造船成本簡單估算法

1、氮氣彈簧定義氮氣彈簧總成產(chǎn)品是一種新型的彈性功能部件，是常規(guī)螺旋彈簧的升級換代產(chǎn)品，也是高科技含量、國產(chǎn)化替代產(chǎn)品 氮氣彈簧是一種具有彈性功能的部件。它將高壓氮氣密封在確定的容器中，外力通過柱塞桿將氮氣壓縮，當外力去除時靠高壓氮氣膨脹來獲得一定的彈壓力，這種部件稱為氮氣缸或氣體彈簧，簡稱氮氣彈簧（Nitrogen Cylinder; Gas Spring）。 優(yōu)點氮氣彈簧具有體積小，彈力大，壽命長，彈壓力恒定的特點。體積小可節(jié)約模具空間，彈力大可減少彈簧數(shù)量，壽命長可減少模具維修次數(shù)，因此降低了模具的總成本。 應(yīng)用模具工業(yè)中為什么要使用氮氣彈簧： 在模具工業(yè)中，常規(guī)彈性元件有彈簧、橡皮和氣墊，

2、這些彈性元件在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，解決了各種彈性儲能的需要，發(fā)揮著其應(yīng)用的作用。 編輯本段發(fā)展前景在模具工業(yè)中，一直大量使用著彈性元件。這些年來，模具技術(shù)和模具制造水平有了很大的發(fā)展和提高，工業(yè)產(chǎn)品對模具的需求量越來越大，模具朝著精密、復(fù)雜、高效、長壽命的方向迅速發(fā)展。而原有的常規(guī)彈性元件存在著一定的缺點，不能滿足這種形勢的需要，不能理想地解決沖壓工藝的要求，往往影響沖壓件質(zhì)量，使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計變得比較復(fù)雜，影響模具在壓力機上更換的時間；同時常規(guī)彈性元件占有的模具空間太大，增大了模具制造的成本。例如彈簧、橡皮均存在著需要預(yù)緊，才能達到設(shè)計所要求的彈壓力，而它們的彈壓力又是隨行程加大而明顯

3、地增大，這種彈壓力不恒定的性能，可能導(dǎo)致零件不能成行，對拉延壓邊是很不理想的。對于復(fù)雜的拉延成形零件，這個矛盾就顯得特別突出，有時只好采用增加工序的辦法來解決這類問題。再如彈簧、橡皮的起始力小，這對于要求起始力比較大的彎曲、翻邊等工藝，也不理想。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，沖壓制件的質(zhì)量不穩(wěn)定，調(diào)整模具費時費力。對于集型沖頭的沖裁工藝，如采用彈簧或橡皮卸料，往往會遇到模具的卸料空間不夠安放彈簧或橡皮，需要加大模具空間來解決問題?？茖W家可以舉出不少這類例子。當前沖壓設(shè)計人員只能采用氣墊來部分彌補這些不足。但是采用壓力機氣墊時，模具的設(shè)計、調(diào)整使用者不很方便：由于氣壓的波動和管道節(jié)流損失，氣墊所提供的力量也

4、不是很準確；它所占有的空間比較大；需要配備專用的壓縮空氣站，況且并非所有的壓力機均配有氣墊。在使用氣墊時，模具設(shè)計均要受氣墊頂桿位置的限制，模具安裝調(diào)試也不方便。為此，人們努力開發(fā)一種新型的彈性功能部件來替代常規(guī)的彈性元件，這種新型彈性元件具有更加完善的性能，能代替常規(guī)彈性元件，完成常規(guī)彈性元件難于完成的性能，氮氣彈簧做為新型弱性功能部件也就應(yīng)運而生。它能夠彌補上述不足，簡化模具設(shè)計、制造、方便模具調(diào)整；它可以作為獨立部件，安裝在模具中使用，也可以設(shè)計成一種氧氣彈簧系統(tǒng)，做為模具的一部分，參加工作，可以在系統(tǒng)中很方便實現(xiàn)彈壓力恒定和延時動作，是一種具有柔性性能的彈性部件。氮氣彈簧不僅可以在模具

