模具設計中選擇應用氮氣彈簧
1、氮氣彈簧彈壓力的選擇
在進行冷沖模具設計中應用氮氣彈簧技術時,第一個碰到的問題就是彈壓力的選擇,選擇什么型式的氮氣彈簧,選擇多大力量的氮氣彈簧來滿足沖壓工藝的要求,解決這樣的問題,通常需要考慮三個方面的問題:
(1)氮氣彈簧彈壓力大小。
(2)氮氣彈簧的數量。
(3)氮氣彈簧的增壓比。
2、氮氣彈簧行程選擇
氮氣彈簧的行程應滿足沖壓工藝的要求,不同的沖壓工序,要求的行程大小都不一樣。沖裁分離工序,要求彈壓力大、行程??;拉延工序一般要求行程比較大,作為壓邊力功能的氮氣彈簧,要求氮氣彈簧的特性曲線比較平緩,在拉延過程中,壓邊力基本上變化不大,也就是彈壓力基本保持恒定;對于頂出、卸件,那就要求有足夠的力量和行程;在彎曲和翻邊工藝中,通常都要求起始力大,以便能壓住工件,防止工件在彎曲過程中產生側滑或移動,一般說來行程也要求比較大。不論哪一種情況,氮氣彈簧的總高度不要太高,以避免發(fā)生不穩(wěn)定的現象,避免氮氣彈簧在模具上安裝時,結構過于復雜,增加工裝費用,如果將氮氣彈簧安裝在上模內,無論是頂件板或是壓邊圈,都必須留有間隙,以確保氮氣彈簧平穩(wěn)地工作;有時為了安全起見,避免意外的情況發(fā)生,在設計選用氮氣彈簧時還考慮加大3-5毫米安全行程,從而保證氮氣長久正常地工作。
3、氮氣彈簧結構形式的選擇
在模具設計中使用氮氣彈簧時,首先需要決定氮氣彈簧的結構形式。有以下幾種形式可以供選擇:獨立式氮氣彈簧、氮氣彈簧座板式、管路連接式等。這些基本的結構形式都有各自的特點和一定的應用范圍,需要根據零件的沖壓工藝要求、模具的結構形式、使用設備、工作環(huán)境、工作條件、模具的成本和調整維修方便等因素,綜合考慮選擇。
4、在冷沖壓模具設計中選用氮氣彈簧時應考慮的幾個問題
氮氣彈簧技術有其自身的特點和一定的使用范圍,正確地去約束該項技術的應用范圍,才能充分發(fā)揮其作用,從而得到理想的效果。
(1)氮氣彈簧特性曲線的選擇
對于各種不同的沖壓工藝,都有不同的工藝要求,選擇采用氮氣彈簧技術時,要適應其工藝需要。例如在整個工作行程中要求彈壓力基本保持恒定,這一點應當說僅僅對于拉延壓邊作用而言,對于其他的工藝,就未必都要求彈壓力基本恒定了,彈壓力的恒定與否,影響不是很大。但是從經濟角度說,就有比較大的影響,因為各個工廠生產的氮氣彈簧價格,是與其性能相關的,同樣的彈壓力,采用力量恒定的氮氣彈簧要比力量不恒定的貴,同一規(guī)格的氮氣彈簧行程越長越貴。目前氮氣彈簧技術投入市場的歷史不長,采用氮氣彈簧一次投入的費用相對于其他彈性元件要高,如果不充分考慮其經濟性,盲目選擇高性能的氮氣彈簧,必將影響模具成本的提高,且也無比必要。因此,要根據不同的工藝要求,選擇不同的氮氣彈簧特性曲線,從而獲得優(yōu)先的性價和最好的經濟效益。
(2)彈壓力平衡在模具設計中彈壓力的傳遞應當保持平衡,選擇應用氮氣彈簧往往不止一個,那么,著力點的布置等都需要圍繞解決一個平衡問題,從沖壓工藝角度說,也是需要考慮沖壓力平衡的問題,以利于提高模具的使用壽命,保證沖壓零件的質量。從氮氣彈簧的使用得知,氮氣彈簧是同零件直接發(fā)生接觸,都是通過設計的頂件板、頂件塊、壓邊圈、斜楔塊等模具零件將彈壓力傳遞給模具工作零件,那么頂件板等模具工作零件的運動平衡與否,同力系的布置有關;另一方面頂件板也是起到傳遞力量給氮氣彈簧的作用,因此為了避免產生氮氣彈簧承受偏載,提高氮氣彈簧的使用壽命,提高模具的使用壽命,應采用氮氣彈簧壓力系中心與沖壓力中心相重合的設計方法。
(3)穩(wěn)定性氮氣彈簧無論在安裝時或是工作時,都需要相當的穩(wěn)定性和可靠性,正因為它的彈壓力相當大,一個氮氣彈簧在不大的體積內,要釋放出幾百公斤甚至幾噸的力量,而這個過程又是在反復不斷地進行,因此,保持其工作的穩(wěn)定性就相當的重要。安裝緊固時,尤其是使用力量較大的氮氣彈簧,必須是被確保牢固,特別是反置氮氣彈簧或是安裝在上模的,氮氣彈簧需要隨滑塊的運動而不斷地相對運動,只有牢固的連接才能保證氮氣彈簧正常、穩(wěn)定的工作。因此往往設計安裝氮氣彈簧時,或在缸體或在柱塞開設有一定深度的安裝沉孔,以確保其正位,避免發(fā)生偏斜。
(4)避免沖擊應當說氮氣彈簧的工作性質是屬于柔性范疇,在模具工作過程中,開啟與閉合都應當是比較平順,不應當出現沖擊現象,為了達到這個目的,對于采用獨立式氮氣彈簧,設計人員要充分考慮到這一點。因為如前所述,氮氣彈簧的頻率響應是很高的,零件一經接觸氮氣彈簧柱塞桿就可產生彈壓力,根本不面要有預緊的過程,那么隨著壓力機滑塊上、下運動,氮氣彈簧開啟(膨脹)和閉合(壓縮)響應是很快的,如果設計不當,尤其是在小噸位壓力機上使用氮氣彈簧,就有可能會出現氮氣彈簧推動滑動塊回程的現象,破壞了曲柄壓力機滑塊運動曲線,導致出現震動沖擊現象。因此,應當盡量避免出現這種現象。