弹簧设计评估说明

---1---弹簧设计讲座讲师:陳允隆2007年10月弹簧设计讲座大纲一、佳能公司简介。二、弹簧使用之材料及用途：A、SUS;B、SWC；C、SWPA·B；D、其它；三、弹簧的设计资料及实例解析A、压簧设计资料（JISB2704）B、拉簧设计资料（JISB2707、2708）C、扭簧设计资料（JISB2709）四、弹簧的JISB公差标准A、压簧B、拉簧C、扭簧五、弹簧设计的应考量事项及界限值A、镀金、银B、镀铬C、镀镍D、镀锡E、镀锌F、染黑六、三视图与一视图的位置关系及测量系统解析二、弹簧使用之材料及其用途项目名称JIS代码概略组成主要用途及特点单价级别JIS标准回火温度热后颜色SUS302和WPB经过冷加工可得高强度，铁路车辆、输送机螺丝、螺帽、弹簧等，耐热、耐蚀。SUS304和WPB广为使用于不锈钢、耐热钢，又用于食品设备，一般仪学设备，原子力，耐热耐蚀。2碳钢线SWCSWBC(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)硬拉钢线，用于耐蚀性差，要求精度不高，钢性较脆，成形后要表面处理或加防锈油。低JISG3521200°~400°之间（视线径之大小）淡茶色、茶色、青色、淡蓝色、褐色3琴钢线SWPASWPBC(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)、Cu(铜)耐疲劳性佳，要求精度高。一般用于电池弹簧、开关弹簧等、钢性柔韧，成形后要表面处理或加防锈油。高JISG3522200°~400°之间（视线径之大小）同SWPA、SWPB米灰色亮白色300°~480°之间（视线径之大小）JISG4314中C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)、Ni(镍)、Cr(铬)、Mo(钼)1不锈钢线二、弹簧使用之材料及其用途项目名称JIS代码概略组成主要用途及特点单价级别JIS标准回火温度热后颜色4铍铜线C1720WBe(铍)、Mn(锰)、Ni(镍)、P(磷)[Cu(铜)+Sn(锡)+P(磷)]Ni(镍)+Co(钴)耐蚀性佳，于时效硬化处理前，富于展性时效硬化处理后，增加耐疲劳性，导电性时效硬化处理应加工后，可制螺丝弹簧电刷，通讯器具（表面镀银、金）。特高JISH3270150°~200°黄色5磷青铜C5191WSn(锡)、Zn(锌)、P(磷)耐疲劳性，耐蚀性、耐磨耗性佳，可制螺丝弹簧、扭簧、扣钮、扎电机、通讯市场适用（镀金、银）。较高JISH3270150°~200°黄色6其它常需特别制做，造价昂贵。如油回火线、白铜线及其它线材，不常用，适用于航天科技。镀镍线等同SWC+Ni。记号单位记号名称单位记号名称单位dmmk弹簧定数kgf/mma1腕长(作动点)mmDmmτ应力修正kgf/mma2腕长(固定点)mmNaδ变量mmE弹性系数kgf/mmLmmPi初张力kgfSUS19,000kgf/mmMmmK应力修正系数-SWP21,000kgf/mm密着长名称材料直径弹簧平均径有效圈数自由长三、弹簧设计资料记号单位记号名称单位记号名称单位Gkgf/mm2e弹簧指数D/d-kTd弹簧定数kgfmm/degSUS7000kgf/mm2L0自由长mmσ弯曲应力kgf/mmSWPA、Ba自由角°P点作动点-SUWCφd使用的角(变量)°P0点固定点-PkgfR荷重作用半径mmkb弯曲修正系数-横弹性系数弹簧荷重kgf/mm28000名称三、弹簧设计资料三、弹簧设计资料弹簧定数K=弯曲应力τ=（安全确认）安全角（间隔角）14度以下弹簧指数4—13扭转应力容许限界以下第1荷重（A）0.8L以下第2荷重（B）1.2M以上荷重P=K×δG×d48×D3×Na8×D×Pπd3×KK=4C-14C-4+0.615C压缩弹簧(无研磨)(研磨)三、弹簧设计资料荷重P=kδ+Pi初张力Pi=πd4G800D2Gd48D3NaK=弹簧定数弯曲应力自由长8DPπd3τ=L0=d(N+1)+2.2(D-d)×k（安全确认）扭转应力容许限界以下弯曲应力容许限界以下初张力的减少（最大引张时）引张弹簧三、弹簧设计资料(臂长度的场合)弹簧定数不清荷重弯曲应力(安全确认)弯曲应力容许限界以下kTd=Ed43667D×N+389(a1+a2)P=RkTd×φdσ=Ed×φd360D×Nσ=32P×Rπd3×kbkb=4C2–C-14C(C-1)扭力弹簧日本JISB2704~2709摘要弹簧特性的许容差表3-7冷间成形压缩线圈弹簧的寸法及弹簧的特性许容差。