5、行業(yè)中廣泛地應(yīng)用，也可以應(yīng)用到其他工業(yè)領(lǐng)域，如汽車、電子、儀表等行業(yè)。由此看來，氮氣彈簧的用途相當廣泛，它的出現(xiàn)迎合了時代的要求，顯然，這項技術(shù)的發(fā)展如今正是方興未艾。1氣彈簧概況和應(yīng)用一、國內(nèi)外氮氣彈簧發(fā)展概況 氮氣彈簧是一種具有彈性功能的部件，它將高壓氮氣密封在確定的容器內(nèi)，外力通過柱桿將氮氣壓縮，當外力去除時，靠高壓氮氣膨脹，來獲得一定的彈壓力，這種部件稱為氮氣缸或稱氣體彈簧，或稱氮氣缸彈壓裝置，簡稱氮氣彈簧(“Nitrogen Cylinder”、“GasSpring”)。 目前常規(guī)彈性元件是彈簧、橡皮和氣墊，這些彈性元件在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，解決了各種彈性儲能的需要，發(fā)揮著其

6、應(yīng)有的作用。 在模具工業(yè)中，一直大量使用著彈性元件。這些年來，模具技術(shù)和模具制造水平有了很大的發(fā)展和提高，工業(yè)產(chǎn)品對模具的需求量越來越大，模具朝著精密、復(fù)雜、高效、長壽命的方向迅速發(fā)展，而原有的常規(guī)彈性元件存在著一定的缺點，不能滿足這種形勢的需要，不能理想地解決沖壓工藝的要求，往往影響沖壓件質(zhì)量，使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計變得比較復(fù)雜，影響模具在壓力機上更換的時間；同時常規(guī)彈性元件占有的模具空間太大，增大了模具制造的成本。例如彈簧、橡皮均存在著需要預(yù)緊，才能達到設(shè)計所需求的彈壓力，而它們的彈壓力又是隨行程加大而明顯地增大，這種彈壓力不恒定的性能，可能導(dǎo)致零件不能成形，對拉延壓邊是很不理想的。對于復(fù)雜的拉延

7、成形零件，這個矛盾就顯得特別突出，有時只好采用增加工序的辦法來解決這類問題。再如彈簧、橡皮的起始力都不大，這一點對要求起始力比較大的彎曲、翻邊等工藝，也不理想。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，沖壓制件的質(zhì)量不穩(wěn)定，調(diào)整模具費時費力。對于密集型沖頭的沖裁工藝，如采用彈簧或橡皮卸料，往往會遇到模具的卸料空間不夠安放彈簧或橡皮，因而需要加大模具空間來解決這類問題。還可舉出不少這類例子。當前沖壓設(shè)計人員只能采用氣墊來部分彌補這些不足。但是采用壓力機氣墊時，模具的設(shè)計、調(diào)整、使用都不很方便；由于氣壓的波動和管道節(jié)流損失，氣墊所提供的力量也不是很準確；它所占有的空間比較大；需要配備專用的壓縮空氣站，況且并非所有的壓力機

8、均配有氣墊。在使用氣墊時，模具設(shè)計均要受氣墊頂桿位置的限制，模具安裝調(diào)試也不方便。為此，人們努力開發(fā)一種新型的彈性功能部件來替代常規(guī)的彈性元件，這種新型彈性元件具有更加完善的性能，能代替常規(guī)彈性元件，完成常規(guī)彈性元件難于完成的工作，具有常規(guī)彈性元件所不具備的性能，能代替常規(guī)彈性元件，完成常規(guī)彈性元件難于完成的工作，具有常規(guī)彈性元件所不具備的性能，氮氣彈簧做為新型彈性功能部件也就應(yīng)運而生。它能夠補上述不足，簡化模具設(shè)計、制造，方便模具調(diào)整；它可以作為獨立部件，安裝在模具中使用，也可以設(shè)計成一種氮氣彈簧系統(tǒng)，作為模具的一部分參加工作，可以在系統(tǒng)中很方便實現(xiàn)彈壓力恒定和延時動作，是一種具有柔性能的彈

