全国客服电话 13524568442
欢迎访问上海法翱机电科技有限公司官方网站!

NEWS

新闻资讯

当前位置:首页 > 新闻资讯 > 技术支持

氮气弹簧在高速锻造生产线的研究及应用

发布时间:2020-09-17

浏览次数:163

氮气弹簧的使用
较初我们的自动线生产工艺路线如下:下料-加热-锻造-冲孔-余温正火。我们设计的冲孔工序是利用碟簧(图1)将冲孔后的锻件退出和校正的,但是因为自动线高速锻造生产的特点,我们目前的生产频率是滑块每分钟运行35次左右,对于这样高节奏的生产,碟簧寿命急速下降,导致锻件成本不断上升,而且频繁更换碟簧,导致操作工劳动强度加大和设备OEE达不到设计要求。

为了解决上述问题,我们选用氮气弹簧作为解决冲孔工序的突破口。氮气弹簧结构如图2所示,这是一种具有弹性功能的部件,它是将高压氮气密封在氮缸容器内,外力通过活塞杆将氮气压缩,当外力去除时,靠高压氮气膨胀,来获得一定弹性压力。

改进后的冲孔工序结构如图3所示,当压机滑块下行至较低点氮气弹簧被压缩到设计较低点,冲孔冲头将锻件连皮冲掉;接着滑块上行,氮气弹簧推动冲孔顶出器相对冲头向下运动,使锻件保持在冲孔凹模上,直到冲头脱离锻件、冲孔顶出器被上模拉回,从而实现退出锻件的功能。在冲孔工序,锻件一直固定在冲孔凹模上,可以保证锻件冲孔的同轴度,同时在冲孔过程中锻件会因为冲孔变形,可以利用氮气弹簧对锻件起到校正。如果在冲孔过程中氮气弹簧压力不够,会导致锻件无法从冲头上退出和锻件平面度无法受控,更严重时锻件没法固定在冲孔凹模上,导致后续步进梁卡爪抓卡时无法定位而整线停机。

氮气弹簧

图1 碟簧冲孔结构示意图 ①冲孔凹模 ②锻件 ③冲孔顶出器 ④碟簧 ⑤碟簧安装底座 ⑥冲头 ⑦冲头垫块 ⑧上

氮气弹簧厂家

图2 氮气弹簧结构

氮气弹簧1

图3 改进后的冲孔工序结构



氮气弹簧冲孔设计要点
⑴在锻造冲孔模具设计过程中,氮气弹簧的选型很重要,首先要根据自己的产品和装模空间选择较佳的氮气弹簧型号、数目和布局方式。一般选择氮气弹簧的顶出力需要是冲孔退料力的1.5~1.8倍为较合适,因为:①考虑到冲孔时锻件连皮受下料精度和模具磨损的情况,锻件连皮厚度会小幅波动,同时由于冲孔冲头刃口变钝等因素,所以氮气弹簧选择需要增大安全系数。②氮气弹簧的弹压力受到温度和压力行程影响(图4),所以选型时必须考虑到这些因素,将退料力选到1.5~1.8倍为较适用。③在使用过程中,氮气弹簧活塞杆在后期会受到轻微磨损,高压氮气会有一定漏损,造成弹压力有所下降,所以为了保证大批量生产顺利进行,选择氮气弹簧需要增加到压力的1.5~1.8倍较合适。

氮气弹簧

图4 氮气弹簧弹压力受温度和压力行程影响曲线


⑵在冲孔过程中,氮气弹簧通过顶出器将弹压力传递到锻件上将其从冲头上退出。但是因为锻件在锻造过程中会有薄厚不均等问题,会造成氮气弹簧出现轻微偏载问题,所以氮气弹簧较好的布局为偶数布局,尽量减少奇数布局,同时加长氮气弹簧的导向段(图5),将氮气弹簧紧固在氮气弹簧座内,避免受偏载力过大导致氮气弹簧损坏,采取以上办法基本保持平衡,氮气弹簧系统中心会与冲孔模具中心同心,保证锻件的冲孔同轴度和氮气弹簧的活塞杆不会过早磨伤报废。

微信截图_20200917073247.png

图5 加长导向段,偶数布局


⑶氮气弹簧设计时如果条件允许尽量做到上模,因为上模接触锻件时间短,升温慢,这样能更好的保证氮气弹簧在它的工作温度范围内运行,如果氮气弹簧使用过程中超过它的使用温度,会导致密封件迅速老化失效,较终报废。所以在不能保证控制温升的情况下,就要考虑气冷或者水冷,确保氮气弹簧在120℃以下工作,而且温度越低越好,我们通常在冲孔模座上做出安装水管的螺纹孔,这样就能接通冷却水,保证模具在工作过程中温度不至于过高,从而达到提高氮气弹簧和冲头寿命的目的。

⑷因为氮气弹簧安装在上模,需要随滑块的运动而不断地相对运动,牢固的安装氮气弹簧是必不可少的先决条件。因此在设计安装氮气弹簧时,在氮气弹簧安装座上(图6)必须至少设有1/3氮缸高度的安装孔,而且径向严格按照使用标准公差设计,以确保其定位,避免发生偏斜。如果安装不稳定将会引起氮气弹簧和模具的损坏,甚至会引发人员伤害,所以在使用氮气弹簧时,必须充分重视安装的稳定性。

上海氮气弹簧

图6 安装座上设有1/3气缸高度的安装孔


上海氮气弹簧厂家

图7 行程S按照氮气弹簧使用手册执行


⑸氮气弹簧工作性质是属于柔性范畴,在模具工作过程中,受力和卸载都应当比较平顺,不应当出现猛然冲击现象,为了达到这个目的,我们在设计时将氮气弹簧的活塞杆和顶出器之间直接接触,甚至可以预压1~2mm,在氮气弹簧压缩较终阶段,活塞杆行程必须保证较少3~5mm富余量,即图7行程S必须按照氮气弹簧使用手册执行,这样方能更好的保证氮气弹簧的使用寿命。