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氮氣彈簧是一種彈性功能部件，用于冷沖壓模具上，比目前已有的彈性元件或氣墊具有更好的性能。那么冷沖壓工藝和沖壓模具要求什么特性的彈性元件？氮氣彈簧是如何來滿足不同的冷沖壓工藝要求的？為了說明這方面的問題，我們將對不同的沖壓工藝與氮氣彈簧的關系分別加以介紹，以便讀者能正確選擇和應用氮氣彈簧技術。

一、拉延---成形工藝

利用安裝在壓力機上的模具，將平板金屬毛坯變?yōu)榭招牡闹萍?，這種冷沖壓工藝稱為拉廷工藝，拉廷可分為軸對稱的筒形件。軸對稱的球形件、錐形件、拋物線形件，非軸對稱的盒形件和非軸對稱的曲面形零件，薄壁覆蓋件等等。將真徑為D的毛坯，拉延成直徑為d，高度為H的筒形件，整個拉延過程是壓邊圈首先要將毛坯凸緣部壓緊，在凸模作用下，將這部分金屬拉進凹模，隨著凸模下壓，拉延力 漸增加，毛坯凸緣部分發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生塑性流動，最終達到設計的制件形狀。如果我們將筒形件沿其高度方向剪開，再放平，不難發(fā)現(xiàn)存在著影線部分的三角形，這些三角形稱為“多余三角形”。由此可見，拉延的塑性變形的實質，也就是“多余三角形”的車移，這部分金屬是在切向壓力和徑向拉應力的作用下，從凸緣部位向筒壁高度轉移，如杲車移的阻力太大，材料將被拉裂，如果切向壓應力過大，凸緣區(qū)將會起皺。因此為了防止金屬在流動過程中起皺，除了正確進行拉延工藝計算外，采用壓邊裝置是目前最為有效的防皺措施，壓力力的大小直接影響到拉延零件的質量，也是控制拉延金屬能否均勻流動的主要工藝參數(shù)之一，在沖壓模具設計中，常規(guī)的壓邊裝置是彈簧、橡皮、氣墊等，這些裝置均勻有其優(yōu)缺點，共同存在的問題之一就是不能提供準確的彈壓力。

在目前的沖壓書籍中，又沒有準確的壓邊力計算公式可依。所以在實際生產(chǎn)中，壓邊力的選定和調整，一般都是根據(jù)設計人員或調整工人的經(jīng)驗來進行的，這樣就影響到拉延制件的質量穩(wěn)定，廢品率的高低，使調式和修整模具的周期加長，氮氣彈簧的出現(xiàn)，彌補了這方面不足，氮氣彈簧可以提供準確的彈壓力，它所具有的獨特優(yōu)點，是當今任何其它彈性元件無法比擬的。

對軸對稱的零件，氮氣彈簧以它固有的特點，獨領風騷。采用氮氣彈簧或氮氣彈簧系統(tǒng)，非常方便地解決了已往存在的問題。保證沖制件的質量穩(wěn)定，降低了廢品率，簡化了模具設計，模具制造、安裝、調整也非常方便。如軸對稱零件，作者采用氮氣彈簧技術解決這類零件的拉延問題。均取得非常理想和滿意的結果。有些零件采用常規(guī)的彈簧、橡膠做壓邊元件，沖壓件質量不穩(wěn)定，或是不能獲得滿足技術要求的沖壓件，但是采用氮氣彈簧進行壓邊，就可簡單地解決這個問題，并能獲得相當穩(wěn)定和滿足技術要求的沖制件，因此，從這種意義上說，氮氣彈簧的出現(xiàn)，還可以對現(xiàn)有的冷沖壓書籍中關于壓邊力的計算公式，進行驗核和修正。歸納起來有以下幾個方面：

1）氮氣彈簧可以獲得大小不同的、準確的壓邊力，壓邊力的調整也非常簡便。除了能非常有效地防止拉延起皺，保證沖制件的質量外，對目前沖壓書籍中壓邊力的計算公式，也起到修正作用，發(fā)展寫完善了這里部分沖壓工藝理論。

2）壓邊力可以在整個拉延過程中基本保持恒定，設計人員可以根據(jù)氮氣彈簧的增壓比和氮氣彈簧的特性曲線，非常方便地選擇應用，從而保證軸對稱零件的成形性，穩(wěn)定沖壓件的質量，有效地防止起皺。

3）壓邊力的著力點可以很方便地移動調整，這一點給現(xiàn)場調整帶來了諸多的方便，使金屬在塑性變形過程中趨于等流動。

4）氮氣彈簧的單位力量和單位行程所占有的模具空間，比任何其它彈性元件，在同等力量和行程下所占有的空間都要小。

因此軸對稱的拉延零件，采用氮氣彈簧的模具基本結構如圖：正拉延或反拉延，氮氣彈簧正置或反置均可以采用，對這尖零件，目前看來不論理論上還是模具結構上，對解決拉延中起皺與破裂的問題，都可以獲得比較滿意的結果，成功率是非常高的。

對非軸對稱零件的拉延，其塑性變形的實質，也是多余三角形轉移的問題，由于是非軸對稱零件，更要處理好金屬在拉延過程中等流動的問題，處理好多余三角形轉移過程中，所帶來的切向壓應力和徑向拉應力重新分配的問題，如果在塑性變形中，金屬不是均等流動變形，金屬內(nèi)部必然會出相互牽制，加大了金屬內(nèi)部的應力，眾所周知。如果切向壓應力過大，將導致材料起皺，徑向拉應力過大，將導致材料破裂。起皺與破裂是這類零件二大關鍵難題，而其影響的因素又比較復雜，特別是對于汽車覆蓋件，其塑性變形的復雜性，形狀多樣性，零件無規(guī)律性等，給設計人員在設計這類零件的模具時，更多地借助于設計經(jīng)驗，來確定工藝參數(shù)，如拉延過程中等流動的目的，調整模具也應當以此為中心，那么采用氮氣彈簧或氮氣彈簧系統(tǒng)，一定會給這一類問題帶來更多的方便。

 

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