模具弹簧

出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《模具工实用技术手册第2版》第1063页（3613字）

模具弹簧有圆柱螺旋拉伸弹簧和圆柱螺旋压缩弹簧两大类，但用得最多的是圆柱螺旋压缩弹簧(两端圈并紧磨平或锻平型)。圆柱螺旋压缩弹簧的钢丝有圆钢丝和扁钢丝两种，它们的规格系列已标准化，由专业弹簧厂生产，模具设计时，只需根据设计要求进行选用即可。下面分别介绍两种弹簧的选用方法：

(一)圆钢丝圆柱螺旋压缩弹簧(GB／T2089－1994)

1．选用方法

①根据模具结构实际形状(图8．4－1)，确定对弹簧中径D和弹簧丝直径d，以及受最大工作负荷的高度H₁的要求。

图8．4－1

②根据弹簧需要承受的最大工作负荷P₁，计算极限负荷下单圈的变形量f和整个弹簧的总变形量F。

③计算弹簧在自由状态下的高度。

④从弹簧规格表中选用符合要求的弹簧。

2．弹簧的技术参数计算公式(表8．4－1)

表8．4－1 圆柱螺旋压缩弹簧计算公式

表8．4－2 弹簧的许用应力(GB／T1239．6－1992) (MPa)

圆柱螺旋弹簧按所受载荷的情况分为三类：

工类——受循环载荷作用次数在1×10⁶次以上的弹簧；

Ⅱ类——受循环载荷作用次数在1×10³～1×10⁶次范围内及受冲击载荷的弹簧；

Ⅲ类——受静载荷及受循环载荷作用次数在1×10³次以下的弹簧。

3．圆柱螺旋弹簧参数选择

(1)弹簧中径D系列尺寸

表8．4－3 弹簧中径D系列尺寸 (mm)

注：表中括号内数值系第二系列，其余为第一系列，应优先采用。

(2)压缩弹簧有效圈数n

表8．4－4 压缩弹簧有效圈数n

(3)压缩弹簧自由高度H₀

表8．4－5 自由高度H₀ (mm)

(4)圆柱螺旋弹簧极限应力与极限载荷

表8．4－6 工作极限应力与工作极限载荷计算公式

注：P_n——最大工作载荷；

τ_p——弹簧材料的许用应力；

σ_b——弹簧材料的抗拉强度。

4．压缩弹簧端部型式与高度、总圈数等的公式

表8．4－7 总圈数n₁、自由高度H₀、压并高度H_b计算公式

5．常用弹簧规格

表8．4－8 常用弹簧规格

(二)扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧(JB／T6653－1993)

扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧在模具中用得相当普遍，这类弹簧具有弹力大，力学性能好，寿命长，使用方便等优点。现以江苏昆山锦鸿模具配件有限公司的模具弹簧为例，介绍这类弹簧的有关特性。

1．选用方法

首先要确定所选弹簧必须满足的荷重、工作寿命、弹簧的外径或内径等要求，方能从弹簧的规格表中挑选出弹簧的型号。

2．模具弹簧荷重

荷重分为：轻少荷重(DWF)、轻荷重(DWL)、中荷重(DWM)、重荷重(DWH)、极重荷重(DWB)。

3．模具弹簧的工作寿命

工作寿命有30万次、50万次、100万次三种。这三种寿命荷重曲线图如图8．4－2所示。

图8．4－2 寿命荷重曲线

4．弹簧工作寿命与压缩比的关系(表8．4－9)

表8．4－9 弹簧工作寿命与压缩比的关系

5．弹簧工作寿命与对应比率的关系(表8．4－10)

表8．4－10 弹簧工作寿命与对应比率的关系

6．扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧的规格(表8．4－11)

表8．4－11 扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧的规格

除了以上五类模用弹簧之外，还有两类塑胶模用耐热弹簧，如图8．4－3所示，其规格系列从略。

图8．4－3

L系列为：10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、90、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500。

7．矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算公式(表8．4－12)

表8．4－12 矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算公式

(1)矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算公式

矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算公式如表8．4－12所示。

(2)矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧有关参数的选择

矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧有关参数的选择如表8．4－13所示。

表8．4－13 矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧的有关参数

图8．4－4 系数γ值

(3)矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算示例

矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算示例如表8．4－14所示。

表8．4－14 矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算示例

图8．4－5 系数β值