氮氣彈簧
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-08
氮氣彈簧的實例教程
一.模具專用氮氣彈簧
模具專用氮氣彈簧（簡稱沖模氮氣彈簧或氮氣彈簧或氮氣缸或氮缸）是種以高
壓氮氣為工作介質的新型彈性組件，它具有體積小、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，以及不需要事先加緊等等，它具有金屬彈簧、橡膠和氣墊等常規彈性組件所不具備的性能，能夠彌補其不足，并代替常規組件完成常規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。它可以作為獨立部件，安裝在模具中使用，也可以設計成一種氮氣彈簧系統，作為模具的一部分工作，可以在系統中很方便實現彈壓力恒定和延時動作，是一種具有很多性能的新一代的最理想的彈性部件。
二.模具專用氮氣彈簧的基本用語
1.公稱彈壓力F：是指該系列氮氣彈簧在20℃時，充氣壓強為15Mpa后初始狀態時的壓力：在用戶沒有特別要求時，初始彈壓力值均按公稱彈壓力制造。同一系列氮氣彈簧的公稱彈壓力是一致。
2.行程S:是指該型號氮氣彈簧的工作行程,這些行程可以充分被利用,但是為了防止在模具更換或調試中出現氮氣彈簧超出行程而過載的突發事件,因此推薦在設計中保留≤5mm或10%S的空余行程.
3.總長L:是指該型號氮氣彈簧的制造長度,即在自然狀態時的最大長度,必須滿足:總長L≥基長J+2X行程S
4.工作壽命：在正確安裝和正確使用下，氮氣彈簧的工作壽命（行程≤50mm）為一百萬次以上。
展開 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。氮氣彈簧也是彈簧的一種。
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。
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。
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。
展開 三、 用于滑塊上
上圖的滑塊(天側)重量約220kg,通常情況下,我們需要增加彈簧或者行位扣來保證彈簧在開模狀態下不往下掉,彈簧或者行位扣的力需要大于滑塊自身重量的2倍,即440kg,我們常用的DME行位扣的最大承受重量為44kg,按此計算需要安裝10個行位扣.普通鋼線彈簧在相同安裝空間內也不能承受這么大重量.
4.4 關于優德氮氣彈簧的選型和在模具設計中的注意事項
1、 行程大于125,選90.10系列，行程小于等于125.分兩種情況,初始力在300-750KG范圍內,選LJ系列，初始力小于300KG,選C系列；
2、 氮氣彈簧的安全行程不超過全程的90%；
3、 必須根據氮氣彈簧的資料安裝螺絲,螺紋旋入長度不要長,小于1倍直徑；
4、 頂針板用的氮氣彈簧打開狀態下留1MM的余量,便于保證頂針板退到位；
5、 滑塊用的氮氣彈簧打開狀態下不留余量,便于安裝限位塊；
6、 用于頂出時,盡量不要用限位塊；
7、 氮氣彈簧安裝孔尺寸,統一設計成+1MM(單邊0.5MM) ；
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4.5 優德氮氣彈簧有以下優點
1、 能提供的壓力大,占用空間小,能夠方便地取代傳統的鋼線螺旋彈簧；氮氣彈簧可以在較小的空間中提供比鋼線螺旋彈簧高很多的壓力,一個微型的氮氣彈簧就可以代替幾個重型鋼線螺旋彈簧, 同時也就成為有限空間應用中的理想選擇；
2、 較高的互換性能,同一個大系列的各型號間保持了一致的總體高度 ,這樣既方便了設計,又可以根據需要互換；
