储气罐在汽车冷冲压模具中的应用

李 用，符 坤

（四川成飞集成科技股份有限公司，四川成都610091）

1 引言

随着绿色环保理念的大力推进，节能降噪，以人为本的发展要求的普及，以前在模具设计中广泛采用刚性驱动机构逐渐被气动机构替代，在应用过程中，许多人不清楚如何最优调整与选择气路系统的配件，能够清楚明白表达气路系统的动作过程，从而导致设计困惑与现场问题出现，处理问题比较棘手，总是根据经验与别人数据参考，没有详细消化与理解气路系统中附件的使用原理与使用条件以及需要达到的目的，本文详细介绍气路系统中常用的储气罐的结构与使用。

2 储气罐使用意义

（1）最重要的是消除气体压力脉动，一般模具及冲压工厂气源压力不是稳定的数字，有时满足不了设计要求的0.5MPa，导致气缸受到气压变化出现不动或抖动爬行现象，工作效率及使用效果影响较大。储气罐的主要作用就是保证供气稳定，调节气缸受气压波动的影响，增加气缸使用的稳定性。

（2）依靠绝热膨胀及自然冷却降温，进一步分离掉压缩空气中的水分和油分。

（3）贮存一定量的压缩空气。一方面可解决短时间内用气量大于空压机输出气量的矛盾。另一方面可在空压机出现故障或停电时，维持短时间的供气，方便采取措施保证气缸的安全。

（4）储气罐若与增压阀的组合应用将有如下优点（见图1），将工厂中的局部气压最高提至2~4倍，气路系统不需电源，非常安全，由于不使用电器设施，发热量少，对气缸和电磁阀没有影响，只要接入气路即可。和增加压缩机相比，所占空间更小。

图1 储气罐与增压阀在气路中的位置

3 储气罐的结构及相应连接图

图2所示为气罐及其附属结构的连接图。气罐上应配置安全阀、压力表、排水阀等元件。容积较大的气罐上，应有大孔或清洁孔，以便检查和清洗。气管直径在1.5英寸以下为螺纹连接，在2英寸以上为法兰连接。

图2 储气罐有关连接

4 储气罐的使用压力要求

模具上使用储气罐请在最高使用压力1.5MPa以下使用。虽然增压阀VBA1※A型（SMC标准）最高使用压力为2MPa，但与气罐连接使用时，请将最高使用压力设定在1.5MPa以下。

配置安全阀是用于对气罐进行压力保护的装置.当压力达到设定值时，安全阀自动开启，释放气罐内部的过高压力；当压力低于设定值时，安全阀关闭。按照气罐的最高使用压力选择安全阀。

5 储气罐的选型

按空压机功率（对应空压机吸入流量），需要气罐贮存一定量压缩空气时，气罐容积的确定方法如下。

（1）当空压机或外部管网突然停止供气（如停电），仅靠气罐中贮存的压缩空气维持气动系统工作一定时间，则气罐容积V的计算式为：

式中V——气罐容积，L

p1——突然停电时气罐内的压力，MPa

p2——气动系统允许的最低的工作压力，MPa

Pa——大气压力，Pa=0.1MPa

qmax——气动系统的最大耗气量，L/min（ANR）

t——停电后，应维持气动系统正常工作的时间，s

（2）若空压机的吸入流量是按气动系统的平均耗气量选定的，当气动系统在最大耗气量下工作时，应按下式确定气罐的容积。

式中V——气罐容积，L

qmax——气动系统的最大耗气量，L/min（ANR）

qsa——气动系统的最大耗气量，L/min（ANR）

p——气动系统的使用压力（绝对压力），MPa

Pa——大气压力，Pa=0.1MPa

t——停电后，应维持气动系统正常工作的时间，s

（3）最终气罐容积应是由式算出的最大容积，通常模具设计不考虑停止供气状态。

6 储气罐的可选连接

（1）可与增压阀紧凑连接。一般增压阀作为气罐附件，按标准组合使用时可直接连接。

（2）可作为气罐单体使用。就使用压力开关和安全阀。单独使用气罐（不连接增压阀）时，如果在常温、1MPa以上压力的条件下使用，则纳入《高压气体保安法》的管理范围。

（3）在气罐的OUT侧连接过滤器或油雾分离器。因为一般气罐的内表面没有处理，灰尘有可能从出口侧流出。虽然有些型号系列内侧表面进行了磷酸盐皮膜处理，但长时间使用后仍可能出现生锈现象。

7 储气罐的使用注意事项

（1）请注意使用条件，在气罐规格范围内使用。

（2）若对气罐进行急剧的充气与放气，由于空气的膨胀会造成温度下降，有可能导致气罐超出规定的使用温度范围。并且若流速过快，会由于管内的摩擦而出现较大的噪音。

（3）如果需要连接增压阀时，请按照标准书所示增压阀选定顺序选择适合的型号。

8 储气罐的安装要求

（1）附属品。附属品固定在气罐的脚架上，取下后请注意不要丢失。

（2）安装。①使用时请固定气罐；②若安装在模具上，请利用4处ϕ11mm的孔，用螺栓或地脚螺栓进行固定；③安装方向为水平，垂直安装时，负载会集中在单侧脚架部，可能造成破损；④请勿将气罐安装在有振动的场所，否则会造成脚架、本体破损；⑤气罐若在高压下使用会储蓄大量能量，万一气罐破损放出能量会出现较大风压及声音，极度危险，因此请将气罐安装在远离作业者及设备的地方；⑥气罐与增压阀连接时，请参照“气罐与增压阀的装配方法”所示顺序进行装配。

（3）配管。配管时请防止力矩和振动作用于气罐的套筒上。

（4）排水阀。排水阀需要另行订购，相关产品按照标准书查询有（如SMC的VBAT-V1），目的是去除冷凝水，若在有大量冷凝水残留的状态下使用，会使冷凝水流出导致动作不良，气罐内部也会发生腐蚀，因此，需每日一次排放冷凝水。

9 结束语

通过对多个项目气缸使用情况研究，发现许多设计员不知道气路系统中如何科学配置气路元件，如何正确选择气路元件，保证工作气缸正常运行，增加了模具调试难度，延长模具制造周期，为了提高模具设计质量，降低模具返工率，避免设计盲目选型而导致后期制造与维护成本上升。本文收集消化有关资料整理成文分享给大家，提高大家对储气罐的认识与理解。