概述

氮气弹簧顾名思义也是弹簧的一种。在汽车模具设计过程中，需要大量的弹性元件。如常规弹簧、聚氨酯、橡皮以及机床本身的气垫等。这些弹性元件在各个工业领域都被广泛应用，解决了各种弹性储能及冲压件卸料的问题。在汽车模具工业中，更是被大量使用。

这些年来，汽车模具工业技术和模具制造水平有了很大的发展和提高。汽车改型的加快，对模具的需求量也越来越大，模具朝着精密、复杂、高效及**命的方向迅速发展。

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，有时为了解决冲裁力的问题，而增大模具外形尺寸，无形中增大了模具制造的成本。另外一个问题就是，弹性元件如果断裂，更换起来就比较费时费力，这样必然降低了模具的使用效率，降低了生产力。

冲压模用氮气弹簧的优势分析

模具用氮气弹簧是一种以高压氮气为工作介质的新型弹性组件。其工作过程可以近似的认为是等温膨胀和压缩过程。氮气弹簧的结构一般可分为活塞式和柱塞式两大类型，采用单腔或复腔的气室结构，气室设计上多为背压式结构。主要工作介质为高压氮气，密封在管路当中，不仅要很好地长期密封，并要在高压力下循环工作，这是一项综合性的技术。特点是体积小、弹力大、行程长、工作平稳，制造精密，使用寿命长(一百万次)，弹力曲线平缓，以及不需要预紧等。并可以轻松地完成金属弹簧、橡胶和气垫等常规弹性组件难于完成的工作。简化模具设计和制造，方便模具安装和调整，延长模具的使用寿命，确保产品质量的稳定等。

实例分析

接合我公司在模具设计中的应用，与大家共同探讨一下氮气弹簧在冲压模具中应用的优点。在某汽车公司车轮项目中，有一个直径为400mm的轮辐冲压件。在设计过程中，设计人员就遇到这样的难题。根据公式计算下来的冲裁力，需要普通重载弹簧30多根，可是受使用设备及模具外形尺寸的限制，没有足够的空间来布置如此多的弹簧。较终，我们在此模具中采用氮气弹簧。使模具结构及外形尺寸大大简化，结构如附图所示。

在此模具设计中，选用了6根氮气弹簧。首先，从冲裁力的角度考虑，应先保证有足够的力量。其次，要考虑弹性元件在冲压过程中弹压力平衡传递的问题。从冲压工艺方面考虑，要提高冲压零件的质量一致性，提高模具使用寿命及减少模具其他零部件的磨损率，都必须考虑冲裁力的平衡问题。最后，力求使氮气弹簧压力系中心与冲压力中心重合。基于以上问题的考虑，较终选用6根氮气弹簧，均匀布置于压料芯之上，通过盖板固定于上模座。这样既减小了模具外形尺寸，又便于以后如果出现弹性元件失效后的维修。上模随机床滑块的运动不断进行相对运动，为了保证氮气弹簧工作的稳定性，钳工在装配时，必须保证氮气弹簧与盖板、盖板与上模座牢固并可靠连接。

加工装配完成后，在试模过程中，又出现了新的问题。由于氮气弹簧力量较大，使模具压料芯断裂。起初分析是否是压料芯材料的问题，后经材料分析排除了材料方面的原因。经工程人员及钳工的分析，决定在压料芯上加装橡胶来均匀力量，较终将此问题彻底解决。模具交付后，再没有出现此类问题。

具体工艺分析

经过近几年在模具设计中的合理使用，我们也总结出了一些小的经验：落料工序，要求弹压力大、行程小。拉延工序一般要求行程比较大，在拉延过程中，弹压力基本保持恒定。这就要选择特性曲线比较平缓的氮气弹簧。对于**出、卸件工序，要求有足够的力量和行程。在弯曲和翻边工序中，通常都要求初始力大，以便能压住工件，防止工件在弯曲和翻边过程中产生侧滑或移动，一般说来行程也要求比较大。不论在哪一种情况下选用，氮气弹簧的总高度不要太高，以避免发生不稳定的现象。如果将氮气弹簧安装在上模内，无论是**件板还是压边芯，都必须留有间隙，以确保氮气弹簧平稳地工作。