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工业百科
氮气弹簧在模具设计中使用注意事项
2021-10-11

模具专用氮气弹簧(简称冲模氮气弹簧或氮气弹簧或氮气缸或氮缸)是一种以高压氮气为工作介质的新型弹性组件,它体积小、弹力大、行程长、工作平稳,制造精密,使用寿命长(一百万次),弹力曲线平缓,以及不需要预紧等等,它具有金属弹簧、橡胶和气垫等常规弹性组件难于完成的工作,简化模具设计和制造,方便模具安装和调整,延长模具的使用寿命,确保产品质量的稳定,也可以设计成一种氮气弹簧系统,作为模具的一部分参加工作,可以在系统中很方便实现压力恒定和延时动作,是一种具有柔性性能的新一代的最理想的弹性部件。

氮气弹簧2.jpeg

当前,在模具制造中氮气弹簧已经普遍被应用,它可以提高模具寿命,简化模具设计。这些年来,工业产品对模具的需求量越来越大,体积,弹力,寿命,弹压力这些因素都是衡量模具弹簧的重要指标,氮气弹簧因体积小(可节约模具空间),弹力大(可减少弹簧数量),寿命长(可减少模具维修次数)等优势在众多模具弹簧中脱颖而出。

氮气弹簧1.jpeg

●特性曲线的选择

对于各种不同的冲压工艺,都有不同的工艺要求,选择采用氮气弹簧技术时,要适应其工艺需要。

例如在整个工作行程中要求弹压力基本保持恒定,这一点应当说仅仅对于拉延压边作用而言,对于其他的工艺,就未必都要求弹压力基本恒定了,弹压力的恒定与否,影响不是很大。

但是从经济角度说,就有比较大的影响,因为各个工厂生产的氮气弹簧价格,是与其性能相关的,同样的弹压力,采用力量恒定的氮气弹簧要比力量不恒定的贵,同一规格的氮气弹簧行程越长越贵。

目前氮气弹簧技术投入市场的历史不长,采用氮气弹簧一次投入的费用相对于其他弹性元件要高,如果不充分考虑其经济性,盲目选择高性能的氮气弹簧,必将影响模具成本的提高,且也无比必要。因此,要根据不同的工艺要求,选择不同的氮气弹簧特性曲线,从而获得最佳的性价和最好的经济效益。


●弹压力平衡

在模具设计中弹压力的传递应当保持平衡,选择应用氮气弹簧往往不止一个,那么,着力点的布置等都需要围绕解决一个平衡问题;从冲压工艺角度说,也是需要考虑冲压力平衡的问题,以利于提高模具的使用寿命,保证冲压零件的质量。

从氮气弹簧的使用得知,氮气弹簧是同零件直接发生接触,都是通过设计的顶件板、顶件块、压边圈、斜楔块等模具零件将弹压力传递给模具工作零件,那么顶件板等模具工作零件的运动平衡与否,同力系的布置有关;另一方面顶件板也是起到传递力量给氮气弹簧的作用,因此为了避免产生氮气弹簧承受偏载,提高氮气弹簧的使用寿命,提高模具的使用寿命,应采用氮气弹簧压力系中心与冲压力中心相重合的设计方法。


●稳定性

氮气弹簧无论在安装时或是工作时,都需要相当的稳定性和可靠性,正因为它的弹压力相当大,一个氮气弹簧在不大的体积内,要释放出几百公斤甚至几吨的力量,而这个过程又是在反复不断地进行,因此,保持其工作的稳定性就相当的重要。

安装紧固时,尤其是使用力量较大的氮气弹簧,必须是被确保牢固,特别是反置氮气弹簧或是安装在上模的,氮气弹簧需要随滑块的运动而不断地相对运动,只有牢固的连接才能保证氮气弹簧正常、稳定的工作。因此往往设计安装氮气弹簧时,或在缸体或在柱塞开设有一定深度的安装沉孔,以确保其正位,避免发生偏斜。


●避免冲击

应当说氮气弹簧的工作性质是属于柔性范畴,在模具工作过程中,开启与闭合都应当是比较平顺,不应当出现冲击现象,为了达到这个目的,对于采用独立式氮气弹簧,设计人员要充分考虑到这一点。因为如前所述,氮气弹簧的频率响应是很高的,零件一经接触氮气弹簧柱塞杆就可产生弹压力,根本不要有预紧的过程,那么随着压力机滑块上、下运动,氮气弹簧开启(膨胀)和闭合(压缩)响应是很快的,如果设计不当,尤其是在小吨位压力机上使用氮气弹簧,就有可能会出现氮气弹簧推动滑动块回程的现象,破坏了曲柄压力机滑块运动曲线,导致出现震动冲击现象。因此,应当尽量避免出现这种现象。


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