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

在汽車工業告訴展的今天，例如彈簧、橡膠、氣墊等傳統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，緊固連接部分，安全閥、 防塵裝置和防偏載限位裝置。

二、優點

原先被普遍使用的彈簧、橡膠和壓力機氣墊等常規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定。

但是氮氣彈簧很好地克服了這些不足，其優勢在于：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，可根據沖壓工藝要求隨時調節，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，基本消除了彎曲過程中側滑現象，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、平穩地復位。

四、選用

4.1彈壓力

氮氣彈簧彈壓力的選擇根據計算所得的沖壓力，來選擇氮氣彈簧的數量、型號、每個氮氣彈簧的彈壓力。一般說來，應根據計算所得的沖壓力，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，以免發生不穩定現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，這樣可以減小模具高度，提高氮氣彈簧穩定性和可靠性。為了安全，避免意外發生，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，不能出現搖動或竄動現象；⑤氮氣彈簧的使用環境溫度要控制在70℃ 以下；⑥氮氣彈簧出現漏氣或密封圈損壞的情況下，使用者可以請氮氣彈簧專業制造廠家協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。