氮气弹簧是一种具有弹性功能的部件,它将高压氮气密封在确定的容器内,外力通过柱杆将氮气压缩,当外力去除时,靠高压氮气膨胀,来获得一定的弹压力,这种部件称为氮气缸或称气体弹簧,或称氮气缸弹压装置,简称氮气弹簧("NitrogenCylinder","GasSpring").

　　 目前常规弹性元件是弹簧,橡皮和气垫,这些弹性元件在工业领域中得到了广泛的应用,解决了各种弹性储能的需要,发挥着其应有的作用.

—、在模具工业中,一直大量使用着弹性元件.这些年来,模具技术和模具制造水平有了很大的发展和提高,业产品对模具的需求量工越来越大,模具朝着精密,复杂,高效,长寿命的方向迅速发展,而原有的常规弹性元件存在着一定的缺点,不能满足这种形势的需要,不能理想地解决冲压工艺的要求,往往影响冲压件质量,使模具结构设计变得比较复杂,影响模具在压力机上更换的时间;

　　同时常规弹性元件占有的模具空间太大,增大了模具制造的成本.例如:弹簧,橡皮均存在着需要预紧,才能达到设计所需求的弹压力,而它们的弹压力又是随行程加大而明显地增大,这种弹压力不恒定的性能,可能导致零件不能成形,对拉延压边是很不理想的.对于复杂的拉延成形零件,这个矛盾就显得特别突出,有时只好采用增加工序的办法来解决这类问题.再如弹簧,橡皮的起始力都不大,这一点对要求起始力比较大的弯曲,翻边等工艺,也不理想.由此产生的结果是,冲压制件的质量不稳定,调整模具费时费力.对于密集型冲头的冲裁工艺,如采用弹簧或橡皮卸料,往会遇到模具的卸料空间不够安放弹簧或橡往皮,而需要加大模具空间来解决这类问题.可举出不少这类例子.因还当前冲压设计人员只能采用气垫来部分弥补这些不足.是采用压力但机气垫时,模具的设计,调整,使用都不很方便;由于气压的波动和管道节流损失,气垫所提供的力量也不是很准确;它所占有的空间比较大;需要配备专用的压缩空气站,况且并非所有的压力机均配有气垫.在使用气垫时,模具设计均要受气垫顶杆位置的限制,模具安装调试也不方便.为此,人们努力开发一种新型的弹性功能部件来替代常规的弹性元件,这种新型弹性元件具有更加完善的性能,能代替常规弹性元件,完成常规弹性元件难于完成的工作,具有常规弹性元件所不具备的性能,能代替常规弹性元件,完成常规弹性元件难于完成的工作,具有常规弹性元件所不具备的性能,氮气弹簧做为新型弹性功能部件也就应运而生.它能够补上述不足,简化模具设计,制造,方便模具调整;它可以作为独立部件,安装在模具中使用,也可以设计成一种氮气弹簧系统,作为模具的一部分参加工作,可以在系统中很方便实现弹压力恒定和延时动作,是一种具有柔性能的弹性部件.氮气弹簧不仅可以在模具行业中广泛地应用,可以应用到其他工业也领域,如汽车,电子,仪表等行业.由此看来,氮气弹簧的用途相当广泛,它的出现迎合了时代的要求,满足了工业发展的需要,显然,这项技术的发展如今正是方兴未艾.


二、氮气弹簧的设计原理,基本参数和特性

1,氮气弹簧设计原理

　　采用氮气作为工作介质的氮气弹簧,它的工作过程,可以近似认为是等温膨胀和压缩过程,因此必须遵循波义耳一马略特(Boyle-Mariotte)气体状态方程.
　　PV/T=C,P1×V1=P2×V2
　　应当说明,除了理论计算之外,氮气缸的结构设计,密封技术是氮气弹簧成败之关键技术.从目前国内外产品来看,氮气弹簧的结构一般可分为:活塞式各柱塞式二大类型,采用单腔或复腔的气室结构,气室设计上多为背压式结构.从整体而言,氮气弹簧可分为独立式和非独立式二大类型.可运动部分和不可运动部分的结构,充气,配气结构和形式等的设计均与制造工艺技术相关联,与新材料,新工艺,新技术的应用相关联,这些新技术的应用程度,都将直接影响氮2气弹簧的技术性能指标,影响氮气弹簧品质的高低.从这个意义说,氮气弹簧又是一种综合各项新技术应用的产品.

　　气体密封形式和技术是一项复杂的工作,密封高压气体就更复杂,高压气体不仅要很好地长期密封,并要在这压力下循环工作,有时其增压比高达1.6-2.0,因此高压气体的长期密封,要比高压液体的密封困难得多,是一项综合性的技术,其中有密封的结构形式,它这静密封与动密封的路径,形式,运动付的制造精度,表面粗糙度,表面处理技术,密封材料的选择,密封可靠性与寿命等.

　　2,氮气弹簧基本性能参数氮气弹簧的设计固然是希望拓宽应用面,能适用于各种不同的环境条件,不同的工艺要求,但就目前我们推荐的氮气弹簧,一般说来是在常温下使用,对于高温的环境,应当另作别论.其使用环境是:频率响应每分钟不高于40次;塞或活塞的运动速度应有30-40米/柱分;备用行程一般设计为3毫米;能在常温下正常使用.在这种条件下氮气弹簧的性能参数可以确定为以下几项内容:


(1)充气额定压力巴

(2)额定初始弹压力牛顿

(3)有效工作行程毫米

(4)一次充气寿命米或次

(5)特性曲线与增压比

(6)工作环境温度摄氏度

(7)外观颜色

(8)结构形式和最大偏载角

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