氮氣彈簧在汽車覆蓋件沖壓模具中的應用

楊鍵

摘 要：氮氣彈簧作為一種壓力轉化器件，在汽車覆蓋件沖壓模具中的應用非常廣泛。本文將在對氮氣彈簧進行簡單介紹的基礎上，就其在汽車覆蓋件沖壓模具應用中的選擇標準、使用方法以及維護措施作概述。

關鍵詞：氮氣彈簧；汽車覆蓋件沖壓模具

一、簡介

在汽車工業(yè)告訴展的今天，例如彈簧、橡膠、氣墊等傳統(tǒng)的彈性元件已不能滿足各種沖壓工藝的要求。在這種情況下，新型的氮氣彈簧取代老式彈性器件應運而生并得到廣泛運用。它采用氮氣作為工作介質，其工作原理，來源于等溫膨脹和壓縮過程的相互結合；其設計核心在于氮氣缸及密封技術；其結構一般可分為：活塞式各柱塞式二大類型；其構成多采用單腔或復腔的氣室結構，氣室設計上多為背壓式結構。具體來說，它由以下幾大部分構成，即受力和產生彈壓力的柱塞桿或活塞桿，組成氣室的缸體、缸蓋和缸底，靜密封部分，動密封部分，導向部分，充氣結構組件，潤滑系統(tǒng)，緊固連接部分，安全閥、 防塵裝置和防偏載限位裝置。

二、優(yōu)點

原先被普遍使用的彈簧、橡膠和壓力機氣墊等常規(guī)彈性元件均存在一定的缺陷，包括：①壓力機氣墊結構設計不合理，由于氣壓的波動和管道節(jié)流損失，氣墊所提供的力量也不是很準確，每批次生產前要花一定的時間調試；②模具在設計時均要考慮氣墊托桿位置，導致所占有的空間比較大，模具結構設計相對也比較復雜，模具安裝調試也不方便，增加了模具在壓力機上更換的時間，增大 了模具制造的成本；③彈簧和橡皮均存在著需要預壓，才能達到設計所需的彈壓力，壓力隨著壓縮量的增加而急劇加大，進而導致零件質量不穩(wěn)定。

但是氮氣彈簧很好地克服了這些不足，其優(yōu)勢在于：①占用空間小，不需要預壓緊就可產生較 大初始壓力；②一個氮氣彈簧可以代替多個彈簧，模具的閉合高度比采用彈簧的小的多；③在工作過程中，彈壓力可以基本恒定，彈壓力的大小，受力點的位置，可根據(jù)沖壓工藝要求隨時調節(jié)，使得使用壽命延長，器件更加安全、可靠、方便；④方便模具設計，簡化模具結構，縮短制模周期，保證了沖壓件質量。

三、應用

3.1在拉延、成型模具中的應用

大型汽車覆蓋件的塑性變形是復雜、多樣的，采用氮氣彈簧后，模具壓邊力的著力點可以很方便地移動、調整，不受氣墊托桿的約束，在整個拉延過程中壓邊力基本保持恒定；使金屬在塑性變形過程中趨于等流動，能有效地防止起皺，保證沖壓件的質量。除此之外，在縱梁類成形模中氮氣彈簧有較大的初始壓力，可將板料緊緊壓住，使其同時進入凹模圓角區(qū)，基本消除了彎曲過程中側滑現(xiàn)象，減小了回彈，防止零件扭曲變形，提高了零件尺寸精度。

3.2在沖裁模具中的應用

氮氣彈簧在沖裁模具、 斜楔模具中也被廣泛應用。在沖裁模中，若零件孔較多，空間限制無法布置彈簧，有時候只能加大模具結構，采用二級退料機構，氮氣彈簧正適合這種空間狹小的情況，一個氮氣彈簧可以代替多個普通彈簧，從而大大減小了模具輪廓，簡化了模具設計。另外，在實際生產過程中，有時因彈簧質量問題或退料板行程調整過大問題，造成彈簧斷碎，卡在沖頭固定座處， 導致沖頭固定座壓壞變形，導致生產停工。氮氣彈簧的采用，可以有效解決這一問題。

