模具設(shè)計(jì)在選用彈簧時(shí),唯一的判斷標(biāo)準(zhǔn)是,彈簧的彈力是否能保證模具順利生產(chǎn)。模具中用得多、需要注意的是頂針板復(fù)位彈簧和滑塊限位彈簧,當(dāng)彈簧作為輔助開模時(shí),沒有太多的限制。
為保證頂針板能順利復(fù)位,復(fù)位彈簧在預(yù)壓狀態(tài)下的彈力應(yīng)大于頂針板自重的 2.5 倍。
滑塊使用彈簧限位時(shí),天側(cè)滑塊應(yīng)取滑塊自重的2~2.5 倍數(shù)值,其他方向滑塊,彈簧預(yù)壓狀態(tài)的彈力不小于滑塊自重即可。
參數(shù)計(jì)算 無論上述哪種狀態(tài),其計(jì)算方式都一樣,均使用以下公式計(jì)算。
彈簧總長=( 行程+預(yù)壓量) / 壓縮比
彈簧載荷=彈簧的剛度× 壓縮量
式中 彈簧總長 —自由狀態(tài)下彈簧的長度;
行程----需要運(yùn)動(dòng)的距離,根據(jù)模具中實(shí)際需要而定;
預(yù)壓量----預(yù)壓縮長度,一般取值為總長的10%;
壓縮比----是一個(gè)系數(shù),取值不同,彈簧的使用壽命不同,該值可在各配件供應(yīng)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?梢岳斫鉃槊吭黾1000N 的力跟彈簧的壓縮長度之比。該值可在配件供應(yīng)商的資料上查得。
壓縮量----彈簧壓縮的長度。
應(yīng)用實(shí)例
頂針板復(fù)位彈簧計(jì)算(以龍記CI3030 標(biāo)準(zhǔn)模架為例)
假設(shè) 頂針板所需頂出行程為30mm,頂針板重18.5kg,回針直徑20mm,彈簧使用壽命不低于50 萬次。那么,該選用多大直徑、多長的彈簧呢?
根據(jù)上述公式可得
彈簧總長=( 30+15) ÷0.36=125(mm)
4 個(gè)彈簧預(yù)壓狀態(tài)下的載荷= 42.2×15×4 = 2532(N) 2532N≈258.19kgf
頂針板重量的2.5倍=18.5×2.5=46.25(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(jì)算,常常取0.1。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果,我們使用直徑40mm、長度125mm 的藍(lán)色彈簧比較合適。
這個(gè)是怎么計(jì)算的?式中的值是怎么來的?接下來詳細(xì)講解一下。
頂針板彈簧,從經(jīng)濟(jì)效益和空間占用來講,應(yīng)首選彈簧直接安裝在回針上。因此, 彈簧內(nèi)徑略大于回針即可,由標(biāo)準(zhǔn)件資料可以查得,直徑40mm 的彈簧內(nèi)徑是20mm,由于彈簧內(nèi)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,那么,它的壓縮比不能大于36%。這是配件供應(yīng)商給出的大約值,不是極限值,所以,可以直接按36% 來計(jì)算。
已知行程是30mm,壓縮比是36%。我們還需要一個(gè)預(yù)壓值,才能知道彈簧總長,前面說過,預(yù)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(gè)死角。怎么辦?
這時(shí),我們需要先假定一個(gè)預(yù)壓值,來演算出彈簧長度。
假設(shè)沒有預(yù)壓,直接用30÷0.36≈83(mm)。代表著彈簧長度肯定不會(huì)小于83mm。按照假定,預(yù)壓值應(yīng)取83×0.1=8.3(mm)。
預(yù)壓只取整數(shù),接近8.3 的整數(shù)值是10,所以按10 來計(jì)算,把這些值代入公式,可以得出以下結(jié)果:
彈簧總長=( 30+10) ÷0.36≈111.11(mm)
接近總長111.11mm 的彈簧是125mm 規(guī)格(彈簧是標(biāo)準(zhǔn)件,長度標(biāo)準(zhǔn)在配件供應(yīng)商的資料上可查)。所以,我們應(yīng)使用長度為125mm 的彈簧,再根據(jù)這個(gè)結(jié)果,反推出 預(yù)壓。
彈簧預(yù)壓=125×0.36-30=15(mm)
根據(jù)供應(yīng)商資料可以查出φ40×125 的藍(lán)色彈簧剛度是42.2,根據(jù)剛度,即可計(jì)算出載荷值。