9、性部件。氮氣彈簧不僅可以在模具行業(yè)中廣泛地應(yīng)用，也可以應(yīng)用到其他工業(yè)領(lǐng)域，如汽車、電子、儀表等行業(yè)。由此看來，氮氣彈簧的用途相當廣泛，它的出現(xiàn)迎合了時代的要求，滿足了工業(yè)發(fā)展的需要，顯然，這項技術(shù)的發(fā)展如今正是方興未艾。? 二、氮氣彈簧的設(shè)計原理、基本參數(shù)和特性 1、氮氣彈簧設(shè)計原理? 采用氮氣作為工作介質(zhì)的氮氣彈簧，它的工作過程，可以近似認為是等溫膨脹和壓縮過程，因此必須遵循波義耳一馬略特(Boyle-Mariotte)氣體狀態(tài)方程。 PV/T=C，P1V1=P2V2? 應(yīng)當說明，除了理論計算之外，氮氣缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封技術(shù)是氮氣彈簧成敗之關(guān)鍵技術(shù)。從目前國內(nèi)外產(chǎn)品來看，氮氣彈簧的結(jié)構(gòu)一般可

10、分為：活塞式各柱塞式二大類型，采用單腔或復(fù)腔的氣室結(jié)構(gòu)，氣室設(shè)計上多為背壓式結(jié)構(gòu)。從整體而言，氮氣彈簧可分為獨立式和非獨立式二大類型?？蛇\動部分和不可運動部分的結(jié)構(gòu)，充氣、配氣結(jié)構(gòu)和形式等的設(shè)計均與制造工藝技術(shù)相關(guān)聯(lián)，與新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，這些新技術(shù)的應(yīng)用程度，都將直接影響氮氣彈簧的技術(shù)性能指標，影響氮氣彈簧品質(zhì)的高低。從這個意義說，氮氣彈簧又是一種綜合各項新技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品。 氣體密封形式和技術(shù)是一項復(fù)雜的工作，密封高壓氣體就更復(fù)雜，高壓氣體不僅要很好地長期密封，并要在這壓力下循環(huán)工作，有時其增壓比高達1.6-2.0，因此高壓氣體的長期密封，要比高壓液體的密封困難得多，它是一項

11、綜合性的技術(shù)，這其中有密封的結(jié)構(gòu)形式，靜密封與動密封的路徑、形式，運動付的制造精度、表面粗糙度、表面處理技術(shù)、密封材料的選擇、密封可靠性與壽命等。 2、氮氣彈簧基本性能參數(shù)? 氮氣彈簧的設(shè)計固然是希望拓寬應(yīng)用面，能適用于各種不同的環(huán)境條件，不同的工藝要求，但就目前我們推薦的氮氣彈簧，一般說來是在常溫下使用，對于高溫的環(huán)境，應(yīng)當另作別論。其使用環(huán)境是：頻率響應(yīng)每分鐘不高于40次；柱塞或活塞的運動速度應(yīng)有30-40米/分；備用行程一般設(shè)計為3毫米；能在常溫下正常使用。在這種條件下氮氣彈簧的性能參數(shù)可以確定為以下幾項內(nèi)容：? (1)充氣額定壓力巴 (2)額定初始彈壓力牛頓? (3)有效工作行程毫米

12、(4)一次充氣壽命米或次? (5)特性曲線與增壓比 (6)工作環(huán)境溫度攝氏度? (7)外觀顏色 (8)結(jié)構(gòu)形式和最大偏載角? 3、氮氣彈簧的特點? 氮氣彈簧的特點可歸納為以下幾方面： (1)在較小的空間中，可以產(chǎn)生較大的初始彈壓力，不需要預(yù)緊，傳力模塊一俟開始與氮氣彈簧柱塞接觸就具有彈壓力。一個氮氣彈簧可以代替多個彈簧，對于工作行程相同的模具，采用氮氣彈簧的模具高度要比采用彈簧的模具高度小很多； (2)彈壓力在整個行程中，可以基本保持恒定； (3)根據(jù)不同的冷沖壓工序要求，其彈壓力的大小、受力點的位置可以隨時調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)準確、方便，在模具設(shè)計和調(diào)試中，可以很方便實現(xiàn)彈壓力的平衡； (4)簡化模具

13、壓力、卸料等結(jié)構(gòu)，簡化模具設(shè)計，縮短模具制造周期； (5)提高沖壓件質(zhì)量，保證沖制件質(zhì)量穩(wěn)定，縮短在壓力機上更換模具時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低成本； (6)使用壽命長、安全、可靠，安裝和維修簡單、可靠、方便；? (7)適用于作為不需要外加動力源的氣墊裝置。 三、在模具設(shè)計中選擇應(yīng)用氮氣彈簧? 1、氮氣彈簧彈壓力的選擇 在進行冷沖模具設(shè)計中應(yīng)用氮氣彈簧技術(shù)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(shù)量。?(3)氮氣彈簧的增壓比。? 2、氮氣彈簧

