油氣混合氮氣缸在汽車模具中的應用

文/吳先涌，石寬·一汽大眾汽車有限公司（佛山）

氮氣缸（氮氣彈簧）在汽車模具上有著廣泛的運用，隨著汽車模具行業(yè)的發(fā)展，氮氣缸產(chǎn)品技術又有新的創(chuàng)新與發(fā)展，比如Fibro品牌新開發(fā)的油氣混合氮氣缸（油氣驅(qū)動機構），既簡化了模具結構設計，又縮短了模具的設計和制造周期，同時使后期的模具維護保養(yǎng)更加方便。

對于線性運動來說，在所有傳統(tǒng)斜楔因為工作角度限制而無法使用的地方，油氣混合氮氣缸都是理想的機構。目前這種氮氣缸在驅(qū)動成形、修邊、沖孔等沖壓工藝上得到廣泛應用。本文將重點介紹這種新型油氣混合氮氣缸的工作原理和在汽車模具中的運用實例，以及其維護保養(yǎng)方法。

油氣混合氮氣缸的工作原理

油氣混合氮氣缸由動力裝置和輸出裝置兩大部分組成。動力裝置由動力缸控制，通過外部作用力產(chǎn)生油壓，從而形成動能。而輸出裝置可被安裝在有限利用空間的任何位置，負責傳輸動力。動力裝置和輸出裝置之間由一根液壓管連接，動力裝置的油通過油管流入或流出輸出裝置，從而實現(xiàn)動能之間的來回轉(zhuǎn)換。

圖1 動力裝置結構示意圖

如圖1所示，動力裝置主要由三部分組成，包括動力缸、蓄氣缸和安裝臺。動力缸的頂端有一個充油接頭，充油裝置可通過接頭進行加油。蓄氣缸的頂端裝載了氮氣，非工作狀態(tài)時，活塞的底端靜止在蓄氣缸底面上，此時蓄氣缸內(nèi)的氮氣沒有受到壓縮。輸出裝置的主要結構為輸出缸，其通過液壓管與動力裝置的安裝臺連接，從而實現(xiàn)動力裝置與輸出裝置之間的動力轉(zhuǎn)換。一套動力裝置可以連接多個輸出裝置，從而實現(xiàn)多個動力輸出。

油氣混合氮氣缸的工作過程如圖2所示：

⑴動力缸的動能由壓機的作用力形成，見圖2(a)。

⑵油氣混合氮氣缸壓力建立后，當壓力超過動力缸的承載力時，油通過液壓管流向輸出缸推動其工作，見圖2(b)。

圖2 油氣混合氮氣缸工作原理圖

⑶當動力缸到達它的工作位置時，油氣混合氮氣缸內(nèi)的油壓將等于蓄氣缸的氣壓，見圖2(c)。

⑷過行程是必要的，因為這樣可以確保每一次工作過程保持在一個恒定的壓力。當動力缸上方的壓力得到釋放時，輸出缸被氮氣重新壓回原來的位置，見圖2(d)。

油氣混合氮氣缸的維護保養(yǎng)

油氣混合氮氣缸在使用過程中會發(fā)生漏油的情況，這時候需要使用專門的充油小車對其進行加油，以下是充油設備和充油步驟的介紹，圖3為充油設備結構示意圖。

圖3 充油設備結構示意圖

充油車型號：2018.00.30（Fibro品牌）。

充油閥：2018.00.29（Fibro品牌）。

輔具工具：卡扳手(3mm)、卡扳手(5mm)、內(nèi)六角扳手(6mm)、鉗口扳手(11mm)。所需油量為18L。

⑴充油之前先檢查擦拭各氣缸，便于發(fā)現(xiàn)漏油點。蓄氣缸F氣壓必須為25bar，輸出缸G氣壓必須為20bar。

⑵連接充油機器各管路，先把充油閥D安裝到動力缸上，注意要把頂針旋轉(zhuǎn)到位，使內(nèi)外接通。然后把透明管H連接到出油閥E上，之后再把A處接頭接上壓縮空氣(5～7bar)。

⑶檢查輸出缸G的活塞是否自由通暢。

⑷先旋開出油閥E，然后關閉閥C。再打開閥A使機器工作，直至透明管H沒有氣泡流過之后，再把出油閥E關閉。

⑸觀察油壓表B的壓力，待加至50bar時,再打開出油閥E。以此循環(huán)數(shù)次，直到透明管H看不到有氣泡流過為止，再關閉出油閥E。

⑹觀察油壓表B的壓力，待上升至50bar時，打開閥門C，這時能夠看到透明管K有氣泡流過。打開關閉閥門C數(shù)次，直到透明管K內(nèi)無氣泡流過為止。然后，關閉閥門A，待油壓表B壓力為0時，再旋轉(zhuǎn)關閉充油閥D。最后關閉閥門C。

⑺檢查有無泄漏，當油壓上升至500bar時，檢查系統(tǒng)的接口等處有無泄漏現(xiàn)象。當油壓降至0bar時，打開出油閥E，確保油壓為0。

⑻拆卸管線，檢查各閥門外的安全螺釘是否緊固。

備注：

1)充油后，需給蓄氣缸充氮氣，壓力為150bar，工作氣缸為40bar。(不同的型號需要的壓力不同，同時也跟模具斜楔需要的壓力相關。)

2)在步驟5和6反復檢查是否有氣泡的操作過程中，工作氣缸G的活塞一定要確保伸縮到位。

在某三廂車型側(cè)圍外板模具上的應用實例

在國內(nèi)某三廂車型側(cè)圍外板的沖壓模具中，為了避免上一道工序件進行大角度的翻轉(zhuǎn)，我們在最后一道工序中使用了油氣混合氮氣缸，從而實現(xiàn)A柱上橫梁孔位的負角度沖孔工藝。

本案例中使用了1套動力裝置+1套輸出裝置的油氣混合動力組合，由1個動力缸驅(qū)動1個輸出缸，同時，通過模塊化的連接，實現(xiàn)1次行程多個沖孔的工藝。以下為該案例的詳細介紹。

如圖4所示，紅色框標識內(nèi)的①為油氣混合氮氣缸的動力裝置，黃色框標識內(nèi)的②為輸出裝置，綠色的管路③為連接兩個裝置的油管，橙色框的④為與②連接的沖孔模塊，模塊上安裝了5個沖頭。

圖4 油氣混合氮氣缸實際應用實例圖示

當上模下行時，上模頂塊壓到下模①中的動力缸時，動力缸將動力經(jīng)過蓄氣缸的氣壓保壓，動力缸中的油在壓力的作用下經(jīng)油管③流到②中的輸出缸內(nèi)，從而使輸出缸的活塞上行，推動與其連接的沖孔模塊④工作，實現(xiàn)上橫梁5個孔位的負角度沖孔動作。