3、 氮氣彈簧有較低的故障率,一般氮氣彈簧都能保證一百萬次的使用；
4、 無預壓要求,一般氮氣彈簧在不施加預壓的情況下,可在接觸面產生滿負荷的壓力；
5、 可調節壓力,部分氮氣彈簧可以通過調節獨立式汽缸內的壓力來改變彈簧的輸出力；
展開 新技術方案
為了解決現有技術方案中存在的問題，本公司采用了一種新的切邊沖孔復合模具，切邊凹模和沖頭需全部固定在同一模具上，并采用氮氣彈簧提供沖孔的壓邊力，防止沖孔過程中孔變形以及減輕撕裂帶，利用該模具可以在一個工位上完成切邊沖孔兩道工序，減少工序，避免多次定位，提高產品孔的位置度，目前該模具結構已經申請專利保護，基于該專利技術的飛輪/盤轂完整鍛造方案如下：
⑴下料。采用圓盤鋸、鋸床或剪床下料，原材料為直徑50mm 的30Mn5 鋼棒，化學成分見表1。下料重量根據鍛件成品重量加上鍛造過程損耗綜合得出為1550g。
表1 30Mn5 鋼棒化學成分(wt %)
⑵加熱。采用中頻感應加熱爐對鋼棒進行加熱，加熱溫度為1150 ～1200℃。
⑶鍛造。采用2500t 的熱模鍛機進行多工步開式模鍛，如圖3 所示。
圖3 飛輪/盤轂鍛件鍛造生產線
⑷切邊沖孔。采用新結構的切邊沖孔復合模具進行加工，模具結構如圖4 所示。模具的工作過程及原理為：壓力機滑塊處于最上位置的時候，將鍛件放在沖孔下模上。壓力機滑塊向下運動，最先接觸到產品的是沖孔壓料板，在氮氣彈簧的作用下，將產品壓緊，由氮氣彈簧提供壓邊力。滑塊繼續向下運動，氮氣彈簧收縮，沖孔壓料板和沖孔卸料板不動，而固定在上模座上的沖頭墊塊、沖頭壓圈、沖頭、切邊凹模會跟隨滑塊繼續向下運動，從而沖孔和切邊。切邊沖孔結束后，沖孔的廢料會從下模座中間的孔掉下來。切邊切下來的飛邊會被切邊卸料板頂出。壓力機回程過程中，沖頭以及切邊凹模先跟隨滑塊上行，與產品分開。產品與沖頭和切邊凹模的力由氮氣彈簧提供。如產品異常，卡/料嚴重，超出氮氣彈簧的壓料力，可由U 形板和卸料螺釘進行剛性卸料。
圖4 飛輪/盤轂切邊沖孔復合模具
⑸熱處理。
展開 模具結構優化
圖6所示為模具優化之后的結構簡圖，將翻邊鑲塊9固定在鑲塊固定座6上，氮氣彈簧5作為壓力源，導柱4和導板3導向，螺釘限位。當模具下行時，壓料板8首先接觸制件，氮氣彈簧7被壓縮，壓緊板料后，翻邊鑲塊9開始翻邊。通過調整斜楔行程，此時沖頭水平運動，尚未接近翻邊鑲塊9，翻邊完成后，翻邊鑲塊9接觸下模墊塊16，壓機繼續下行，氮氣彈簧5壓縮，翻邊鑲塊9相對下模靜止。上模斜楔驅動斜楔下滑塊14水平運動，沖頭11穿過翻邊鑲塊9完成沖孔，壓機滑塊到達下死點。
圖6 模具優化后的結構簡圖
1-上模座 2-斜楔上驅動座 3-導板 4-導柱 5-氮氣彈簧6-鑲塊固定座 7-氮氣彈簧 8-壓料板 9-翻邊鑲塊10-凹模套 11-沖頭 12-沖頭固定板 13-下凸模14-斜楔下滑塊 15-下模座 16-墊塊
工作完成后，模具上行初始時，斜楔下滑塊14水平回位，翻邊鑲塊9在氮氣彈簧5的作用下相對下模保持靜止，氮氣彈簧5開始釋放壓力。當沖頭11退出翻邊鑲塊9外緣之后，氮氣彈簧5壓力釋放完成，翻邊鑲塊9跟隨上模座1一起向上運動至上死點。如此往復。
此結構最大的特點是將翻邊鑲塊固定在活動的固定座上，在翻邊工序的上下運動和沖孔工序水平運動之間設計出時間差。底墊塊與水平面有3°的角度差（圖7），對活動鑲塊產生法向力F，此力按角度分解后，有垂直向上力F1以及水平方向力F2。力F1讓鑲塊停止運動，沖頭進入時不產生干涉；力F2使得翻邊鑲塊更靠近凸模（存在導向間隙），使得翻邊鑲塊在沖孔前起壓料作用。此結構在不影響翻邊鑲塊強度的同時，還能最大程度減少沖孔變形以及提升翻邊質量。
圖7 底墊塊與水平面的3°角度差
鑲塊結構優化簡圖如圖8所示，翻邊鑲塊優化鑲塊沖孔過孔為圓孔，保證沖孔過程中壓料充分，且避讓部位局部補強，保證翻邊刃口的強度。