14、行程選擇? 氮氣彈簧的行程應(yīng)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、行程小；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(chǎn)生側(cè)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(xiàn)象，避免氮氣彈簧在模具上安裝時，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，增加工裝費用，如果將氮氣彈簧安裝在上模內(nèi)，無論是頂件板或是

15、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(shè)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(jié)構(gòu)形式的選擇? 在模具設(shè)計中使用氮氣彈簧時，首先需要決定氮氣彈簧的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式都有各自的特點和一定的應(yīng)用范圍，需要根據(jù)零件的沖壓工藝要求、模具的結(jié)構(gòu)形式、使用設(shè)備、工作環(huán)境、工作條件、模具的成本和調(diào)整維修方便等因素，綜合考慮選擇。 4、在冷沖壓模具設(shè)計中選用氮氣彈簧時應(yīng)考慮的幾個問題? 氮氣彈簧技術(shù)有其自身的特點和一定的使用范圍

16、，正確地去約束該項技術(shù)的應(yīng)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(shù)時，要適應(yīng)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(yīng)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(jīng)濟角度說，就有比較大的影響，因為各個工廠生產(chǎn)的氮氣彈簧價格，是與其性能相關(guān)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(shù)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

17、彈性元件要高，如果不充分考慮其經(jīng)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(jù)不同的工藝要求，選擇不同的氮氣彈簧特性曲線，從而獲得最佳的性價和最好的經(jīng)濟效益。 (2)彈壓力平衡?在模具設(shè)計中彈壓力的傳遞應(yīng)當保持平衡，選擇應(yīng)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(zhì)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(shè)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

18、力系的布置有關(guān)；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(chǎn)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(yīng)采用氮氣彈簧壓力系中心與沖壓力中心相重合的設(shè)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?shù)姆€(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(nèi)，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(fù)不斷地進行，因此，保持其工作的穩(wěn)定性就相當?shù)闹匾?。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、

19、穩(wěn)定的工作。因此往往設(shè)計安裝氮氣彈簧時，或在缸體或在柱塞開設(shè)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(yīng)當說氮氣彈簧的工作性質(zhì)是屬于柔性范疇，在模具工作過程中，開啟與閉合都應(yīng)當是比較平順，不應(yīng)當出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，為了達到這個目的，對于采用獨立式氮氣彈簧，設(shè)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(yīng)是很高的，零件一經(jīng)接觸氮氣彈簧柱塞桿就可產(chǎn)生彈壓力，根本不面要有預(yù)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(yīng)是很快的，如果設(shè)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(xiàn)氮氣彈簧推動滑動塊回程的現(xiàn)象，破壞了曲柄壓力機

20、滑塊運動曲線，導(dǎo)致出現(xiàn)震動沖擊現(xiàn)象。因此，應(yīng)當盡量避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。氮氣彈簧發(fā)展概況和應(yīng)用一、 國內(nèi)外氮氣彈簧發(fā)展概況 氮氣彈簧是一種具有彈性功能的部件，它將高壓氮氣密封在確定的容器內(nèi)，外力通過柱桿將氮氣壓縮，當外力去除時，靠高壓氮氣膨脹，來獲得一定的彈壓力，這種部件稱為氮氣缸或稱氣體彈簧，或稱氮氣缸彈壓裝置，簡稱氮氣彈簧(“Nitrogen Cylinder”、“GasSpring”)。 目前常規(guī)彈性元件是彈簧、橡皮和氣墊，這些彈性元件在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，解決了各種彈性儲能的需要，發(fā)揮著其應(yīng)有的作用。 在模具工業(yè)中，一直大量使用著彈性元件。這些年來，模具技術(shù)和模具制造水平有了很大的

