氮气弹簧技术在模具制造业中的应用

　　一、氮气弹簧发展情况

　　氮气弹簧是一种具有弹性功能的部件。它将高压氮气密封在确定的容器中，外力通过柱塞杆将氮气压缩，当外力去除时靠高压氮气膨胀来获得一定的弹压力，这种部件称为氮气缸或气体弹簧，简称氮气弹簧(Nitrogen Cylinder；Gas Spring)。

　　常规弹性元件有弹簧、橡皮和气垫，这些弹性元件在工业领域中得到了广泛的应用，解决了各种弹性储能的需要。在模具工业中，更是被大量使用着。这些年来，模具技术和模具制造水平有了很大的发展和提高，工业产品对模具的需求量也越来越大，模具朝着精密、复杂、高效、长寿命的方向迅速发展。而原有的常规弹性元件存在一定的缺点，不能满足这种形势的需要，不能理想地解决冲压工艺中的要求。这种情况往往会影响到冲压件的质量，使模具结构设计变得比较复杂，影响了模具在压力机上更换的时间；同时常规弹性元件占有模具空间太大，正大、增大了模具制造的成本。例如弹簧、橡皮均存在着需要预紧，才能达到设计所需的弹压力，而它们的弹压力又是随行程加大而明显地增大，这种弹压里不恒定的性能，可能导致零件不能成形，对拉延力是很不理想的。对于复杂的拉延成型零件，这个矛盾就显得特别突出，有时只好采用增加工序的办法来解决这类问题。再如弹簧、橡皮的起始力都不大，这一点对要求起始力比较大的弯曲、翻边等工艺，也不理想。由此产生的结果是，冲压制件的质量不稳定，调整模具费时费力。对于密集型冲头的冲裁工艺，如采用弹簧和橡皮卸料，往往会遇到模具的卸料空间不够安放弹簧或橡皮，因而需要加大模具空间来解决这类问题。还可以举出不少这类例子。当前冲压设计人员只能采用气垫来弥补这些不足。但是采用压力机气垫时，模具的设计，调整使使用者不很方便；由于气压的波动和管道节流损失，气垫所提供的力量也不是很准确；它所占有的空间比较大；需要配备专用的压缩空气站，况且并非所有的压力机均配有气垫。在使用气垫时，模具设计均要受气垫顶杆位置的限制，模具安装调试也不方便。为此，人们努力开发一种新型的弹性功能部件来代替常规的弹性元件，这种新型弹性元件具有更加完善的性能，能代替常规弹性元件，完成常规弹性元件难于完成的工作，氮气弹簧作为新型弹性工具部件也就应运而生。它能够弥补上述不足，简化模具设计、制造、方便模具调整；它可以作为独立部件，安装在模具中使用，也可以设计成一种排管式弹簧，作为模具的一部分参加工作，可以在系统中很方便实现弹压力恒定和延时动作，是一种具有柔性性能的弹性部件。氮气弹簧不仅可以在模具行业中广泛的应用，也可以用到其他工业领域，如汽车、电子、仪表等行业。由此看来，氮气弹簧的用途相当广泛，它的出现迎合了时代的要求，满足了工业发展的需要。显然，这项技术的发展如今正是方兴未艾。

　　二、氮气弹簧应用实例

　　我国采用氮气弹簧技术已经有十几年历史，通过学习和消化吸收，现在在我国汽车、电子、仪表、轻工等行业中，都在不同程度的将氮气弹簧技术应用到模具中，使模具设计、制造均上了一个新台阶，提高了模具制造水平，取得了教好的技术经济效益，推动了这项新技术的发展。

　　1、汽车工业

　　使用氮气弹簧技术的效果比较理想，至今仍在正常使用。在消化吸收台湾引进模具的基础上，自行开发设计使用氮气弹簧新技术，在9套大型模具上采用了氮气弹簧技术，共使用各种不同规格的氮气弹簧约50个。目前，JD车架5套模具，和JH125车架2套模具已经投入生产使用，模具在生产中经受考验，使用状况良好。JD90车架累计已经生产了5.4万件，至今氮气弹簧仍在正常工作，模具还在继续使用中。河北鸿运汽车冲压件厂采用氮气弹簧技术，解决了汽车纵梁弯曲中出现的回弹问题，提高了5.73米汽车纵梁弯曲件的质量。实践证明，中国技术员自行设计的模具氮气弹簧系统是可行的。

　　2、电子工业

　　微电子在电子工业中应用非常广泛，微电子外壳是尺寸精度比较高的冲压件，如安装轴承的底孔与外圆的同轴度要求不大于0.03毫米，对于冲压件来说，这是相当高的尺寸精度，并且生产的批量也比较大，为了提高生产率，往往是采用大台面压力机多工位级进模生产。设计、制造这类零件的级进模具，模具结构不仅需要紧凑，模具零件的制造精度要求也非常高，属于高、精的模具。由于模具制造精度高，要求的使用寿命高，因此在这类模具中，如果采用常规的弹性元件来进行拉延压边、压料，卸料，便不能满足结构上的需求，也不能满足冲压质量稳定的要求。北京市急电研究院精密模具公司在参考国外同行模具基础上，自行开发设计采用氮气弹簧进行拉延压边、压料的连续拉延级进模，采用了氮气弹簧座板系统，工使用七个氮气弹簧，模具制造完成后，在深圳派力机电研究所大台面压力机上使用，压力机工作行程为每分钟40次，已经生产了几百万件微电机外壳，机壳的质量达到了国外同类产品的水平，而且一直非常稳定，模具至今仍正常使用，受到用户的好评。这是目前我国使用氮气弹簧座板系统最好的模具之一，也是我国首例自行设计制造使用氮气弹簧的级进模具。计算机驱动器外壳零件也是一种比较难于形成的冲压件，宁波余姚市灯具电器厂采用氮气弹簧，自行设计制造模具将氮气弹簧安装在800千件压力机下，作为氮气弹簧气垫使用，该零件第一道拉延件的高度了质量，取得非常满意的效果。录音机磁头外壳是外廓尺寸不大，尺寸精度高，生产批量很大的冲压件，广东深圳粤宝集团在消化吸收日本模具技术特点的基础上，自行设计了磁头级进模具，在拉延工序中采用了二个氮气弹簧压边，使拉延件的质量大大提高，外壳的尺寸精度达到技术要求，生产提高了好几倍。

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