模具氮气弹簧-氮气弹簧的结构及在模具设计中的应用

l 前言
    近些年来，模具技术和模具制造水平有了很大的发展和提高，模具向着精密、高效、长寿命方向迅速发展，原有的弹性元件，例如弹簧、橡胶、气垫等
存在着一定的缺点，不能满足各种冲压工艺的要求，往往因此影响冲压件的质量。目前氮气弹簧在模具行业中广泛应用，弥补了常规弹性元件的不足，简化了模具设计、制造，方便了模具调整，提高了冲压件的质量。
2 氮气弹簧及其基本结构和类型
    氮气弹簧是一种具有弹性功能的部件，它将高压(10一15 Mpa)氮气密封在确定的容器内，外力通过柱塞杆将氮气压缩，当外力去除时，靠高压氮气膨胀来获得一定的弹压力，这种部件称为氮气弹簧或氮气缸。
   2.1氮气弹簧的基本构造
    氮气弹簧的构造，它由以下几大部塞杆或活塞杆  分构成，即受力和产生弹压力的柱塞杆或活塞杆，组成气室的缸体、缸盖和缸底，静密封部分，动密封部分，导向部分，充气结构组件，润滑系统，紧固连接部分，安全阀、防尘装置和防偏载限位装置，标记。          
   2.2氮气弹簧的分类
    模具氮气弹簧按用途可分为独立式氮气弹簧和非独立式氮气弹簧两种。独立式氮气弹簧是单个氮气弹簧构成一个独立单元，自成一个封闭体系，可以在任
何希望的位置独立工作。非独立式氮气弹簧是将若干个氮气弹簧通过氮气弹簧底板联结在一起，或是将若干个独立式氮气弹簧用软管连接在一起，成为一个氮气弹簧系统。
3   氮气弹簧的特点及其在模具中的应用
   3.1氮气弹簧的特点
    传统模具中使用的弹性功能元件有3大类，弹簧、橡胶和压力机气垫。这些弹性元件的特性曲线。弹簧和橡胶在自由长度时，弹压力为零，因此弹簧和橡胶在使用时必须预压，而橡胶压缩到一定程度后就很难变形。氮气弹簧与气垫相似，均有较大的初始压力，弹压力随压缩量的变化较平稳，可近似认为是恒定的。在模具设计时，弹簧或橡胶行程的大小，除要考虑弹压力外,还要选择其自由长度。行程太大，需要两个或多个叠加，容易失稳，占用模具空间大，压力调整很不方便。氮气弹簧行程达300 mm，压缩量为50%~60%，寿命在50一60万欢，且因其安装于模具内部，模具的装卸非常方便，减小了模具体积，简化了模具结构。
氮气弹簧的结构及在模具设计中的应用
    与压力机气垫相比，氮气弹簧也具有很大优越性。采用压力机气垫时、模具设计、调整，使用不是十分方便。由于气压的波动和管道节流损失，气垫的压力不够准确。模具的设计、安装受到托杆孔位置的局限且使用气垫需配专用的压缩空气站，而有的压床无气垫配置。因此，氮气弹簧与这些弹性元件相比，有以下特点。a．占用空间小，不需要预压紧就可产生较大初始压力；b．一个氮气弹簧可以代替多个弹簧，模具的闭合高度比采用弹簧的小的多；c-在工作过程中，弹压力可以基本恒定。弹压力的大小，受力点的位置，可根据冲压工艺要求随时调节。在模具设计、调试过程中可以很方便地实现弹压力的平衡，使用寿命长、安全、可靠、方便；d．方便模具设计，简化模具结构，缩短制模周期，保证了冲压件质量；e．对于无气垫装置的压力机，可以充当气垫。
3.2氮气弹簧的应用
    模具氮气弹簧用于冷冲模比目前已有的弹性元件或气垫具有更好的性能，我公司在对UD22国产化中，大部分车身覆盖件引进日本模具．各类冲压模具中广泛采用了氮气弹簧，由于它提供了适宜的压力以及良好的安装、使用性能，在生产中产生了很好的效果，制件成形质量好，提高了国产化质量。
3.2.1在拉延模中的应用
    一般中小型轴对称零件拉延过程中常用弹簧、橡皮做压边元件，冲压件质量不稳定，废品率高。采用氮气弹簧压边，可以获得大小不同的准确压边力；压边力的调整也很方便；在整个拉延过程中压边力基本保持恒定；使金属在塑性变形过程中趋于等流动，能有效地防止起皱，保证冲压件的质量。
    非轴对称零件，尤其是汽车覆盖件，其塑性变形是复杂、多样的，模具的设计、调试更多地是借助经验，来达到金属在拉延过程中等流动的目的，采用氮气弹簧后，模具压边力的着力点可以很方便地移动、调整，不受气垫托杆的约束，可使单动压力机实现双动拉延的功能，有效地保证零件形状成形的先后顺序，获得质量很高的冲压件。
3.2.2在压形模中的应用
    在弯曲模中氮气弹簧有较大的初始压力，可将板料紧紧压住，使其同时进入凹模圆角区，基本消除了弯曲过程中侧滑现象，减小了回弹，防止零件扭曲变形，提高了零件尺寸精度的对称度，如图3．此外，采用氮气弹簧或模具氮气弹簧系统，设汁人员可简单地将它装在模具上部或下部，简化了模具设计。
3.2.3在翻边整形模中的应用
    常见的翻边质量问题，大部分是由于工件预压不紧造成的，尤其是在汽车覆盖件翻边中，氮气弹簧具有足够大的行程和弹压力，可靠、稳定地  保证翻边工件的尺寸精度和成形质量，图4是典型的汽车覆盖件翻边整形模结构。制件左．右两侧均翻竖立边并整形，由图可看出，整形后制件将包在凸模上，取出困难，因此将凸模做成活动块，由于两侧
    面与上型面几乎成90度角，故而从压料板上传到侧面的压力很小，为充分压紧制件，防止翻边时产生形状和尺寸误差，在两侧方向用氮气弹簧来压紧，并用氮气弹簧使斜楔复位，模具结构紧凑．合理，降价了模具成本，提高了覆盖件的质量。
3.2.4在其他模具中的应用
     氮气弹簧在冲裁模具、斜鍥模具中也被广泛应用，在冲裁模中．若制件孔密集、无法用弹簧直接退料，只有加大模县结构，采用二级退料、如图5．氮气弹簧正适用于这种空问挟小的情况，从而大大减小了模具体积，简化了模具设计  在斜楔结构中，利用氮气弹簧可使斜鍥滑块安全，可靠、平稳地复位，模具结构非常简单。

模具氮气弹簧-氮气弹簧的结构及在模具设计中的应用.