3.3在翻邊整形模具中的應用

翻邊質量問題，大部分是由于工件預壓不緊造成的，在汽車覆蓋件翻邊中，氮氣彈簧具有足夠大的行程和彈壓力，可以可靠、穩(wěn)定地保證翻邊零件的尺寸精度和質量。汽車覆蓋件整形模結構。中制件邊緣往往存在零件負角整形，整形后制件將包在凸模上，取出困難，因此將凸模做成活動塊， 由于側面與上型面成負角，故而從壓料板 上傳到側面的壓力很小，為充分壓緊制件，防止翻邊時產生形狀和尺寸誤差，在左側方向用氮氣彈簧來壓緊，并用氮氣彈簧使斜楔復位，模具結構緊湊、 合理，降價了模具成本， 提高了覆蓋件的質量。另外，在斜楔結構中，利用氮氣彈簧可使斜楔滑塊安全、可靠、平穩(wěn)地復位。

四、選用

4.1彈壓力

氮氣彈簧彈壓力的選擇根據(jù)計算所得的沖壓力，來選擇氮氣彈簧的數(shù)量、型號、每個氮氣彈簧的彈壓力。一般說來，應根據(jù)計算所得的沖壓力，加上的增加量，來選擇氮氣彈簧的彈壓力，更加符合生產實際情況。

4.2增壓

氮氣彈簧的增壓比可根據(jù)氮氣彈簧的特性曲線和沖壓工藝要求來選擇，確定氮氣彈簧的型號。尤其是要求工作力平穩(wěn)變化、或工作力基本恒定及初始彈壓力較大時，確定增壓比就更為重要。

4.3行程

氮氣彈簧行程的選擇不論是哪一種工藝，選擇氮氣彈簧時，我們總是希望氮氣彈簧的總高度不要太高，以免發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象及在模具上安裝時結構過于復雜，且行程越大，氮氣彈簧的價格越高，這一點對獨立式氮氣彈簧尤為重要。如因工藝需要，行程的確較大，建議采用氮氣彈簧座板系統(tǒng)，這樣可以減小模具高度，提高氮氣彈簧穩(wěn)定性和可靠性。為了安全，避免意外發(fā)生，在選用氮氣彈簧時，要考慮一定的安全行程，即工作行程最大達到活塞最大行程的90%。

4.4安裝

氮氣彈簧的安裝形式選擇在模具中使用氮氣彈簧時，首先需要決定其結構形式。根據(jù)零件的沖壓工藝要求，針對模具的結構形式，使用設備工作環(huán)境，工作條件，模具的成本和調整維修等因素，綜合考慮。目前應用最為廣泛的是獨立式氮氣彈簧。所占有的模具空間比較小，安放、 緊固方便、靈活，結構形式多種多樣。

五、維護

氮氣彈簧作為一種高壓的彈性元件，要求使用者必須正確安裝、使用和維護，才能確保其安全可靠運行，并達到預期效果。具體的日常維護操作要求包括：①不能對氮氣彈簧缸體、密封圈處加工，或將活塞桿截短降低行程；②氮氣彈簧只能在允許的標定的行程范圍內工作，為了確保氮氣彈簧的有效使用壽命，建議使用標定行程的90%部分，剩余的10%最為預留安全行程；③避免氮氣彈簧承受偏心載荷；④氮氣彈簧應安裝固定好，在使用過程中，不能出現(xiàn)搖動或竄動現(xiàn)象；⑤氮氣彈簧的使用環(huán)境溫度要控制在70℃ 以下；⑥氮氣彈簧出現(xiàn)漏氣或密封圈損壞的情況下，使用者可以請氮氣彈簧專業(yè)制造廠家協(xié)助充氣并更換新的密封圈。

六、結語

總體而言，氮氣彈簧是汽車覆蓋件沖壓模具中不可缺少的一項重要工具，其中氮氣彈簧儲氣罐以及氮氣彈簧座板系統(tǒng)都是已經比較成熟的應用。但是在具體設計安裝層面還需要不斷完善工藝，增強適用性。