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模具设计中选择应用氮气弹簧

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-04-28 10:07:00【

  1、氮气弹簧弹压力的选择

  在进行冷冲模具设计中应用氮气弹簧技术时,第一个碰到的问题就是弹压力的选择,选择什么型式的氮气弹簧,选择多大力量的氮气弹簧来满足冲压工艺的要求,解决这样的问题,通常需要考虑三个方面的问题:

  (1)氮气弹簧弹压力大小。
  (2)氮气弹簧的数量。
  (3)氮气弹簧的增压比。

  2、氮气弹簧行程选择

  氮气弹簧的行程应满足冲压工艺的要求,不同的冲压工序,要求的行程大小都不一样。冲裁分离工序,要求弹压力大、行程小;拉延工序一般要求行程比较大,作为压边力功能的氮气弹簧,要求氮气弹簧的特性曲线比较平缓,在拉延过程中,压边力基本上变化不大,也就是弹压力基本保持恒定;对于顶出、卸件,那就要求有足够的力量和行程;在弯曲和翻边工艺中,通常都要求起始力大,以便能压住工件,防止工件在弯曲过程中产生侧滑或移动,一般说来行程也要求比较大。不论哪一种情况,氮气弹簧的总高度不要太高,以避免发生不稳定的现象,避免氮气弹簧在模具上安装时,结构过于复杂,增加工装费用,如果将氮气弹簧安装在上模内,无论是顶件板或是压边圈,都必须留有间隙,以确保氮气弹簧平稳地工作;有时为了安全起见,避免意外的情况发生,在设计选用氮气弹簧时还考虑加大3-5毫米安全行程,从而保证氮气长久正常地工作。

  3、氮气弹簧结构形式的选择

  在模具设计中使用氮气弹簧时,首先需要决定氮气弹簧的结构形式。有以下几种形式可以供选择:独立式氮气弹簧、氮气弹簧座板式、管路连接式等。这些基本的结构形式都有各自的特点和一定的应用范围,需要根据零件的冲压工艺要求、模具的结构形式、使用设备、工作环境、工作条件、模具的成本和调整维修方便等因素,综合考虑选择。

  4、在冷冲压模具设计中选用氮气弹簧时应考虑的几个问题

  氮气弹簧技术有其自身的特点和一定的使用范围,正确地去约束该项技术的应用范围,才能充分发挥其作用,从而得到理想的效果。

  (1)氮气弹簧特性曲线的选择

  对于各种不同的冲压工艺,都有不同的工艺要求,选择采用氮气弹簧技术时,要适应其工艺需要。例如在整个工作行程中要求弹压力基本保持恒定,这一点应当说仅仅对于拉延压边作用而言,对于其他的工艺,就未必都要求弹压力基本恒定了,弹压力的恒定与否,影响不是很大。但是从经济角度说,就有比较大的影响,因为各个工厂生产的氮气弹簧价格,是与其性能相关的,同样的弹压力,采用力量恒定的氮气弹簧要比力量不恒定的贵,同一规格的氮气弹簧行程越长越贵。目前氮气弹簧技术投入市场的历史不长,采用氮气弹簧一次投入的费用相对于其他弹性元件要高,如果不充分考虑其经济性,盲目选择高性能的氮气弹簧,必将影响模具成本的提高,且也无比必要。因此,要根据不同的工艺要求,选择不同的氮气弹簧特性曲线,从而获得最佳的性价和最好的经济效益。

  (2)弹压力平衡在模具设计中弹压力的传递应当保持平衡,选择应用氮气弹簧往往不止一个,那么,着力点的布置等都需要围绕解决一个平衡问题,从冲压工艺角度说,也是需要考虑冲压力平衡的问题,以利于提高模具的使用寿命,保证冲压零件的质量。从氮气弹簧的使用得知,氮气弹簧是同零件直接发生接触,都是通过设计的顶件板、顶件块、压边圈、斜楔块等模具零件将弹压力传递给模具工作零件,那么顶件板等模具工作零件的运动平衡与否,同力系的布置有关;另一方面顶件板也是起到传递力量给氮气弹簧的作用,因此为了避免产生氮气弹簧承受偏载,提高氮气弹簧的使用寿命,提高模具的使用寿命,应采用氮气弹簧压力系中心与冲压力中心相重合的设计方法。

  (3)稳定性氮气弹簧无论在安装时或是工作时,都需要相当的稳定性和可靠性,正因为它的弹压力相当大,一个氮气弹簧在不大的体积内,要释放出几百公斤甚至几吨的力量,而这个过程又是在反复不断地进行,因此,保持其工作的稳定性就相当的重要。安装紧固时,尤其是使用力量较大的氮气弹簧,必须是被确保牢固,特别是反置氮气弹簧或是安装在上模的,氮气弹簧需要随滑块的运动而不断地相对运动,只有牢固的连接才能保证氮气弹簧正常、稳定的工作。因此往往设计安装氮气弹簧时,或在缸体或在柱塞开设有一定深度的安装沉孔,以确保其正位,避免发生偏斜。

  (4)避免冲击应当说氮气弹簧的工作性质是属于柔性范畴,在模具工作过程中,开启与闭合都应当是比较平顺,不应当出现冲击现象,为了达到这个目的,对于采用独立式氮气弹簧,设计人员要充分考虑到这一点。因为如前所述,氮气弹簧的频率响应是很高的,零件一经接触氮气弹簧柱塞杆就可产生弹压力,根本不面要有预紧的过程,那么随着压力机滑块上、下运动,氮气弹簧开启(膨胀)和闭合(压缩)响应是很快的,如果设计不当,尤其是在小吨位压力机上使用氮气弹簧,就有可能会出现氮气弹簧推动滑动块回程的现象,破坏了曲柄压力机滑块运动曲线,导致出现震动冲击现象。因此,应当尽量避免出现这种现象。