21、發(fā)展和提高，工業(yè)產(chǎn)品對模具的需求量越來越大，模具朝著精密、復(fù)雜、高效、長壽命的方向迅速發(fā)展，而原有的常規(guī)彈性元件存在著一定的缺點，不能滿足這種形勢的需要，不能理想地解決沖壓工藝的要求，往往影響沖壓件質(zhì)量，使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計變得比較復(fù)雜，影響模具在壓力機上更換的時間；同時常規(guī)彈性元件占有的模具空間太大，增大了模具制造的成本。例如彈簧、橡皮均存在著需要預(yù)緊，才能達到設(shè)計所需求的彈壓力，而它們的彈壓力又是隨行程加大而明顯地增大，這種彈壓力不恒定的性能，可能導(dǎo)致零件不能成形，對拉延壓邊是很不理想的。對于復(fù)雜的拉延成形零件，這個矛盾就顯得特別突出，有時只好采用增加工序的辦法來解決這類問題。再如彈簧、橡皮的起

22、始力都不大，這一點對要求起始力比較大的彎曲、翻邊等工藝，也不理想。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，沖壓制件的質(zhì)量不穩(wěn)定，調(diào)整模具費時費力。對于密集型沖頭的沖裁工藝，如采用彈簧或橡皮卸料，往往會遇到模具的卸料空間不夠安放彈簧或橡皮，因而需要加大模具空間來解決這類問題。還可舉出不少這類例子。當前沖壓設(shè)計人員只能采用氣墊來部分彌補這些不足。但是采用壓力機氣墊時，模具的設(shè)計、調(diào)整、使用都不很方便；由于氣壓的波動和管道節(jié)流損失，氣墊所提供的力量也不是很準確；它所占有的空間比較大；需要配備專用的壓縮空氣站，況且并非所有的壓力機均配有氣墊。在使用氣墊時，模具設(shè)計均要受氣墊頂桿位置的限制，模具安裝調(diào)試也不方便。為此，人們努

23、力開發(fā)一種新型的彈性功能部件來替代常規(guī)的彈性元件，這種新型彈性元件具有更加完善的性能，能代替常規(guī)彈性元件，完成常規(guī)彈性元件難于完成的工作，具有常規(guī)彈性元件所不具備的性能，能代替常規(guī)彈性元件，完成常規(guī)彈性元件難于完成的工作，具有常規(guī)彈性元件所不具備的性能，氮氣彈簧做為新型彈性功能部件也就應(yīng)運而生。它能夠補上述不足，簡化模具設(shè)計、制造，方便模具調(diào)整；它可以作為獨立部件，安裝在模具中使用，也可以設(shè)計成一種氮氣彈簧系統(tǒng)，作為模具的一部分參加工作，可以在系統(tǒng)中很方便實現(xiàn)彈壓力恒定和延時動作，是一種具有柔性能的彈性部件。氮氣彈簧不僅可以在模具行業(yè)中廣泛地應(yīng)用，也可以應(yīng)用到其他工業(yè)領(lǐng)域，如汽車、電子、儀表等

24、行業(yè)。由此看來，氮氣彈簧的用途相當廣泛，它的出現(xiàn)迎合了時代的要求，滿足了工業(yè)發(fā)展的需要，顯然，這項技術(shù)的發(fā)展如今正是方興未艾。 二、氮氣彈簧的設(shè)計原理、基本參數(shù)和特性 1、氮氣彈簧設(shè)計原理 采用氮氣作為工作介質(zhì)的氮氣彈簧，它的工作過程，可以近似認為是等溫膨脹和壓縮過程，因此必須遵循波義耳一馬略特(Boyle-Mariotte)氣體狀態(tài)方程。 PV/T=C，P1V1=P2V2 應(yīng)當說明，除了理論計算之外，氮氣缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封技術(shù)是氮氣彈簧成敗之關(guān)鍵技術(shù)。從目前國內(nèi)外產(chǎn)品來看，氮氣彈簧的結(jié)構(gòu)一般可分為：活塞式和柱塞式二大類型，采用單腔或復(fù)腔的氣室結(jié)構(gòu)，氣室設(shè)計上多為背壓式結(jié)構(gòu)。從整體而言，氮氣彈

