一、定义
压缩弹簧是一种机械零件,它利用材料的弹性和结构特点,在工作时产生变形,把机械功或动能转变为变形能(位能),或把变形能(位能)转变为机械功或动能。最常用的压缩弹簧类型是外径基准型和内径基准型。
二、生产工序
1.卷制
2.去应力退火
3.两端面磨削
4.(抛丸)
5.(校整)
6.(去应力退火)
7.立定或强压处理
8.(发黑)
9.检验
10.表面防腐处理
11.包装
*带括号的工序为非固定工序,是否进行取决于弹簧的性能要求。
三、使用场合
1.缓冲或减振,如破碎机的支承弹簧和车辆的悬架弹簧等。
2.机械的储能,如钟表、仪表和自动控制机构上的原动弹簧。
3.控制运动,如气门、离合器、制动器和各种调节器上的弹簧。
4.测力装置,如弹簧秤和动力计上的弹簧。
5.除此之外,在机械设备、仪表、日用电器以及生活器具上也都使用着各式各样的弹性元件,如螺母防松弹簧垫圈,零件在轴上定位用的卡环,门的启闭装置,玩具的发条等。
四、特点
1.均匀且美观的表面状态。
2.高可靠性,高性价比。
3.良好的成形性,均匀的回弹性。
4.高塑性,抗疲劳强度,耐热耐腐蚀性能佳。
五、选型
1.外径或内径选择:根据导销或者沉头孔大小来选择外径和内径,一般建议杆径比所选的内径小1.0mm左右,建议沉头孔径比所选的外径大1.5mm左右。
2.公差选择:根据实际使用需求选择:外径基准型(走负公差),内径基准型(走正公差),弹簧常数公差±10%。
3.行程选择:根据实际使用需求选择即可(建议不超过最大位移量,低于此工作高度,弹簧有产生塑性变形或断裂的风险)。
4.材质选择:304不锈钢的耐腐蚀能力强,韧性均匀疲劳比较好些;琴钢丝的抗拉强度高、韧性好,弹性强;SUS631材质的耐高温,在350℃以下使用不失效。
六、安装
1.无弹簧导承时的使用:
在没有弹簧导承的条件下使用时,弹簧会发生纵弯曲和横弯曲等,弯曲的内侧会产生局部高应力,导致最终折损。因此,请务必使用导销、外径导承等弹簧导承。
* 一般说来,通过内径侧导承将导销自上而下贯通后使用最为理想。
2.有关弹簧的内径与轴:
如果与导销之间的间隙较小,那么,导销就会使弹簧内径产生磨损,并以磨损部为起点,导致最终折损。另外,如果与导销之间的间隙过大,则会导致纵弯曲。建议杆径比内径d小1.0mm左右。另外,如下图所示,自有长度较长的弹簧(自由长度/外径=4以上的弹簧),其导销需带有落差,以免横弯曲时接触弹簧内径。
3.关于弹簧的外径与沉头孔:
如果与沉头孔之间的间隙较小时,会因弹簧压缩后外径侧膨胀,而导致外径收到约束,形成应力集中,产生最终折损。建议沉头孔径比外径D大1.5mm左右。自由长度较长弹簧采用如下图所示沉头孔形状是比较理想的。
七、保养
1.给弹簧定时喷涂防锈油(每个月1~2次)
2.对于灰尘较多的使用环境,要按时清理下弹簧表面的粉尘。因为如果夹住异物,如下图所示,那么相应部分的弹簧卷就不会有作用,会造成除此之外的部分压缩,这实际上相当于减少了有效弹簧卷数,因而会产生高应力,导致最终折损。因此请注意不要使异物进入。
八、常见问题及分析
1.304不锈钢线材,由于加工工艺原因(拉拔工艺),导致线材本身带有一些弱磁性(可吸附在磁铁上),另外加上弹簧的加工工艺(冷加工产生较大折弯变形)也会使产品具有弱磁性,且磁性不易消除。
2.内径基准型的弹簧由于内径走正公差,所以生产出来的外径是会偏大,不宜用在沉头孔里。
3.弹簧的压紧长度为参考值,因为每批次的师傅可能不一样,所以生产出来的圈数有误差,导致压紧长度不统一。
九、应用案例
1.设备名称:交流接触器
2.设计目的:电力的开断和控制电路
3.零件应用说明:开关的两个触头中,必然有一个触头装有弹簧,以保证两个触头紧密接触,使导通良好.如果接触不良,接触处的电阻变大,电流通过时产生的热量变大,严重的还会使接触处的金属熔化.卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好;至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片,其功能都是使双方紧密接触,以保证导通良好。