项目许容差或范围（a）有指定的弹簧特性时要做为参考值.（b）没指定弹簧特性时要参考次表.自由高度等级1级2级3级4以上8以下±1.0%最小±0.2mm±2.0%最小±0.5mm±3.0%最小±0.7mm8以上15以下±1.5%最小±0.5mm±3.0%最小±0.7mm±4.0%最小±0.8mm15以上22以下±2.0%最小±0.6mm±4.0%最小±0.8mm±6.0%最小±1.0mmD/d线圈直径是内径或外径的选那一方规定,其数值是按照如下表线圈直径D/d1级2级3级4以上8以下±1.0%最小±0.15mm±1.5%最小±0.20mm±2.5%最小±0.40mm8以上15以下±1.5%最小±0.20mm±2.0%最小±0.30mm±3.0%最小±0.50mm15以上22以下±2.0%最小±0.30mm±3.0%最小±0.50mm±4.0%最小±0.70mm等级日本JISB2704~2709摘要日本JISB2704~2709摘要（a）总卷数(a)有指定的弹簧特性时要做为参考值.（b）没指定弹簧特性时要参考次表(20T以下，±1/4T).进行端面研削弹簧的线圈外侧面面的倾斜许容限度如下表：1级2级3级线圈外侧面的倾斜0.05H。(1.15°)0.05H。(2.9°)0.08H。(4.6°)注：H。：自由高度括弧内的倾斜角度日本JISB2704~2709摘要弹簧特性指定弹簧特性是要把指定高度时的荷重指定,但是需要弹簧定数时,也可以指定这个公差.指定长度的荷重有效圈数1级2级3级3以上10以下±5%±10%±15%10以上±4%±8%±12%等级指定高度时的荷重是这时的垂度是规定于试验荷重时的垂度20～80%之间.---14---日本JISB2704~2709摘要弹簧定数是在於试验荷重时的垂度30～70%之间的2个荷重点,按照荷重的差和垂度的差来规定.弹簧定数等级1级2级3级3以上10以下±5%±10%±15%10以上±4%±8%±12%有效圈数---15---自由高度等级1级2级3级4以上8以下±1.0%最小±0.2mm±2.0%最小±0.5mm±3.0%最小±0.7mm8以上15以下±1.5%最小±0.5mm±3.0%最小±0.7mm±4.0%最小±0.8mm15以上22以下±2.0%最小±0.6mm±4.0%最小±0.8mm±6.0%最小±1.0mmD/d日本JISB2704~2709摘要b)没有弹簧特性指定时自由长许容差是按照如下表.a)有弹簧特性的指定时自由高度要做为参考值。项目许容差或范围3-8冷间成形引张线圈弹簧的寸法及弹簧的特性许容差.---16---日本JISB2704~2709摘要线圈直径的许容差是用外径来规定,其数值是按照如下表线圈直径等级1级2级3级4以上8以下±1.0%最小±0.15mm±1.5%最小±0.20mm±2.5%最小±0.40mm8以上15以下±1.5%最小±0.20mm±2.0%最小±0.30mm±3.0%最小±0.50mm15以上22以下±2.0%最小±0.30mm±3.0%最小±0.50mm±4.0%最小±0.70mmD/d总卷数及钩环总卷数是原则上做为参考值，钩环的对向角、偏中心、倒、突出的许容差是依从于收付当事者间的协商.---17---日本JISB2704~2709摘要一般设计参照下表：对向角1级2级3级10T以下D/d≤815°20°25°10T-25T8≥D/d≤1525°30°35°25T-40T15≥D/d≤1530°35°40°等级圈数D/d当：指数（D/d）大于15时，圈数超过40T，双方协商，但最小角度不小于40°.