冲压模氮气弹簧选用原则

发表时间：2018-09-04 16:32浏览量：

1引言氮气弹簧是一种弹性功能部件,如图1所示。其原理是将高压氮气密封在确定的缸体中,施加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从而获得一定的弹力,这种部件称为氮气缸或气体弹簧,简称氮气弹簧(Nitrogen Cylinder;GasSpring),它的工作过程,可以近似认为是等温膨胀和压缩过程,因此必须遵循波义耳-马略特(Boyle-Mariotte)气体状态方程(PV/T=C,P1×V1=P2×V2)。模具制造业第一门户网站图1氮气弹簧结构1.防尘罩2.卡簧3.活塞筒4.密封垫5.简易型阀门6.活塞杆7.缸体2氮气弹簧与普通弹簧的弹力对比氮气弹簧与普通弹簧的弹力对比曲线如图2所示。图2弹力曲线3使用方式的选用(1)氮气弹簧的使用方式分为独立式和管路式,如图3所示,其优缺点对比见表1。(2)在进行使用方式的选择时,可依据上述特点,结合模具的结构形式、工作环境、模具的成本和调整维修方便等因素,综合考虑选择。(a)(b)图3氮气弹簧使用形式a——管路式b——独立式表1管路式和独立式优缺点比较4规格选用4.1氮气弹簧弹压力的选择依据模具所需总压力FZ结合受模具空间限制的氮气弹簧排布点,确定:氮气弹簧初始弹压力F1、氮气弹簧最大弹压力F2、氮气弹簧的数量N、氮气弹簧的增压比K、氮气弹簧的行程S。(1)保证F1×N≤FZ≤N×F2。(2)K值选取(压力关系)如图4所示。4.2氮气弹簧行程的选择氮气弹簧的行程应满足冲压工艺的要求,不同的冲压工序,要求的行程大小都不一样。分离工序,要求弹压力大、行程小;拉伸工序一般要求行程比较大,使用方式管路式独立式占用空间受管路限制,占用空间较大相对占用空间较小结构复杂性相对复杂简单检测仪表显示气压变化,随时进行监控只能在维护保养时进行判定日常维护除对氮气弹簧的保养外,还需对管路进行维护只需对氮气弹簧进行保养氮气填充氮气瓶连接到控制板上直接进行充气方便不便异常处理压力表与压力机信号相连,可输出信号操控压力机无预防处理方案(注:摘自盘起标准)102538506380100125160200250300行程(mm)1.511.501.451.461.481.491.431.401.381.331.291.18K:系数(F2=K×F1)K1.61.51.41.31.21.11.0图4K值选取(压力关系)2316745弹力/N橡胶普通弹簧标准氮气弹簧行程/mm作为压边力功能的氮气弹簧,要求氮气弹簧的特性曲线比较平缓,在拉伸过程中,压边力基本上变化不大,也就是弹压力基本保持恒定;对于顶出、卸件,则要求有足够的力量和行程;在弯曲和翻边工序中,通常都要求起始力大,以便能压住工件,防止工件在弯曲过程中产生侧滑或移动,一般说来行程也要求比较大。不论哪一种情况,氮气弹簧的总高度不要太高,以避免发生不稳定的现象,避免氮气弹簧在模具上安装时,结构过于复杂,增加工装成本。为了安全起见,避免意外的情况发生,在设计选用氮气弹簧时要考虑加大5mm或S×10%的安全行程,从而保证氮气长久正常地工作。4.3氮气弹簧特性曲线的选择对于各种不同的冲压工序,都有不同的工序要求,选择采用氮气弹簧规格时,要适应其工序需要。对于拉伸工序来说在整个工作行程中要求弹压力基本保持恒定,而对于其他的工序,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,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价格高,同一规格的氮气弹簧行程越长价格越高。因此,要根据不同的工序要求,选择不同的氮气弹簧特性曲线,从而获得最佳的性价比和较好的经济效益。4.4氮气弹簧的布置模具工作零件的运动平衡与否,与其着力点的布置有关,因此为了避免氮气弹簧承受偏载,提高氮气弹簧及模具的使用寿命,保证冲压件的冲裁质量,应采用氮气弹簧压力系中心与冲压力中心相重合的排布方式。如避免氮气弹簧受力不均,尽可能采用对称布置。4.5氮气弹簧的安装方法氮气弹簧的安装方法如图5所示。