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隨著模具工業的發展,異形截麵鋼絲模具彈簧的應用數量和品種日益增大。異形截麵模具彈簧具有剛度大、壽命長、體積小等特點。但其設計理論發展比較遲緩。目前,除正方形截麵強力彈簧的設計方法比較成熟外,其它截麵強力彈簧的設計方法,基本是根據具體截麵通過試驗,找出修正係數得出具體截麵的經驗設計公式,現對該類彈簧特點和設計問題作一簡介。
在相同空間內,正方形截麵鋼絲彈簧承載能力比圓截麵簧要高43—48%。顯而易見,矩形簧要大於50%以上。
從使用應力過大是彈簧破壞的主要原因分析,在相同條件下,異形截麵鋼絲彈簧比圓截麵鋼絲彈簧的壽命要提高13—14%。
異形截麵鋼絲彈簧能產生大的變形量。
異形鋼絲彈簧的重量大。
線性度比圓截麵彈簧好,即剛度更趨於常數值。特別是長邊平行於軸線繞製的彈簧。
應用範圍受到一定的限製:從分析可見,異形截麵材料彈簧如不能充分應用其優點,便不會產生經濟效益,什麽情況下使用好呢?
(1)用圓截麵材料達不到設計載荷。
(2)取代圓截麵複合彈簧。
(3)用圓材料彈簧達不到所需要變形量的時候。
(4)彈簧安裝空間小的地方。
(5)要求彈簧特性嚴格的地方。
二、模具彈簧設計原則
1。彈簧材料許用應力[τ]的選擇,應以保證彈簧疲勞壽命為主進行考慮。彈簧的動態壽命,一般分為三類:
Ⅰ類:承受交變載荷次數為106;Ⅱ類:承受交變載荷次數為10³—105;Ⅲ類:承受交變載荷次數小於10³;
2。材料寬厚比(a/b)不宜過大,而彈簧的旋繞不宜過小。
3。設計非矩形的異形截麵彈簧時,一定要推導和繪製在不同旋轉比、不同寬厚比與變形修正係數(τ)和切應力修正係數(β)的曲線或計算公式。
4。要根據給定條件和限製條件,選擇計算簡便和參數選擇合理的設計方法。
三尚存問題
1。模具設計標準化程度低,限製了標準化模具彈簧的發展速度。
2。模具彈簧標準化程度低,目前除我所為汽車工業製定的QC7111—7113標準外在國內尚無正式使用的國標或行業標準,模具設計人員無標準可選是急待解決的問題。
3。設計理論不完善,目前比較成熟的是矩形截麵螺旋彈簧,但對其公差選用尚無定論。其異形截麵螺旋彈簧均以矩形截麵為基礎,經試驗加以修正。
4。沒有異形截麵材料生產的定點廠,特別是沒有此類材料的油淬火回火鋼絲供應廠家。而由彈簧製造廠自己改製的材料,質量不穩定,造價高,影響此類彈簧的推廣應用。
5。沒有生產此類彈簧的專用卷簧設備。模具用螺旋彈簧旋繞比一般都小於4,而國內卷簧機適用繞製旋繞比在4以上的彈簧。