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氮气弹簧在模具中的应用
国内外氮气惮簧发展概况
氮气单簧是一种其有蝉性功能的部件,它将高压氮气密封在确
定的容器内,外力通过柱杆将氮气压缩,当外力去除时,靠高压氮
膨胀,来获得一定的弹压力,这种和部件称为氮气缸或称气体弹簧,或
称氮气缸弹压装置,简称氮气弾簧(“ Nitrogen Cy I inder”
“ Gasspr Ing
H前常规弹性元件足弾箦、橡皮利气挑,这地弹性元件在工业领
域中得到了泛的应用,解決了各种婵性储能的需要,发挥着其应行
的作用
在模具业中,一直大量使用着弹性元什。这些年来,模具技
术和模具制造水平有了很大的发展和提高,T业产品对模其的需求量
越米越大,模具朝着精密、复张、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,不能满是这利形势的需要,
不能理想地解决冲压艺的要求,往往影响冲压件质量,使模具结构
设计变得比较复杂,影响模具在压力机上更换的吋间;同吋常规弾性
元件占有的模具空问太大,增大了模具制造的成木。例如;弾貧、橡
皮均存在着需要预紧,才能达到设计所需求的弹压力,而它们的弹応
力又是随行程加人而明M地增大,这种弹压力不恒定的性能,可能导
致零件不能成形,对拉延压边是很不理想的。对于复杂的拉延成形零
件,这个矛盾就显得特别突出,有时?好采川増加工序的办法米解决
这类问题。再如弹簧、橡皮的起始力都不大,这一点对要求起始力比
较大的弯出、翻边等工艺,也不理想。由此产生的结果是,汕压制件
的质量不稳定,调幣模具费时费力。对于密集型冲头的冲裁.艺,如
采川单簧或橡皮卸料,往往公遇到模具的卸料空削不够安放惮簧或橡
皮,因面需要加大模具空间来解決这类问题。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。但是采用応力
机气垫时,模具的设计、调整、使用都不很方便;山于气压的波动和
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,況凡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位置的限饲,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件米替代
常规的弹性元件,这种新犁弹性元件具有史加完善的性能,能代替常
规弹性元件,完成常规弹性元件难于完成的.作,具有常規弹性元件
所不具铬的性能,能代替常规弹性元件,完成常规弹性元件难于完成
的工作,具有常规弹性元件所不具备的性能,氮气弾發做为新型弾性
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
计成·种氮气弹簧系统,作为模具的?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,是一和具有柔性能的弹性部件。
氮气单簧不仅可以在模具行业中广泛地成川,也可以应川到其他T.业
领域,如汽车、电子、仪表等行业。由此看米,氮气弹簧的用途相当
广泛,它的出现迎合了时代的要求,满足了业发展的需要,显然,
这项技术的发展如今正是方兴未艾。
氮气弾發的设计原理、基木参数和特性
1、氮气弹貧设计原理
采用氮气作为.作介质的氮气弹簧,它的に作过程,可以近似
认为是等温膨胀和压缩过程,?此必须遵循波义耳?马略特
Boy le- Mar i otte)气体状谷方程。
PV/T=C,P1メV1=P2XV2
应当说明,除了理论计算之外,氮气缸的结构设计、密封技术
是氮气弾簧成败之关健技术。从目前困内外产品米看,氮气弹簽的结
构一般『分为:活棐式各柱棐式二大类型,采用单腔或复腔的气室结
构,气室设计上多为背压式结构。从整体而言,氮气弹簧可『分为独立
式利非独立式二大类型。可运动部分?不可运动部分的结构,充
亡气结构和形式等的设计均j制造1に艺技术相关联,与新材料、新
艺、新技术的应用相关联,这些新技术的应用程度,都将直接影响氮
气蝉簧的技术性能指标,影响氮气蝉簧品质的高低。从这个意义说,
氮气弹簣乂足一种综合各项新技术应用的产品
气体密封形式和技术是一项复杂的作,密封高压气体就更复
杂,高压气体不仅要很好地长期密封,并要在这压力ド循环T作,有
付其增压比高达1.6-2.0,因此高压气体的长期密封,要比高压液体
的密封困难得多,它是一项综合性的技术,这其中有密封的结构形式,
静密封与动密封的路径、形式,运动付的制造精度、表而粗糙虔、表
而处理技术、密封材料的选择、密封可靠性与寿命等。
2、氮气弾貧基木性能参数
氮气单簧的设计固然是希望拓宽应用,能适用于各种不同的
环境条件,不同的工艺要求,但就目前我们推荐的氮气弾簧,·般说
来是在常温下使用,对于高温的环境,应当另作别论。其使用环境是:
频率响成毎分钟不高丁40次;柱塞或活塞的运动速度应有30-40米/
分;备用行程一般设计为3毫米;能在常温下正常使用。在这种条件
下氮气弹簧的性能参数可以确定为以下儿项内容
(1)充气额定压力巴
(2)额定初始弾力牛顿
(3)有效工作行程毫米
(4)一次充气寿命米或次
(5)特性曲线与增压比
(6)工作环境温度摄氏度
(7)外观颜色
8)结构形式和最人偏载角
3、氮气弹的特点
氮气蝉簧的特点可归纳为以ド几方面:
(1)在较小的空中,可以产生较人的初始弹压力,不需要预
紧,传力模块?俟始与氮气弾柱接触就具有弹压力。?个氮气
弹貸可以代替多个弹黉,对于.作行程相同的模具,采用氮气弹簧的
模具高度要比采用单簧的模具高度小很多