模具强力弹簧特点和设计

rubizhou

近年来随着模具工业发展，模具弹簧尤其是异形截面钢丝模具弹簧的应用数量和品种日益增大。异形截面模具弹簧具有刚度大、寿命长、体积小等特点。但其设计理论发展比较迟缓。目前，除正方形截面强力弹簧的设计方法比较成熟外，其它截面强力弹簧的设计方法，基本是根据具体截面通过试验，找出修正系数得出具体截面的经验设计公式，现对该类弹簧特点和设计问题作一简介。
* v  ?# P# R( T
这个问题，是使用这种弹簧者很关心也必须搞清楚的问题。下面以正方形截面与圆截面螺旋弹簧作一比较。

9 y' X% D4 z9 j6 ?7 P& Q# t, k在相同空间内，正方形截面钢丝弹簧承载能力比圆截面簧要高43—48%。显而易见，矩形簧要大于50%以上。

从使用应力过大是弹簧破坏的主要原因分析，在相同条件下，异形截面钢丝弹簧比圆截面钢丝弹簧的寿命要提高13—14%。
7 R1 d# S* J9 ~: ~. _) k
异形截面钢丝弹簧能产生大的变形量。

7 N. [' _( O7 U0 v; C+ I异形钢丝弹簧的重量大。

7 w4 ^- A' F! u4 B线性度比圆截面弹簧好，即刚度更趋于常数值。特别是长边平行于轴线绕制的弹簧。

, v' d# ?: i, n: }/ F. o0 k应用范围受到一定的限制：从分析可见，异形截面材料弹簧如不能充分应用其优点，便不会产生经济效益，什么情况下使用好呢？
+ W) |1 _% J0 m  i) V  w" }
（1） 用圆截面材料达不到设计载荷。
（2） 取代圆截面复合弹簧。
（3） 用圆材料弹簧达不到所需要变形量的时候。
（4） 弹簧安装空间小的地方。
（5） 要求弹簧特性严格的地方。

二、模具弹簧设计原则
9 N% L& Y# S* a. d
1．弹簧材料许用应力[τ]的选择，应以保证弹簧疲劳寿命为主进行考虑。弹簧的动态寿命，一般分为三类：

Ⅰ类：承受交变载荷次数为106；
0 W4 b8 ]7 C1 ~' k3 P2 _. }) yⅡ类：承受交变载荷次数为10³—105；
Ⅲ类：承受交变载荷次数小于10³；
9 I" b9 \5 t/ S$ U: i0 X  b' `
2．材料宽厚比（a/b）不宜过大，而弹簧的旋绕不宜过小。

0 x+ Z% ?5 c* A, a) B3．设计非矩形的异形截面弹簧时，一定要推导和绘制在不同旋转比、不同宽厚比与变形修正系数（τ）和切应力修正系数（β）的曲线或计算公式。
; G4 Y0 u2 n7 H% W$ P3 A
7 F/ a! G+ o1 Q8 M4．要根据给定条件和限制条件，选择计算简便和参数选择合理的设计方法。
! d. P1 e0 A! i9 F
- a- Q- a  r' A4 i  ^5 G5 ~# L" H三 尚存问题

1．模具设计标准化程度低，限制了标准化模具弹簧的发展速度。
$ M  E) E4 F& J1 z0 U/ T
: t* D% }0 S( |. p# o& {  B! e2．模具弹簧标准化程度低，目前除我所为汽车工业制定的QC7111—7113标准外在国内尚无正式使用的国标或行业标准，模具设计人员无标准可选是急待解决的问题。

- w; I9 n( o! ~# f1 e3．设计理论不完善，目前比较成熟的是矩形截面螺旋弹簧，但对其公差选用尚无定论。其异形截面螺旋弹簧均以矩形截面为基础，经试验加以修正。
8 e  l3 S1 y! ]" e, Y
4．没有异形截面材料生产的定点厂，特别是没有此类材料的油淬火回火钢丝供应厂家。而由弹簧制造厂自己改制的材料，质量不稳定，造价高，影响此类弹簧的推广应用。
+ p% k, O; M7 _! T) u/ T
5．没有生产此类弹簧的专用卷簧设备。模具用螺旋弹簧旋绕比一般都小于4，而国内卷簧机适用绕制旋绕比在4以上的弹簧。

sxczwjh

好内容，楼主幸苦了！