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模具設計在選用彈簧時,唯一的判斷标準是,彈簧的彈力是否能保證模具順利生産。模具中用得最多、最需要注意的是頂針闆複位彈簧和滑塊限位彈簧,當彈簧作為輔助開模時,沒有太多的限制。
為保證頂針闆能順利複位,複位彈簧在預壓狀态下的彈力應大于頂針闆自重的 2.5 倍。
滑塊使用彈簧限位時,天側滑塊應取滑塊自重的2~2.5 倍數值,其他方向滑塊,彈簧預壓狀态的彈力不小于滑塊自重即可。
參數計算 無論上述哪種狀态,其計算方式都一樣,均使用以下公式計算。
彈簧總長=( 行程 預壓量) / 壓縮比
彈簧載荷=彈簧的剛度× 壓縮量
式中 彈簧總長 —自由狀态下彈簧的長度;
行程----需要運動的距離,根據模具中實際需要而定;
預壓量----預壓縮長度,一般取值為總長的10%;
壓縮比----是一個系數,取值不同,彈簧的使用壽命不同,該值可在各配件供應商的資料上查詢;
彈簧載荷----可以理解為彈簧的彈力;
彈簧的剛度----彈簧的彈力增量跟其變形增量的比值。可以理解為每增加1000N 的力跟彈簧的壓縮長度之比。該值可在配件供應商的資料上查得。
壓縮量----彈簧壓縮的長度。
應用實例
頂針闆複位彈簧計算(以龍記CI3030 标準模架為例)
假設 頂針闆所需頂出行程為30mm,頂針闆重18.5kg,回針直徑20mm,彈簧使用壽命不低于50 萬次。那麼,該選用多大直徑、多長的彈簧呢?
根據上述公式可得
彈簧總長=( 30 15) ÷0.36=125(mm)
4 個彈簧預壓狀态下的載荷= 42.2×15×4 = 2532(N) 2532N≈258.19kgf
頂針闆重量的2.5倍=18.5×2.5=46.25(kgf) <258.19(kgf)
注:kgf 是千克力,意思是1kg 重的物體在地球上所受的地心引力大約是9.8N。 1kgf=9.8N,1N≈0.1020kgf。為了方便計算,常常取0.1。
根據計算結果,我們使用直徑40mm、長度125mm 的藍色彈簧比較合适。
這個是怎麼計算的?式中的值是怎麼來的?接下來詳細講解一下。
頂針闆彈簧,從經濟效益和空間占用來講,應首選彈簧直接安裝在回針上。因此, 彈簧内徑略大于回針即可,由标準件資料可以查得,直徑40mm 的彈簧内徑是20mm,由于彈簧内徑是正公差,所以,選用直徑40mm 的彈簧能順利安裝上去。
彈簧使用壽命不低于50 萬次,那麼,它的壓縮比不能大于36%。這是配件供應商給出的大約值,不是極限值,所以,可以直接按36% 來計算。
已知行程是30mm,壓縮比是36%。我們還需要一個預壓值,才能知道彈簧總長,前面說過,預壓量一般取彈簧總長的10%。而我們還不知道總長是多少,這好像陷入了一個死角。怎麼辦?
這時,我們需要先假定一個預壓值,來演算出彈簧長度。
假設沒有預壓,直接用30÷0.36≈83(mm)。代表着彈簧長度肯定不會小于83mm。按照假定,預壓值應取83×0.1=8.3(mm)。
預壓隻取整數,接近8.3 的整數值是10,所以按10 來計算,把這些值代入公式,可以得出以下結果:
彈簧總長=( 30 10) ÷0.36≈111.11(mm)
最接近總長111.11mm 的彈簧是125mm 規格(彈簧是标準件,長度标準在配件供應商的資料上可查)。所以,我們應使用長度為125mm 的彈簧,再根據這個結果,反推出 預壓。
彈簧預壓=125×0.36-30=15(mm)
根據供應商資料可以查出φ40×125 的藍色彈簧剛度是42.2,根據剛度,即可計算出載荷值。
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