---18---日本JISB2704~2709摘要指定长度的荷重指定弹簧特性弹簧特性是指定于指定长度时的荷重，但是特别需要弹簧定数时也可以指定.对于有效卷数3以上的弹簧，指定长度时的许容差是如下：±[(初张力×α)+{(指定长度时的荷重-初张力)×β}],在这里α(初张力的平衡度)和β(对于垂度荷重的平衡度)是依各如下表等级1级2级3级α0.100.150.20β0.050.10.15---19---日本JISB2704~2709摘要指定长度时的荷重是,规定于其试验时的垂度是试验时的垂度20～80%之间,但是指定长度时的垂度是做为4mm.弹簧定数等级1级2级3级3以上10以下±5%±10%±15%10以上±4%±8%±12%有效圈数弹簧定数是在於试验荷重时的垂度30～70%之间的2个荷重点,按照荷重的差和垂度的差和垂度来规定.---20---日本JISB2704~2709摘要1-3扭线圈弹簧（1）弹簧的形状弹簧的端末形状是依安装方法、安装地方而需要特殊的形状，也非常复杂这里的图3-3～3-5形状的形状大致区分图3-3基本形状(a)短的钩环(b)折角(c)直线起码---21---图3-4基本形状（a）直线段(b)1段弯曲(c)工段弯曲(d)钩环日本JISB2704~2709摘要---22---日本JISB2704~2709摘要图3-5双扭簧(2)尺寸及弹簧特性(2.1)许容差的等级尺寸及弹簧特性的许容差等级是,1级,2级,3级,这等级是每各项目应于各种各样的需要而独立选定,但没有特别需要的许容差是不指定.(2.2)尺寸及允许差，弹簧的尺寸是依从指定，尺寸许容差是依从如下.---23---日本JISB2704~2709摘要（1）杆的自由角度，有弹簧特性的指定时，杆的自由角度是做为参考值，没有弹簧特性的指定时杆的自由角度许容差是依表3-9表3-9杆的自由角度的许容差等级1233以下±8°±10°±15°3以上10以下±10°±15°±20°10以上20以下±15°±20°±30°20以上30以下±20°±30°±40°卷数备注：这个值的适用于D/d4以上，22以下.---24---日本JISB2704~2709摘要(2)线圈直径,线圈直径的许容差是,应于弹簧的用途而内径或外径的那一方来规定.其数值是依表3-10.表3-10线圈直径的许容差等级1234以上8以下±1.0%,最小±0.15mm±1.5%,最小±0.2mm±2.5%,最小±4.0mm8以上15以下±1.5%,最小±0.2mm±2.0%,最小±0.3mm±3.0%,最小±0.5mm15以上22以下±2.0%,最小±0.3mm±3.0%,最小±0.5mm±4.0%,最小±0.7mmD/d注:(1)许容差是有需要时可以取单方面,这时把表中的许容差范围取一方.(2)线圈部的长度,线圈部的长度许容差是,依表3-11,但是不适用于卷粘着的部品.---25---日本JISB2704~2709摘要表3-11线圈部长度的许容差等级1234以上8以下±1.5%,最小±0.3mm±3.0%,最小±0.6mm±5.0%,最小±1.0mm8以上15以下±2.0%,最小±0.4mm±4.0%,最小±0.8mm±7.0%,最小±1.4mm15以上22以下±3.0%,最小±0.6mm±6.0%,最小±1.2mm±9.0%,最小±1.8mmD/d(4)杆部的长度杆部长度的测定是,图3-6杆部的长度L依L1来进行,其许容差是依表3-12.---26---(5)杆部的弯曲角度,测定杆部弯曲角度是按照图3-7弯曲角度来进行,许容差是依表3-13.图3-7杆部的弯曲角度图3-6杆部的长度L及L1表3-13杆部弯曲角度的许容差等级123α的允许差±5°±10°±15°日本JISB2704~2709摘要---27---五、弹簧电镀相关资料NO简单工艺介绍镀后颜色用途镀层厚度盐雾试验标准1除油→酸洗→镍底→镀金→烘干金色降