模具彈簧的設(shè)計(jì)與特點(diǎn)
模具彈簧的設(shè)計(jì)與特點(diǎn)
近年來隨著模具工業(yè)發(fā)展,模具彈簧尤其是異形截面鋼絲模具彈簧的應(yīng)用數(shù)量和品種日益增大。異形截面模具彈簧具有剛度大、壽命長、體積小等特點(diǎn)。但其設(shè)計(jì)理論發(fā)展比較遲緩。目前,除正方形截面強(qiáng)力彈簧的設(shè)計(jì)方法比較成熟外,其它截面強(qiáng)力彈簧的設(shè)計(jì)方法,基本是根據(jù)具體截面通過試驗(yàn),找出修正系數(shù)得出具體截面的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)公式,現(xiàn)對該類彈簧特點(diǎn)和設(shè)計(jì)問題作一簡介。
這個(gè)問題,是使用這種彈簧者很關(guān)心也必須搞清楚的問題。下面以正方形截面與圓截面螺旋彈簧作一比較。
在相同空間內(nèi),正方形截面鋼絲彈簧承載能力比圓截面簧要高43-48%。顯而易見,矩形簧要大于50%以上。
從使用應(yīng)力過大是彈簧破壞的主要原因分析,在相同條件下,異形截面鋼絲彈簧比圓截面鋼絲彈簧的壽命要提高13-14%。
異形截面鋼絲彈簧能產(chǎn)生大的變形量。
異形鋼絲彈簧的重量大。
線性度比圓截面彈簧好,即剛度更趨于常數(shù)值。特別是長邊平行于軸線繞制的彈簧。
應(yīng)用范圍受到一定的限制:從分析可見,異形截面材料彈簧如不能充分應(yīng)用其優(yōu)點(diǎn),便不會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,什么情況下使用好呢?
(1)用圓截面材料達(dá)不到設(shè)計(jì)載荷。
(2)取代圓截面復(fù)合彈簧。
(3)用圓材料彈簧達(dá)不到所需要變形量的時(shí)候。
(4)彈簧安裝空間小的地方。
(5)要求彈簧特性嚴(yán)格的地方。
二、模具彈簧設(shè)計(jì)原則
1.彈簧材料許用應(yīng)力[τ]的選擇,應(yīng)以保證彈簧疲勞壽命為主進(jìn)行考慮。彈簧的動(dòng)態(tài)壽命,一般分為三類:
?、耦悾撼惺芙蛔冚d荷次數(shù)為106;
?、蝾悾撼惺芙蛔冚d荷次數(shù)為103-105;
?、箢悾撼惺芙蛔冚d荷次數(shù)小于103;
2. 材料寬厚比(a/b)不宜過大,而彈簧的旋繞不宜過小。
3. 設(shè)計(jì)非矩形的異形截面彈簧時(shí),一定要推導(dǎo)和繪制在不同旋轉(zhuǎn)比、不同寬厚比與變形修正系數(shù)(τ)和切應(yīng)力修正系數(shù)(β)的曲線或計(jì)算公式。
4. 要根據(jù)給定條件和限制條件,選擇計(jì)算簡便和參數(shù)選擇合理的設(shè)計(jì)方法。
三 尚存問題
1.模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度低,限制了標(biāo)準(zhǔn)化模具彈簧的發(fā)展速度。
2.模具彈簧標(biāo)準(zhǔn)化程度低,目前除我所為汽車工業(yè)制定的QC7111-7113標(biāo)準(zhǔn)外在國內(nèi)尚無正式使用的國標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),模具設(shè)計(jì)人員無標(biāo)準(zhǔn)可選是急待解決的問題。
3.設(shè)計(jì)理論不完善,目前比較成熟的是矩形截面螺旋彈簧,但對其公差選用尚無定論。其異形截面螺旋彈簧均以矩形截面為基礎(chǔ),經(jīng)試驗(yàn)加以修正。
4.沒有異形截面材料生產(chǎn)的定點(diǎn)廠,特別是沒有此類材料的油淬火回火鋼絲供應(yīng)廠家。而由彈簧制造廠自己改制的材料,質(zhì)量不穩(wěn)定,造價(jià)高,影響此類彈簧的推廣應(yīng)用。
5.沒有生產(chǎn)此類彈簧的專用卷簧設(shè)備。模具用螺旋彈簧旋繞比一般都小于4,而國內(nèi)卷簧機(jī)適用繞制旋繞比在4以上的彈簧。