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具标准
钢丝圆柱螺旋压缩弹簧在冲模中的应用与计算
西安黄河机器制造厂(陕西西安 710043) 牛俊亮杨方炯
[摘要I介绍了圆柱螺旋压缩弹簧的参数和特性曲线以及应力变化状态,重点阐述了冲压模
具中弹簧的选用原则和计算方法。
关键词冲模弹簧特性曲线弹簧刚度
弹簧是冲模中应用最多的标准零件之一,是推料图2 所示为弹簧工作时的应力状态图。
力、卸料力或复位力的来源。︸
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1 钢丝圆柱螺旋压缩弹簧简介
钢丝圆柱螺旋压缩弹簧(以下简称弹簧)的特性曲
线见图 1,弹簧主要几何参数有钢丝直径 d,弹簧外径
D,弹簧中径D ,,弹簧内径几,节距 T,轴向间隙A ,螺旋
升角a 。图 1 中几为弹簧自由长度,即在压力P=0、变
形F=O 时的长度。图中下方小三角形为弹簧载荷—
变形图,图中纵坐标代表载荷尸,横坐标代表变形F,而
斜边代表载荷与变形的关系。为了使弹簧可靠、稳定地
安装在指定的位置,必须要有一个安装窝孔或固定芯
轴并预加一个压力P,,即弹簧在安装时其自由长度HQ
被压缩到H ,,其压缩变形为F ,称为预压变形量。在P2
的作用下,弹簧的自由长度 H o被压缩到凡,压缩变形
为F2,弹簧的工作行程 7L-F2-FP3为弹簧极限载荷,其
对应的弹簧变形量为 F3,弹簧长度为H 3-
使弹簧产生单位变形所需的载荷P,称为弹簧的刚
度。载荷尸、变形 F 和弹簧刚度尸‘的关系为: 图 1 圆柱螺旋压缩弹簧变形特性图
P =F -尸二‘心Ft8n夕
式中 d—弹簧材料的直径
C=D 2ld-—弹簧旋绕指数
‘—弹簧材料剪切弹性模数
片弹簧的有效圈数
I一一弹簧所受载荷
尸尹—弹簧刚度
F,一弹簧的弹性变形量
等节距圆柱形螺旋压缩弹簧的特性曲线为一直线
(见图 1),即:
P'P-会二常数图2 压缩弹簧工作时应力变化状态图
在图2 中,P,与 F 分别为弹簧预压载荷和预压变冲一般钢材双边间隙为(12--18)% t,所以取凡二
形;P2与 F2则为弹簧工作时的最大载荷与最大变形 ,则
量,弹簧的工作行程 h=F2-F 。当弹簧所受到的载荷在 Q ,=K P= =19890N
只与P2之间循环变化时,弹簧的应力也在、1。到 Tmax 冲裁时所需的推料力为:
之间循环变化。 Q2=K P
由双边间隙(12 18)% t,取K2=,则
2 模具中弹簧的选用与计算 Q2=K P= =29835N
根据卸料力、推料力来选择弹簧根据中国人民解放军 1001 强力弹簧研究所标准tP
图 3 所示为一复合模结构图,其冲裁力为: Q1001-072,选中型扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧,外
P - ·T "T 径D =39m m ,自由高度H o=50m m ,弹簧刚度P'= ,
式中 P-一冲裁力,N 弹簧规定最大变形量为F=14m m ,选弹簧行程 h=6m m ,
L—冲裁周边长度,m m 预压量h2=F-h=8m m 。一个弹簧的卸料力或推料力