹性元件存在着一定的缺点,不能满足这种形式的需要,不能理想的解决在冲压工艺的要求,所以往往影响冲压件质量,使的模具结构设计变得比较复杂,影响模具在压力机上更换的时间;同时常规弹性元件占有的模具空间太大了,增大了模具制造的成本。比如:弹簧、橡皮均存在着需要预紧,才能达到设计所需求的弹压力,而它们的弹压力又是随行程加大而明显地增大,这种弹压力不恒定的性能,可能导致零件不能成行,这个矛盾就显得特别突出,有时只好采用增加工序的办法来解决这类问题。
    对于密集型冲头的冲裁工艺,如采用弹簧或橡皮卸料,往往会遇到模具的卸料空间不够安放弹簧或橡皮,因而需要加大模具空间来解决这类问题。还可举出不少这类例子。当前冲压设计人员只能采用气垫来部分弥补这些不足。但是采用压力机气垫时,模具的设计、调整、使用都不很方便;由于气压的波动和管道节流损失,气垫所提供的力量也不是很准确;它所占有的空间比较大;需要配备专用的压缩空气站,况且并非所有的压力机均配有气垫。在使用气垫时,模具设计均要受气垫顶杆位置的限制,模具安装调试也不方便。为此,人们努力开发一种新型的弹性功能部件来替代常规的弹性元件,这种新型弹性元件具有更加完善的性能,能代替常规弹性元件,完成常规弹性元件难于完成的工作,氮气弹簧作为新型弹性功能部件也就应运而生。它能够补上述不足,简化模具设计、制造,方便模具调整;它可以作为独立部件,安装在模具中使用,也可以设计程一种氮气弹簧系统,作为模具的一部分参加工作,可以在系统中很方便实现弹压力恒定和延时动作,是一种具有柔性能的弹性部件。
    氮气弹簧的特点
      氮气弹簧的特点可归纳为以下几个方面:
      1.在较小的空间,可以产生较大的初始弹压力,不需要预紧,传力模块一俟开始与氮气弹簧柱塞接触就具有弹压力,一个氮气弹簧可以代替多少个弹簧,对于工作行程相同的磨具,采用氮气弹簧的模具高度要比采用弹簧的模具高度小很多;
      2.弹压力在整个行程中,可以基本保持恒定;
      3.根据不同的冷冲压工序要求,其弹压力的大小,受力点的位置随时可以调节,调节方便又准确、在模具设计和调试中,可以很方便的就实现弹压力的平衡;
      4.简化模具压力、卸料等的结构,简化模具设计。缩短模具制造周期;
      5.提高冲压件质量,保证冲制件质量稳定,缩短在压力机上更换磨具时间,提高劳动生产率,减低成本;
      6.使用寿命长、即安全又可靠,安装和维修简单、方便也可靠;
      7.适用于作为不需要外加动力源的气垫装置。
    氮气弹簧结构形式的选择
      在模具设计中使用氮气弹簧时首先需要决定氮气弹簧的结构形式,有以下几种形式可以供选择:氮气弹簧座板式、管路连接式、独立式氮气弹簧等。这些基本的结构形式都有各自的特点和一定的应用法范围,需要根据零件的冲压工艺要求、模具的成本和调整维修方便等因素,综合考虑选择。

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