氮气弹簧是一种弹性功能部件，用于冷冲压模具上，比目前已有的弹性元件或气垫具有更好的性能。那么冷冲压工艺和冲压模具要求什么特性的弹性元件？氮气弹簧是如何来满足不同的冷冲压工艺要求的？为了说明这方面的问题，我们将对不同的冲压工艺与氮气弹簧的关系分别加以介绍，以便读者能正确选择和应用氮气弹簧技术。

一、拉延---成形工艺

利用安装在压力机上的模具，将平板金属毛坯变为空心的制件，这种冷冲压工艺称为拉廷工艺，拉廷可分为轴对称的筒形件。轴对称的球形件、锥形件、抛物线形件，非轴对称的盒形件和非轴对称的曲面形零件，薄壁覆盖件等等。将真径为D的毛坯，拉延成直径为d，高度为H的筒形件，整个拉延过程是压边圈首先要将毛坯凸缘部压紧，在凸模作用下，将这部分金属拉进凹模，随着凸模下压，拉延力 渐增加，毛坯凸缘部分发生塑性变形，产生塑性流动，最终达到设计的制件形状。如果我们将筒形件沿其高度方向剪开，再放平，不难发现存在着影线部分的三角形，这些三角形称为“多余三角形”。由此可见，拉延的塑性变形的实质，也就是“多余三角形”的车移，这部分金属是在切向压力和径向拉应力的作用下，从凸缘部位向筒壁高度转移，如杲车移的阻力太大，材料将被拉裂，如果切向压应力过大，凸缘区将会起皱。因此为了防止金属在流动过程中起皱，除了正确进行拉延工艺计算外，采用压边装置是目前最为有效的防皱措施，压力力的大小直接影响到拉延零件的质量，也是控制拉延金属能否均匀流动的主要工艺参数之一，在冲压模具设计中，常规的压边装置是弹簧、橡皮、气垫等，这些装置均匀有其优缺点，共同存在的问题之一就是不能提供准确的弹压力。

在目前的冲压书籍中，又没有准确的压边力计算公式可依。所以在实际生产中，压边力的选定和调整，一般都是根据设计人员或调整工人的经验来进行的，这样就影响到拉延制件的质量稳定，废品率的高低，使调式和修整模具的周期加长，氮气弹簧的出现，弥补了这方面不足，氮气弹簧可以提供准确的弹压力，它所具有的独特优点，是当今任何其它弹性元件无法比拟的。

对轴对称的零件，氮气弹簧以它固有的特点，独领风骚。采用氮气弹簧或氮气弹簧系统，非常方便地解决了已往存在的问题。保证冲制件的质量稳定，降低了废品率，简化了模具设计，模具制造、安装、调整也非常方便。如轴对称零件，作者采用氮气弹簧技术解决这类零件的拉延问题。均取得非常理想和满意的结果。有些零件采用常规的弹簧、橡胶做压边元件，冲压件质量不稳定，或是不能获得满足技术要求的冲压件，但是采用氮气弹簧进行压边，就可简单地解决这个问题，并能获得相当稳定和满足技术要求的冲制件，因此，从这种意义上说，氮气弹簧的出现，还可以对现有的冷冲压书籍中关于压边力的计算公式，进行验核和修正。归纳起来有以下几个方面：

1）氮气弹簧可以获得大小不同的、准确的压边力，压边力的调整也非常简便。除了能非常有效地防止拉延起皱，保证冲制件的质量外，对目前冲压书籍中压边力的计算公式，也起到修正作用，发展写完善了这里部分冲压工艺理论。

2）压边力可以在整个拉延过程中基本保持恒定，设计人员可以根据氮气弹簧的增压比和氮气弹簧的特性曲线，非常方便地选择应用，从而保证轴对称零件的成形性，稳定冲压件的质量，有效地防止起皱。

3）压边力的着力点可以很方便地移动调整，这一点给现场调整带来了诸多的方便，使金属在塑性变形过程中趋于等流动。

4）氮气弹簧的单位力量和单位行程所占有的模具空间，比任何其它弹性元件，在同等力量和行程下所占有的空间都要小。

因此轴对称的拉延零件，采用氮气弹簧的模具基本结构如图：正拉延或反拉延，氮气弹簧正置或反置均可以采用，对这尖零件，目前看来不论理论上还是模具结构上，对解决拉延中起皱与破裂的问题，都可以获得比较满意的结果，成功率是非常高的。

对非轴对称零件的拉延，其塑性变形的实质，也是多余三角形转移的问题，由于是非轴对称零件，更要处理好金属在拉延过程中等流动的问题，处理好多余三角形转移过程中，所带来的切向压应力和径向拉应力重新分配的问题，如果在塑性变形中，金属不是均等流动变形，金属内部必然会出相互牵制，加大了金属内部的应力，众所周知。如果切向压应力过大，将导致材料起皱，径向拉应力过大，将导致材料破裂。起皱与破裂是这类零件二大关键难题，而其影响的因素又比较复杂，特别是对于汽车覆盖件，其塑性变形的复杂性，形状多样性，零件无规律性等，给设计人员在设计这类零件的模具时，更多地借助于设计经验，来确定工艺参数，如拉延过程中等流动的目的，调整模具也应当以此为中心，那么采用氮气弹簧或氮气弹簧系统，一定会给这一类问题带来更多的方便。

 

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