​氮气弹簧是一种以高压氮气为弹性介质的弹性元件。它在模具、机械等领域广泛应用，主要用于提供压力或弹力，其特点是能够在较小的空间内产生较大的弹力，并且力值相对稳定。下面小编介绍一下氮气弹簧主要原理和用途：
1、氮气弹簧原理
（1）基本物理原理
氮气弹簧主要基于理想气体状态方程，即。在氮气弹簧的工作过程中，温度变化相对较小，可以近似看作等温过程。当氮气弹簧受到外部压力作用时，内部的氮气被压缩，体积减小。根据这个方程，在温度和物质的量（氮气量）不变的情况下，体积减小会导致压力增大。
（2）工作过程原理
初始状态：氮气弹簧在未受到外力时，内部充有一定压力（通常为几兆帕到几十兆帕）的氮气。此时，活塞在氮气压力的作用下处于平衡位置，这个平衡位置取决于氮气弹簧的设计参数，如初始充气压力、活塞和缸体的尺寸等。
压缩过程：当氮气弹簧受到外部载荷压缩时，活塞向缸体内部移动。随着活塞的移动，氮气所占的体积减小，压力升高。根据胡克定律（，对于氮气弹簧，不是常数，而是与氮气压力和活塞面积有关），氮气弹簧产生的弹力与活塞的位移和氮气压力变化有关。这个过程中，氮气弹簧的弹力会随着位移的增加而增大，并且其力 - 位移特性可以通过改变氮气弹簧的设计参数来调整，如改变初始充气压力、缸体和活塞的尺寸等。
复位过程：当外部载荷消失后，由于氮气压力高于外部压力，活塞在氮气压力的作用下向初始位置移动，氮气弹簧恢复到原来的形状，这个过程是弹性势能的释放过程。氮气弹簧能够快速而稳定地复位，为下一次工作循环做好准备。
2、氮气弹簧用途
（1）模具行业
冲压模具方面
提供压边力：在汽车车身冲压、金属板材成型等冲压工艺中，氮气弹簧用于提供压边力。例如，在汽车引擎盖冲压过程中，为了防止金属板材在拉伸过程中起皱，氮气弹簧会在模具的压边圈上施加稳定的压边力。这种稳定的压边力可以保证板材均匀变形，提高冲压件的质量和尺寸精度。
卸料与顶出作用：冲压完成后，氮气弹簧可以帮助卸料板将冲头从冲压件中脱离出来，或者将冲压件从模具中顶出。在连续冲压过程中，快速而稳定的卸料和顶出动作可以提高模具的生产效率。例如，在小型五金件冲压模具中，氮气弹簧能够确保冲压件及时、准确地从模具中取出，为下一次冲压做好准备。
注塑模具方面
顶出塑料制品：在注塑模具中，氮气弹簧用于顶出成型后的塑料制品。与传统的机械顶出方式相比，氮气弹簧提供的顶出力更加均匀。例如，在注塑复杂形状的塑料产品（如塑料外壳）时，氮气弹簧可以避免因顶出力不均匀而导致产品变形或损坏。而且，氮气弹簧的安装位置可以根据模具结构和顶出要求灵活调整，能够更好地适应不同形状和尺寸的塑料制品的顶出需求。
（2）机械装备领域
自动化设备方面
缓冲和减震：在自动化装配线中，当零部件在高速运动状态下进行装配或传送时，氮气弹簧可以作为缓冲元件。例如，在机器人手臂将零件快速放置到装配位置时，氮气弹簧可以缓冲零件与装配位之间的冲击力，保护零件和设备免受损坏。同时，氮气弹簧还可以吸收设备运行过程中的振动，提高设备的稳定性和可靠性。
提供预紧力和夹紧力：在一些自动化夹具中，氮气弹簧可以提供预紧力，确保夹具能够牢固地夹紧零部件。例如，在自动化加工中心的夹具系统中，氮气弹簧能够在加工过程中持续提供稳定的夹紧力，保证工件的位置精度，防止工件在加工过程中发生位移。
机床应用方面
刀具补偿：在高精度机床加工中，氮气弹簧可用于刀具补偿装置。当刀具在加工过程中因为磨损等原因需要调整位置时，氮气弹簧可以根据控制系统的指令，灵活地调整刀具的补偿量。这种动态的刀具补偿可以提高加工精度，延长刀具的使用寿命。
工件夹紧：在机床的工件夹紧装置中，氮气弹簧能够提供稳定的夹紧力。例如，在数控车床加工轴类零件时，氮气弹簧驱动的卡盘可以牢固地夹紧工件，并且在加工过程中能够适应工件的微小变形，保证加工质量。