儲氣罐在汽車冷沖壓模具中的應用

李 用，符 坤

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川成都610091）

1 引言

隨著綠色環保理念的大力推進，節能降噪，以人為本的發展要求的普及，以前在模具設計中廣泛采用剛性驅動機構逐漸被氣動機構替代，在應用過程中，許多人不清楚如何最優調整與選擇氣路系統的配件，能夠清楚明白表達氣路系統的動作過程，從而導致設計困惑與現場問題出現，處理問題比較棘手，總是根據經驗與別人數據參考，沒有詳細消化與理解氣路系統中附件的使用原理與使用條件以及需要達到的目的，本文詳細介紹氣路系統中常用的儲氣罐的結構與使用。

2 儲氣罐使用意義

（1）最重要的是消除氣體壓力脈動，一般模具及沖壓工廠氣源壓力不是穩定的數字，有時滿足不了設計要求的0.5MPa，導致氣缸受到氣壓變化出現不動或抖動爬行現象，工作效率及使用效果影響較大。儲氣罐的主要作用就是保證供氣穩定，調節氣缸受氣壓波動的影響，增加氣缸使用的穩定性。

（2）依靠絕熱膨脹及自然冷卻降溫，進一步分離掉壓縮空氣中的水分和油分。

（3）貯存一定量的壓縮空氣。一方面可解決短時間內用氣量大于空壓機輸出氣量的矛盾。另一方面可在空壓機出現故障或停電時，維持短時間的供氣，方便采取措施保證氣缸的安全。

（4）儲氣罐若與增壓閥的組合應用將有如下優點（見圖1），將工廠中的局部氣壓最高提至2~4倍，氣路系統不需電源，非常安全，由于不使用電器設施，發熱量少，對氣缸和電磁閥沒有影響，只要接入氣路即可。和增加壓縮機相比，所占空間更小。

圖1 儲氣罐與增壓閥在氣路中的位置

3 儲氣罐的結構及相應連接圖

圖2所示為氣罐及其附屬結構的連接圖。氣罐上應配置安全閥、壓力表、排水閥等元件。容積較大的氣罐上，應有大孔或清潔孔，以便檢查和清洗。氣管直徑在1.5英寸以下為螺紋連接，在2英寸以上為法蘭連接。

圖2 儲氣罐有關連接

4 儲氣罐的使用壓力要求

模具上使用儲氣罐請在最高使用壓力1.5MPa以下使用。雖然增壓閥VBA1※A型（SMC標準）最高使用壓力為2MPa，但與氣罐連接使用時，請將最高使用壓力設定在1.5MPa以下。

配置安全閥是用于對氣罐進行壓力保護的裝置.當壓力達到設定值時，安全閥自動開啟，釋放氣罐內部的過高壓力；當壓力低于設定值時，安全閥關閉。按照氣罐的最高使用壓力選擇安全閥。

5 儲氣罐的選型

按空壓機功率（對應空壓機吸入流量），需要氣罐貯存一定量壓縮空氣時，氣罐容積的確定方法如下。

（1）當空壓機或外部管網突然停止供氣（如停電），僅靠氣罐中貯存的壓縮空氣維持氣動系統工作一定時間，則氣罐容積V的計算式為：

式中V——氣罐容積，L

p1——突然停電時氣罐內的壓力，MPa

p2——氣動系統允許的最低的工作壓力，MPa

Pa——大氣壓力，Pa=0.1MPa

qmax——氣動系統的最大耗氣量，L/min（ANR）

t——停電后，應維持氣動系統正常工作的時間，s

（2）若空壓機的吸入流量是按氣動系統的平均耗氣量選定的，當氣動系統在最大耗氣量下工作時，應按下式確定氣罐的容積。

式中V——氣罐容積，L

qmax——氣動系統的最大耗氣量，L/min（ANR）

qsa——氣動系統的最大耗氣量，L/min（ANR）

p——氣動系統的使用壓力（絕對壓力），MPa

Pa——大氣壓力，Pa=0.1MPa

t——停電后，應維持氣動系統正常工作的時間，s

（3）最終氣罐容積應是由式算出的最大容積，通常模具設計不考慮停止供氣狀態。

6 儲氣罐的可選連接

（1）可與增壓閥緊湊連接。一般增壓閥作為氣罐附件，按標準組合使用時可直接連接。

（2）可作為氣罐單體使用。就使用壓力開關和安全閥。單獨使用氣罐（不連接增壓閥）時，如果在常溫、1MPa以上壓力的條件下使用，則納入《高壓氣體保安法》的管理范圍。

（3）在氣罐的OUT側連接過濾器或油霧分離器。因為一般氣罐的內表面沒有處理，灰塵有可能從出口側流出。雖然有些型號系列內側表面進行了磷酸鹽皮膜處理，但長時間使用后仍可能出現生銹現象。

7 儲氣罐的使用注意事項

（1）請注意使用條件，在氣罐規格范圍內使用。

（2）若對氣罐進行急劇的充氣與放氣，由于空氣的膨脹會造成溫度下降，有可能導致氣罐超出規定的使用溫度范圍。并且若流速過快，會由于管內的摩擦而出現較大的噪音。

（3）如果需要連接增壓閥時，請按照標準書所示增壓閥選定順序選擇適合的型號。

8 儲氣罐的安裝要求

（1）附屬品。附屬品固定在氣罐的腳架上，取下后請注意不要丟失。

（2）安裝。①使用時請固定氣罐；②若安裝在模具上，請利用4處?11mm的孔，用螺栓或地腳螺栓進行固定；③安裝方向為水平，垂直安裝時，負載會集中在單側腳架部，可能造成破損；④請勿將氣罐安裝在有振動的場所，否則會造成腳架、本體破損；⑤氣罐若在高壓下使用會儲蓄大量能量，萬一氣罐破損放出能量會出現較大風壓及聲音，極度危險，因此請將氣罐安裝在遠離作業者及設備的地方；⑥氣罐與增壓閥連接時，請參照“氣罐與增壓閥的裝配方法”所示順序進行裝配。

（3）配管。配管時請防止力矩和振動作用于氣罐的套筒上。

（4）排水閥。排水閥需要另行訂購，相關產品按照標準書查詢有（如SMC的VBAT-V1），目的是去除冷凝水，若在有大量冷凝水殘留的狀態下使用，會使冷凝水流出導致動作不良，氣罐內部也會發生腐蝕，因此，需每日一次排放冷凝水。

9 結束語

通過對多個項目氣缸使用情況研究，發現許多設計員不知道氣路系統中如何科學配置氣路元件，如何正確選擇氣路元件，保證工作氣缸正常運行，增加了模具調試難度，延長模具制造周期，為了提高模具設計質量，降低模具返工率，避免設計盲目選型而導致后期制造與維護成本上升。本文收集消化有關資料整理成文分享給大家，提高大家對儲氣罐的認識與理解。