(a)(b)(c)(d)图5氮气弹簧的安装方法a——底面固定b——埋入式固定c——表面固定d——卧式固定材料:45钢热处理:45±2HRC1.61.6E FC1C2GC±0.2BA4-F4-EC±0.2ABC±0.2BAD0-0.502-FCB±0.2A2-E图6氮气弹簧顶块图埋入式固定氮气弹簧的安装孔内留取足够的排水空间以保护氮气弹簧。4.6氮气弹簧顶块的选用氮气弹簧顶块的选用如图6、表2所示。5氮气弹簧使用的注意事项(1)稳定性。安装紧固时,尤其是使用弹力较大的氮气弹簧,必须确保固定到位,特别是反置氮气国模具制造业第一门户网站弹簧的活塞杆需要随滑块做反向运动,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,在缸体开设有一定深度的安装沉孔,以确保其正位,避免发生偏斜。对于管路式要注意固定于模具壁上。(2)活塞杆的保养。由于氮气弹簧的漏气多源于活塞杆的受损,因此在生产过程中,要保持活塞杆的清洁,避免与模具的润滑剂直接接触,在模具的维护保养时用清洁干布对活塞杆进行擦拭,防止在运动过程中划伤受损。(3)使用寿命。在正确安装和正常使用的情况下,氮气弹簧的工作寿命(行程≤50mm)为一百万次以上,如果行程大于50mm时,将以氮气弹簧实际累计行程约1×108mm计算为其寿命,即:工作寿命=1×108mm/(实际行程×2)。因厂家不同,可能存在差异,具体可查证厂家相关说明。(4)侧载控制。无论在工作方向的偏离还是模具本身的偏离,都会使氮气弹簧受到侧载。将增加导向套、密封圈以及柱塞之间的磨损。所以要尽量避免侧载(被活塞杆上端顶压的工件的其接触面与活塞杆的轴线的不垂直度应≤0.5°)。(5)气温。氮气弹簧的使用(工作)温度范围为-200℃～800℃,由于氮气弹簧弹初始弹压力均是在气温为序号1234567891011弹簧类型250kgf500kgf750kgf1,000kgf1,500kgf2,500kgf3,000kgf4,000kgf5,000kgf7,500kgf10,000kgf尺寸要求(mm)A556065707580859095125135B1215151515151515152020C3130354045505560658595D2020202020202020202525E911111111111111111313F1518181818181818182020G1111111111111111111313备注2个螺钉固定4个螺钉固定表2顶块选用尺寸要求200℃时确定的数值,冬夏气温变化较大,造成氮气弹簧气压变动最大可达20%,故实际应用时可依据现场情况,采取对氮气弹簧进行充气的方法用以保证气压稳定。图7侧载示意图a——合格b——不合格(6)回程控制。由于氮气弹簧内部储存的为高压氮气,在氮气弹簧压缩后,严禁自由回程,以防由于气力过大,柱塞飞出的情况发生。(7)回程速度。氮气弹簧的回程速度一般为0.5m/s～1.6m/s(具体可参考厂家氮气弹簧的参数标准),以此可以计算氮气弹簧单位时间内的极限回程次数,也即要求的设备冲程次数。6结束语综上所述冲压模使用氮气弹簧,可以简化模具设计、制造,方便模具调整。在模具设计和设计变更中选用合适的氮气弹簧,同样非常的重要,可以简化模具设计,提高制件的品质,降低投资成本等。0.5°以下(a)(b)冲压模氮气弹簧选用原则@王玉峰 @施雄飞 @田前程 $长城汽车股份有限公司技术中心 $河北省汽车安全一体化与智能控制重点实验室!河北保定071000这些年来,模具行业朝着精密、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陷,不能满足当前形势的需要,不能理想地解决冲压工艺的要求,往往影响冲压件质量,使模具结构变得比较复杂,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,增大了模具制造的成本。氮气弹簧能够弥补上述不足,简化模具设计、制造,方便模具调整,提高制件的品质。

苏州斯托尔克精密机械有限公司版权所有 Copyright 2015 技术支持：乐搜科技

联系电话：18136070685;传真：+086 0512-66718353;邮箱：dfs@strack.cn

*本站相关网页素材及相关资源均来自互联网，如有侵权请速告知，我们将会在24小时内删除*

《中华人民共和国电信与信息服务业务经营许可证》备案号：苏ICP备14007014号-1

扫一扫二维码

联系我们：