25、簧可分為獨立式和非獨立式二大類型?？蛇\動部分和不可運動部分的結(jié)構(gòu)，充氣、配氣結(jié)構(gòu)和形式等的設(shè)計均與制造工藝技術(shù)相關(guān)聯(lián)，與新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，這些新技術(shù)的應(yīng)用程度，都將直接影響氮氣彈簧的技術(shù)性能指標，影響氮氣彈簧品質(zhì)的高低。從這個意義說，氮氣彈簧又是一種綜合各項新技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品。 氣體密封形式和技術(shù)是一項復(fù)雜的工作，密封高壓氣體就更復(fù)雜，高壓氣體不僅要很好地長期密封，并要在這壓力下循環(huán)工作，有時其增壓比高達1.6-2.0，因此高壓氣體的長期密封，要比高壓液體的密封困難得多，它是一項綜合性的技術(shù)，這其中有密封的結(jié)構(gòu)形式，靜密封與動密封的路徑、形式，運動付的制造精度、表面粗糙度、表面

26、處理技術(shù)、密封材料的選擇、密封可靠性與壽命等。 2、氮氣彈簧基本性能參數(shù) 氮氣彈簧的設(shè)計固然是希望拓寬應(yīng)用面，能適用于各種不同的環(huán)境條件，不同的工藝要求，但就目前我們推薦的氮氣彈簧，一般說來是在常溫下使用，對于高溫的環(huán)境，應(yīng)當另作別論。其使用環(huán)境是：頻率響應(yīng)每分鐘不高于40次；柱塞或活塞的運動速度應(yīng)有30-40米/分；備用行程一般設(shè)計為3毫米；能在常溫下正常使用。在這種條件下氮氣彈簧的性能參數(shù)可以確定為以下幾項內(nèi)容： (1)充氣額定壓力巴 (2)額定初始彈壓力牛頓 (3)有效工作行程毫米 (4)一次充氣壽命 (5)特性曲線與增壓比 (6)工作環(huán)境溫度攝氏度 (7)外觀顏色 (8)結(jié)構(gòu)形式和最大

27、偏載角 3、氮氣彈簧的特點 氮氣彈簧的特點可歸納為以下幾方面： (1)在較小的空間中，可以產(chǎn)生較大的初始彈壓力，不需要預(yù)緊，傳力模塊一開始與氮氣彈簧柱塞接觸就具有彈壓力。一個氮氣彈簧可以代替多個彈簧，對于工作行程相同的模具，采用氮氣彈簧的模具高度要比采用彈簧的模具高度小很多； (2)彈壓力在整個行程中，可以基本保持恒定； (3)根據(jù)不同的冷沖壓工序要求，其彈壓力的大小、受力點的位置可以隨時調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)準確、方便，在模具設(shè)計和調(diào)試中，可以很方便實現(xiàn)彈壓力的平衡； (4)簡化模具壓力、卸料等結(jié)構(gòu)，簡化模具設(shè)計，縮短模具制造周期； (5)提高沖壓件質(zhì)量，保證沖制件質(zhì)量穩(wěn)定，縮短在壓力機上更換模具時間，

28、提高勞動生產(chǎn)率，降低成本； (6)使用壽命長、安全、可靠，安裝和維修簡單、可靠、方便； (7)適用于作為不需要外加動力源的氣墊裝置。 三、在模具設(shè)計中選擇應(yīng)用氮氣彈簧 1、氮氣彈簧彈壓力的選擇 在進行冷沖模具設(shè)計中應(yīng)用氮氣彈簧技術(shù)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(shù)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(yīng)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、行程小；拉延工

29、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(chǎn)生側(cè)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(xiàn)象，避免氮氣彈簧在模具上安裝時，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，增加工裝費用，如果將氮氣彈簧安裝在上模內(nèi)，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(shè)計選用氮氣彈簧時還考慮加大3-5毫米安

30、全行程，從而保證氮氣長久正常地工作。 3、氮氣彈簧結(jié)構(gòu)形式的選擇 在模具設(shè)計中使用氮氣彈簧時，首先需要決定氮氣彈簧的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式都有各自的特點和一定的應(yīng)用范圍，需要根據(jù)零件的沖壓工藝要求、模具的結(jié)構(gòu)形式、使用設(shè)備、工作環(huán)境、工作條件、模具的成本和調(diào)整維修方便等因素，綜合考慮選擇。 4、在冷沖壓模具設(shè)計中選用氮氣彈簧時應(yīng)考慮的幾個問題 氮氣彈簧技術(shù)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(shù)的應(yīng)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

31、不同的工藝要求，選擇采用氮氣彈簧技術(shù)時，要適應(yīng)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(yīng)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(jīng)濟角度說，就有比較大的影響，因為各個工廠生產(chǎn)的氮氣彈簧價格，是與其性能相關(guān)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(shù)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(jīng)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(jù)不同的工藝要求，選擇不

32、同的氮氣彈簧特性曲線，從而獲得最佳的性價和最好的經(jīng)濟效益。 (2)彈壓力平衡 在模具設(shè)計中彈壓力的傳遞應(yīng)當保持平衡，選擇應(yīng)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(zhì)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(shè)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(guān)；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(chǎn)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

33、壽命，應(yīng)采用氮氣彈簧壓力系中心與沖壓力中心相重合的設(shè)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?shù)姆€(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(nèi)，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(fù)不斷地進行，因此，保持其工作的穩(wěn)定性就相當?shù)闹匾０惭b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(shè)計安裝氮氣彈簧時，或在缸體或在柱塞開設(shè)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(yīng)當說氮

34、氣彈簧的工作性質(zhì)是屬于柔性范疇，在模具工作過程中，開啟與閉合都應(yīng)當是比較平順，不應(yīng)當出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，為了達到這個目的，對于采用獨立式氮氣彈簧，設(shè)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(yīng)是很高的，零件一經(jīng)接觸氮氣彈簧柱塞桿就可產(chǎn)生彈壓力，根本不面要有預(yù)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(yīng)是很快的，如果設(shè)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(xiàn)氮氣彈簧推動滑動塊回程的現(xiàn)象，破壞了曲柄壓力機滑塊運動曲線，導(dǎo)致出現(xiàn)震動沖擊現(xiàn)象。因此，應(yīng)當盡量避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 四、氮氣彈簧應(yīng)用實例 我國采用氮氣彈簧技術(shù)已有十幾年歷史，通過學習

35、和消化吸收，現(xiàn)在在我國汽車、電子、儀表、輕工等行業(yè)中，都在不同程度地將氮氣彈簧技術(shù)應(yīng)用到模具中，使模具設(shè)計、制造均上了一個新臺階，提高了模具制造水平，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效益，推動了這項新技術(shù)的發(fā)展。 1.汽車工業(yè) 北京吉普車公司和上海大眾汽車公司等從日本、臺灣進口的不少車身覆蓋件模具中，使用氮氣彈簧技術(shù)的效果比較理想，至今仍在正常使用。 重慶嘉陵工業(yè)股份有限公司在消化吸收臺灣引進模具的基礎(chǔ)上，自行開發(fā)設(shè)計使用氮氣彈簧新技術(shù)，在9套大型模具上采用了氮氣彈簧技術(shù)，共使用各種不同規(guī)格的氮氣彈簧約50個。目前，JD90車架5套模具和JH125車架2套模具已經(jīng)投入生產(chǎn)使用，模具在生產(chǎn)中經(jīng)受考驗，使用狀

36、況良好。JD90車架累計已經(jīng)生產(chǎn)了5.4萬件，至今氮氣彈簧仍在正常工作，模具還在繼續(xù)使用中。河北鴻運汽車沖壓件廠采用氮氣彈簧技術(shù)，解決了汽車縱梁彎曲中出現(xiàn)的回彈問題，提高了5.73米汽車縱梁彎曲件的質(zhì)量。實踐證明，中國技術(shù)人員自行設(shè)計的模具氮氣彈簧系統(tǒng)是可行的。 2.電子工業(yè) 微電機在電子工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，微電機外殼是尺寸精度要求比較高的沖壓件，如安裝軸承的底孔與外圓的同軸度要求不大于0.03毫米，對于沖壓件來說，這是相當高的尺寸精度，并且生產(chǎn)的批量也比較大，為了提高生產(chǎn)率，往往是采用大臺面壓力機多工位級進模生產(chǎn)。設(shè)計、制造這類零件的級進模具，模具結(jié)構(gòu)不僅需要緊湊，模具零件的制造精度要求也非

37、常高，屬于高、精的模具。由于模具制造精度高，要求的使用壽命高，因此，在這類模具中 ，如果采用常規(guī)的彈性元件來進行拉延壓邊、壓料、卸料，便不能滿足結(jié)構(gòu)上的需要，也不能滿足沖壓質(zhì)量穩(wěn)定的要求。北京市機電研究院精密模具公司在參考國外同類模具基礎(chǔ)上，自行開發(fā)設(shè)計采用氮氣彈簧進行拉延壓邊、壓料的連續(xù)拉延級進模，采用美國“海森”公司生產(chǎn)的氮氣彈簧座板系統(tǒng)，共使用七個氮氣彈簧，模具制造完成后，在深圳派力機電研究所大臺面壓力機上使用，壓力機工作行程為每分鐘40次，已經(jīng)生產(chǎn)了幾百萬件微電機外殼，機殼的質(zhì)量達到了國外同類產(chǎn)品的水平，且一直非常穩(wěn)定，模具至今仍在正常使用，受到用戶的好評。這是目前我國使用氮氣彈簧座板

38、系統(tǒng)最好的模具之一，也是我國首例自行設(shè)計制造使用氮氣彈簧的級進模具。計算機驅(qū)動器外殼零件也是一種比較難于成形的沖壓件，寧波余姚市燈具電器廠采用美國“海森”公司TNK型號氮氣彈簧，自行設(shè)計制造模具將氮氣彈簧安裝在800千件壓力機下，作為氮氣彈簧氣墊使用，該零件第一道拉延工序采用氮氣彈簧壓邊，解決了零件在拉延過程中起皺的問題，保持了拉延件的高度和質(zhì)量，取得非常滿意的效果。 錄音機磁頭外殼是外廓尺寸不大，尺寸精度高，生產(chǎn)批量很大的沖壓件，廣東深圳粵寶集團在消化吸收日本模具技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計了磁頭級進模具，在拉延工序中采用二個氮氣彈簧壓邊，使拉延件的質(zhì)量大大提高，外殼的尺寸精度達到技術(shù)要求，生

39、產(chǎn)率提高了好幾倍。 3.儀表工業(yè) 速印機左右外輥零件是具有一定難度的拉延件。廣西興安通訊設(shè)備廠自行設(shè)計的使用氮氣彈簧的左右外罩拉延模，已經(jīng)生產(chǎn)了5萬多個拉延件，其質(zhì)量一直比較穩(wěn)定，模具工作狀也非常正常。湖北汽車燈具廠是汽車燈具專業(yè)生產(chǎn)廠，制造燈具產(chǎn)品中多種小型軸對稱的復(fù)雜拉延件，把一套氮氣彈簧氣墊安裝在400千牛壓力機下部，通過頂桿，利用氮氣彈簧進行拉延壓邊，解決燈罩壓延起皺的問題，取得滿意的效果。車燈反光鏡鏡面是拋物線型面，產(chǎn)品的要求比較高，因為它直接影響著車燈的反光質(zhì)量。反光鏡沖壓件毛坯在拉延之后常常需要整形，北京市汽車燈廠采用瑞典(凱龍)氮氣彈簧作為動力，對拋物面進行整形，取得了非常滿意

40、的效果，模具的調(diào)整也比較簡單。 4.輕工、五金工業(yè) 在輕工、五金這個行業(yè)中，較多工廠由于受沖壓設(shè)備的限制，都是使用油壓機進行拉延，氮氣彈簧技術(shù)與油壓機配套使用，使單動油壓機發(fā)揮雙動的功能，拉延零件的質(zhì)量容易得到保證。北京京威汽車設(shè)備有限公司是生產(chǎn)客車暖風裝置專業(yè)廠，暖風機殼體的筒形、球形、錐形拉延零件，都是在100噸油壓壓機上完成，采用氮氣彈簧壓邊，不僅降低了模具高度，模具設(shè)計制造也比較簡單，操作非常方便，提高了勞動生產(chǎn)率，降低了制件廢品率。手動葫蘆外罩是一種三角形的拉延零件，北京起重工具廠使用油壓機進行這類零件的拉延成形時，也是采用氮氣彈簧進行壓邊，保證零件成形質(zhì)量。再如汽車濾清器廠生產(chǎn)的空氣濾清器外殼，是尺寸較大的圓筒形拉延零件，直徑可達400毫米左右，高度約70毫米，采用氮氣彈簧壓邊可一次拉延成形，零件的質(zhì)量非常好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 輕工業(yè)中有不少塑料模具也可以采用氮氣彈簧技術(shù)，安徽合肥榮事達集團自行設(shè)計的18S洗衣機脫水桶塑料注塑模具，用氮氣彈簧起緩沖作用，提高模具使用壽命。由于滑塊的行程