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氮氣彈簧的最新內容
卸料彈簧可選用常規的矩形彈簧或者氮氣彈簧，矩形彈簧的好處是相對來說耐高溫，但提供的卸料力有限，所需的卸料行程較大。氮氣彈簧可提供較大的卸料力(單根可選擇彈力6t到10t的，且初始彈力6t)。
4000t 終鍛模架模具的設計
終鍛模架模具結構設計如圖7 所示。
丨模具論壇壇友回復：
pipipiaaa：
個人愚見：
第一種不太適用大模具、大卸料力，彈簧多、螺絲多小模具如果做成這種快拆，沖床上修模還方便
第二種適用很小的模具或者大模具，因為受力在四周，小模具板子不容易彎，大模具一般用氮氣彈簧，氮氣彈簧不做預壓也沒那么容易彎，這個機構不用密密麻麻布置很多位置
LIAOYAO：
公說公有理婆說婆有理。
一.模具專用氮氣彈簧
模具專用氮氣彈簧（簡稱沖模氮氣彈簧或氮氣彈簧或氮氣缸或氮缸）是種以高
壓氮氣為工作介質的新型彈性組件，它具有體積小、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，以及不需要事先加緊等等，它具有金屬彈簧、橡膠和氣墊等常規彈性組件所不具備的性能，能夠彌補其不足，并代替常規組件完成常規組件難于完成的工作
對于汽車儀表板注射模上的斜滑塊，不用螺旋彈簧，而用氮氣彈簧，因為螺旋彈簧使用時間長會失效，損壞模具，彈簧大小的選擇要根據滑塊質量而定。
為了使注射成型后塑件容易取出，設計時要求滑塊高出分型面越小越好，而且所有斜滑塊高出分型面的尺寸要相等。滑塊材料下料時要以滑塊背面為基準，這樣會節省材料。
圖4 產品取放示意圖
圖5 頂塊機構
第一階段
使用氮氣彈簧，保證滑塊頂塊在下行到凹模腔內前，已復位到位(圖6)。分解如下：凸模內斜楔下行7mm，凸模受側向應力，分解后的水平推力使其在上模滑軌上水平移動到設計值(圖7a)。此時，上固定板、上模斜楔和凸模內斜楔下行7mm，上模斜楔進入第一階段(圖7b)，此時凹模初始位置到位。
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6、 用于頂出時,盡量不要用限位塊；
7、 氮氣彈簧安裝孔尺寸,統一設計成+1MM(單邊0.5MM) ；
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4.5 優德氮氣彈簧有以下優點
1、 能提供的壓力大,占用空間小,能夠方便地取代傳統的鋼線螺旋彈簧；氮氣彈簧可以在較小的空間中提供比鋼線螺旋彈簧高很多的壓力,一個微型的氮氣彈簧就可以代替幾個重型鋼線螺旋彈簧, 同時也就成為有限空間應用中的理想選擇
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。
壓力機滑塊向下運動，最先接觸到產品的是沖孔壓料板，在氮氣彈簧的作用下，將產品壓緊，由氮氣彈簧提供壓邊力。滑塊繼續向下運動，氮氣彈簧收縮，沖孔壓料板和沖孔卸料板不動，而固定在上模座上的沖頭墊塊、沖頭壓圈、沖頭、切邊凹模會跟隨滑塊繼續向下運動，從而沖孔和切邊。切邊沖孔結束后，沖孔的廢料會從下模座中間的孔掉下來。切邊切下來的飛邊會被切邊卸料板頂出。
目前模具中使用的提供彈性的元器件有“矩形彈簧”“優力膠（聚氨酯）”“氮氣彈簧”等。其選擇原則主要是根據其使用壽命及模具成本進行考慮。
在模具設計中彈簧的種類選擇依據是成本，那彈簧的長度、數量又應該通過什么來進行計算呢？其依據如何？
2、模擬開模過程進行動態排查干涉，使其在受氮氣彈簧力下回位是否正常，能否自行復位，有無干涉現象等。
四、空壓干涉排查
對于惻沖結構，在設計脫料板時一般都需要加內限位柱，但是在部分側沖情況下沒有添加內限位柱的條件，同時很容易忘記在沒有料厚時空壓會導致上模仿形壓料結構與側沖沖頭直接干涉，出現爆模情況。
