摘要:目前常规弹性元件有弹簧、橡皮和气垫,被广泛地应用在工业企业中,满足了工业领域很多弹性储能的需求。氮气弹簧作为模具中的新秀,已得到了广泛的应用,氮气弹簧在模具中的应用使得简化了模具的结构,降低了制造成本,大幅提高了冲压件的质量。
Abstract: Current conventional elastic elements are springs, rubber and air cushion, which are widely used in industrial enterprises meeting a lot of elastic energy storage needs. As a new element of mold, nitrogen spring has been widely used, simplifying the structure of mold, reducing production costs, greatly increasing the quality of purching elements.
关键词:氮气弹簧;模具;元件
Key words: nitrogen spring;mold;components
中图分类号:TH13 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)11-0087-01
0引言
氮气弹簧是具有弹性功能的一种元件。在密封的容器内充高压氮气,外力通过柱塞杆将氮气压缩,在外力消失的时候,高压氮气产生弹力,这种部件称为氮气缸或气体弹簧,简称氮气弹簧(Nitrogen Cylinder; Gas Sring)。氮气弹簧比普通弹簧高出40%~50%的寿命和精度。它的性价比是无与伦比的。
1氮气弹簧的优势
在日本、美国、韩国,德国等先进模具制造国中已经普遍应用,它可以提高模具寿命,简化模具设计。因此,氮气弹簧能确保您的模具表现在未来数年内一直保持顶尖表现。这些年来,工业产品对模具的需求量越来越大,而氮气弹簧具有体积小,弹力大,寿命长,弹压力恒定的特点。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,因此降低了模具的总成本。
2氮气弹簧的结构及特点
2.1 氮气弹簧的结构氮气弹簧结构图如图1:1.弹簧挡圈 2. O型密封圈 3.密封圈 4.柱塞 5.缸体6.衬套7.导向环8防尘密封圈。氮气缸的结构设计,密封技术是氮气弹簧质量评定的关键技术。氮气弹簧的制造是一种综合各项技术应用的产品。长期密封高压气体要比液体密封困难得多,这其中有密封的结构形式,静密封与动密封的路径、形式,缸壁的制造精密、表面粗糙度、表面处理技术、密封材料的选择,密封可靠性与寿命等。
2.2 氮气弹簧的特点①经久耐用:本产品活塞杆经过精密加工,耐磨性好,表面粗糙度在Ra0.02um以下,硬度高,优质的活塞杆和高性能密封装置,保证了氮气弹簧的长期寿命。产品已经国家汽车质量监督中心检测,质量合格,在完成有效行程后,减压率在5%以下,完全附合国际标准。②可降低成本该氮气弹簧的具有体积小,弹力大,寿命长,弹压力恒定的特点。③绝对安全。④氮气弹簧的特性曲线,如图2。
3氮气弹簧的选择
3.1 弹压力的选择在模具设计中选择应用氮气弹簧时,碰到的问题就是在模具设计中选用氮气弹簧时应考虑氮气弹簧技术有其自身的特点和一定的使用范围,正确地去约束该项技术的应用范围,才能充分发挥其作用,从而得到理想的效果。弹压力的选择,氮气弹簧特性曲线的选择,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。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。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。以确保氮气弹簧平稳地工作,为了安全起见,避免意外的情况发生,设计人员在选用氮气弹簧时还应考虑加大安全行程(一般安全行程应为活塞柱行程的10%),从而保证氮气长久正常地工作。
3.2 弹簧结构形式的选择还应注意氮气弹簧结构形式的选择,以美国DADCO氮气弹簧为例就可分为独立式氮气弹簧、氮气弹簧座板式、管路连接式等几种。这些基本的结构形式都有各自的特点和一定的应用范围,需要根据零件的冲压工艺要求、模具的结构形式、使用设备、工作环境、工作条件,模具的成本和调整维修方便等因素,综合考虑选择。另外,在冷冲压模具设计中也要针对不同的要求选择氮气弹簧。
3.3 着力点的布置在模具设计中弹压力的传递应当保持平衡,着力点的布置等都需要围绕解决一个平衡问题,选择应用氮气弹簧往往不止一个,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。因此为了避免产生氮气弹簧偏载,提高氮气弹簧的偏载承受力,保证氮气弹簧的使用寿命,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。
3.4 氮气弹簧工作的稳定性氮气弹簧无论在安装时或是制作时都需要相当的稳定性和可靠性,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。
4总结
氮气弹簧不仅可以在模具行业中广泛的应用,现在在我国汽车、电子、仪表、轻工等行业中,都在不同程度地将氮气弹簧技术应用到模具中,使模具设计、制造均上了一个新台阶,提高了模具制造水平,取得了较好的技术经济效益,推动了这项新技术的发展。氮气弹簧在中国以一种高新科技产品的姿态出现,国内制造厂家还较少。其市场存在广阔的前景。