模具彈簧的正確計算方式和推演過程

本文選自素彥新書《注塑模具結構實戰》,購買請直接諮詢素彥。

模具設計在選用彈簧時,唯一的判斷標準是,彈簧的彈力是否能保證模具順利生產。模具中用得最多、最需要注意的是頂針板復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。

為保證頂針板能順利復位,復位彈簧在預壓狀態下的彈力應大於頂針板自重的 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,彈簧預壓狀態的彈力不小於滑塊自重即可。

參數計算 無論上述哪種狀態,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 —自由狀態下彈簧的長度;

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----是一個係數,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

頂針板復位彈簧計算(以龍記CI3030 標準模架為例)

假設 頂針板所需頂出行程為30mm,頂針板重18.5kg,回針直徑20mm,彈簧使用壽命不低於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 個彈簧預壓狀態下的載荷= 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) <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 的藍色彈簧比較合適。

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。

頂針板彈簧,從經濟效益和空間佔用來講,應首選彈簧直接安裝在回針上。因此, 彈簧內徑略大於回針即可,由標準件資料可以查得,直徑40mm 的彈簧內徑是20mm,由於彈簧內徑是正公差,所以,選用直徑40mm 的彈簧能順利安裝上去。

彈簧使用壽命不低於50 萬次,那麼,它的壓縮比不能大於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)。代表著彈簧長度肯定不會小於83mm。按照假定,預壓值應取83×0.1=8.3(mm)。

預壓只取整數,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(彈簧是標準件,長度標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。

模具彈簧的正確計算方式和推演過程

模具彈簧的正確計算方式和推演過程

模具彈簧的正確計算方式和推演過程


分享到:


相關文章: