氮氣彈簧技術在模具中的應用
一、氮氣彈簧發展情況
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）。
目前常規彈性元件有彈簧、橡皮和氣墊，這些彈性元件在工業領域中得到了廣泛的應用，解決了各種彈性儲能的需要。在模具工業中，更是被大量使用著。這些年來，模具技術和模具制造水平有了很大的發展和提高，工業產品 對模具的需求量也越來越大，模具朝著精密、復雜、高效、長壽命的方向迅速發展。而原有的常規彈性元件存在一定的缺點，不能滿足這種形勢的需要，不能理想地解決沖壓工藝中的要求。這種情況往往會影響到沖壓件的質量，使模具結構設計變得比較復雜，影響了模具在壓力機上更換的時間；同時常規彈性元件占有模具空間太大，正大、增大了模具制造的成本。例如彈簧、橡皮均存在著需要預緊，才能達到設計所需的彈壓力，而它們的彈壓力又是隨行程加大而明顯地增大，這種彈壓里不恒定的性能，可能 導致零件不能成形，對拉延力是很不理想的。對于復雜的拉延成型零件，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。由此產生的結果是，沖壓制件的質量不穩定，調整模具費時費力。對于密集型沖頭的沖裁工藝，如采用彈簧和橡皮卸料，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。還可以舉出不少這類例子。當前沖壓設計人員只能采用氣墊來彌補這些不足。但是采用壓力機氣墊時，模具的設計，調整使使用者不很方便；由于氣壓的波動和管道節流損失，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，模具設計均要受氣墊頂桿位置的限制，模具安裝調試也不方便。為此，人們努力開發一種新型的彈性功能部件來代替常規的彈性元件，這種新型彈性元件具有更加完善的性能，能代替常規彈性元件，完成常規彈性元件難于完成的工作，氮氣彈簧作為新型彈性工具部件也就應運而生。它能夠彌補上述不足，簡化模具設計、制造、方便模具調整；它可以作為獨立部件，安裝在模具中使用，也可以設計成一種排管式彈簧，作為模具的一部分參加工作，可以在系統中很方便實現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行業中廣泛的應用，也可以用到其他工業領域，如汽車、電子、儀表等行業。由此看來，氮氣彈簧的用途相當廣泛，它的出現迎合了時代的要求，滿足了工業發展的需要。顯然，這項技術的發展如今正是方興未艾。
四、氮氣彈簧應用實例
我國采用氮氣彈簧技術已經有十幾年歷史，通過學習和消化吸收，現在在我國汽車、電子、儀表、輕工等行業中，都在不同程度的將氮氣彈簧技術應用到模具中，使模具設計、制造均上了一個新臺階，提高了模具制造水平，取得了教好的技術經濟效益，推動了這項新技術的發展。
1、汽車工業
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，使用氮氣彈簧技術的效果比較理想，至今仍在正常使用。重慶嘉陵工業股份有限公司在消化吸收臺灣引進模具的基礎上，自行開發設計使用氮氣彈簧新技術，在9套大型模具上采用了氮氣彈簧技術，共使用各種不同規格的氮氣彈簧約50個。目前，JD車架5套模具，和JH125車架2套模具已經投入生產使用，模具在生產中經受考驗，使用狀況良好。JD90車架累計已經生產了5.4萬件，至今氮氣彈簧仍在正常工作，模具還在繼續使用中。河北鴻運汽車沖壓件廠采用氮氣彈簧技術，解決了汽車縱梁彎曲中出現的回彈問題，提高了5.73米汽車縱梁彎曲件的質量。實踐證明，中國技術員自行設計的模具氮氣彈簧系統是可行的。
2、電子工業
微電子在電子工業中應用非常廣泛，微電子外殼是尺寸精度比較高的沖壓件，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，并且生產的批量也比較大，為了提高生產率，往往是采用大臺面壓力機多工位級進模生產。設計、制造這類零件的級進模具，模具結構不僅需要緊湊，模具零件的制造精度要求也非常高，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，如果采用常規的彈性元件來進行拉延壓邊、壓料，卸料，便不能滿足結構上的需求，也不能滿足沖壓質量穩定的要求。北京市急電研究院精密模具公司在參考國外同行模具基礎上，自行開發設計采用氮氣彈簧進行拉延壓邊、壓料的連續拉延級進模，采用了氮氣彈簧座板系統，工使用七個氮氣彈簧，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，已經生產了幾百萬件微電機外殼，機殼的質量達到了國外同類產品的水平，而且一直非常穩定，模具至今仍正常使用，受到用戶的好評。這是目前我國使用氮氣彈簧座板系統最好的模具之一，也是我國首例自行設計制造使用氮氣彈簧的級進模具 。計算機驅動器外殼零件也是一種比較難于形成的沖壓件，寧波余姚市燈具電器廠采用氮氣彈簧，自行設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，該零件第一道拉延件的高度了質量，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特點的基礎上，自行設計了磁頭級進模具，在拉延工序中采用了二個氮氣彈簧壓邊，使拉延件的質量大大提高， 外殼的尺寸精度達到技術要求，生產提高了好幾倍。