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    沖壓模具中氮氣彈簧的合理應用竅門

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    【摘要】:
    沖壓模用氮氣彈簧的優勢分析,實例分析,具體工藝分析

     李海深  模具技術網  2017-02-10 

     

    文章內容源自網絡,本網站編輯后發布目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。

     

    概述

        氮氣彈簧顧名思義也是彈簧的一種。在汽車模具設計過程中,需要大量的彈性元件。如常規彈簧、聚氨酯、橡皮以及機床本身的氣墊等。這些彈性元件在各個工業領域都被廣泛應用,解決了各種彈性儲能及沖壓件卸料的問題。在汽車模具工業中,更是被大量使用。

         這些年來,汽車模具工業技術和模具制造水平有了很大的發展和提高。汽車改型的加快,對模具的需求量也越來越大,模具朝著精密、復雜、高效及長壽命的方向迅速發展。

         原有的常規彈性元件存在一定的缺點,不能滿足這種形勢的需要,不能理想地解決沖壓工藝中的要求。這種情況往往會影響到沖壓件的質量,使模具結構設計變得比較復雜,影響了模具在壓力機上更換的時間。同時,常規彈性元件占有模具空間太大,有時為了解決沖裁力的問題,而增大模具外形尺寸,無形中增大了模具制造的成本。另外一個問題就是,彈性元件如果斷裂,更換起來就比較費時費力,這樣必然降低了模具的使用效率,降低了生產力。

        

    沖壓模用氮氣彈簧的優勢分析

        模具用氮氣彈簧是一種以高壓氮氣為工作介質的新型彈性組件。其工作過程可以近似的認為是等溫膨脹和壓縮過程。氮氣彈簧的結構一般可分為活塞式和柱塞式兩大類型,采用單腔或復腔的氣室結構,氣室設計上多為背壓式結構。主要工作介質為高壓氮氣,密封在管路當中,不僅要很好地長期密封,并要在高壓力下循環工作,這是一項綜合性的技術。特點是體積小、彈力大、行程長、工作平穩,制造精密,使用壽命長(一百萬次),彈力曲線平緩,以及不需要預緊等。并可以輕松地完成金屬彈簧、橡膠和氣墊等常規彈性組件難于完成的工作。簡化模具設計和制造,方便模具安裝和調整,延長模具的使用壽命,確保產品質量的穩定等。

     

    實例分析

        在模具設計中的應用,與大家共同探討一下氮氣彈簧在沖壓模具中應用的優點。在某汽車公司車輪項目中,有一個直徑為400mm的輪輻沖壓件。在設計過程中,設計人員就遇到這樣的難題。根據公式計算下來的沖裁力,需要普通重載彈簧30多根,可是受使用設備及模具外形尺寸的限制,沒有足夠的空間來布置如此多的彈簧。最終,我們在此模具中采用氮氣彈簧。使模具結構及外形尺寸大大簡化。

        在此模具設計中,選用了6根氮氣彈簧。首先,從沖裁力的角度考慮,應先保證有足夠的力量。其次,要考慮彈性元件在沖壓過程中彈壓力平衡傳遞的問題。從沖壓工藝方面考慮,要提高沖壓零件的質量一致性,提高模具使用壽命及減少模具其他零部件的磨損率,都必須考慮沖裁力的平衡問題。最后,力求使氮氣彈簧壓力系中心與沖壓力中心重合?;谝陨蠁栴}的考慮,最終選用6根氮氣彈簧,均勻布置于壓料芯之上,通過蓋板固定于上模座。這樣既減小了模具外形尺寸,又便于以后如果出現彈性元件失效后的維修。上模隨機床滑塊的運動不斷進行相對運動,為了保證氮氣彈簧工作的穩定性,鉗工在裝配時,必須保證氮氣彈簧與蓋板、蓋板與上模座牢固并可靠連接。

        加工裝配完成后,在試模過程中,又出現了新的問題。由于氮氣彈簧力量較大,使模具壓料芯斷裂。起初分析是否是壓料芯材料的問題,后經材料分析排除了材料方面的原因。經工程人員及鉗工的分析,決定在壓料芯上加裝橡膠來均勻力量,最終將此問題徹底解決。模具交付后,再沒有出現此類問題。

     

    具體工藝分析

        在模具設計中的合理使用,也總結一些小的經驗:落料工序,要求彈壓力大、行程小。拉延工序一般要求行程比較大,在拉延過程中,彈壓力基本保持恒定。這就要選擇特性曲線比較平緩的氮氣彈簧。對于頂出、卸件工序,要求有足夠的力量和行程。?在彎曲和翻邊工序中,通常都要求初始力大,以便能壓住工件,防止工件在彎曲和翻邊過程中產生側滑或移動,一般說來行程也要求比較大。不論在哪一種情況下選用,氮氣彈簧的總高度不要太高,以避免發生不穩定的現象。如果將氮氣彈簧安裝在上模內,無論是頂件板還是壓邊芯,都必須留有間隙,以確保氮氣彈簧平穩地工作。

     

    結語

     

        在選擇氮氣彈簧的過程中,行程和力量是最關鍵的。行程應滿足沖壓工藝的要求,不同的沖壓工序,要求的行程大小是不一樣的。目前,我們在設計過程中,為了安全一般要求氮氣彈簧的行程要比實際使用的行程大2~3mm。來保證氮氣彈簧的安全性及使用壽命。當然,在模具設計中,各種彈性元件同時使用的例子也不在少數。只有充分合理的搭配使用,才能發揮各自特有的功效,共同提高模具使用壽命,更好地提高沖壓件的質量。

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