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玩具彈簧的特點和設計原則

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隨著模具工業(yè)的發(fā)展,異形截面鋼絲模具彈簧的應用數(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。但其設計理論發(fā)展比較遲緩。目前,除正方形截面***彈簧的設計方法比較成熟外,其它截面***彈簧的設計方法,基本是根據(jù)具體截面通過試驗,找出修正系數(shù)得出具體截面的經(jīng)驗設計公式,現(xiàn)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用其優(yōu)點,便不會產生經(jīng)濟效益,什么情況下使用好呢?

(1) 用圓截面材料達不到設計載荷。
(2) 取代圓截面復合彈簧。
(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(tài)壽命,一般分為三類:

Ⅰ類:承受交變載荷次數(shù)為106;
Ⅱ類:承受交變載荷次數(shù)為10³—105;
Ⅲ類:承受交變載荷次數(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.設計非矩形的異形截面彈簧時,一定要推導和繪制在不同旋轉比、不同寬厚比與變形修正系數(shù)(τ)和切應力修正系數(shù)(β)的曲線或計算公式。

4.要根據(jù)給定條件和限制條件,選擇計算簡便和參數(shù)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,限制了標準化模具彈簧的發(fā)展速度。

2.模具彈簧標準化程度低,目前除我所為汽車工業(yè)制定的QC7111—7113標準外在國內尚無正式使用的國標或行業(yè)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,經(jīng)試驗加以修正。

4.沒有異形截面材料生產的定點廠,特別是沒有此類材料的油淬火回火鋼絲供應廠家。而由彈簧制造廠自己改制的材料,質量不穩(wěn)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于4,而國內卷簧機適用繞制旋繞比在4以上的彈簧。

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