最佳弹簧设计Advanced spring design

zengxiaodong · 发表于 2023-9-9 19:01

弹簧设计手册.pdf (11.53 MB, 下载次数: 11)

zengxiaodong · 发表于 2023-9-11 07:42

zengxiaodong 发表于 2023-5-8 13:15

第3版（P398）的许用切应力，比第2版降低了，但是比标准GB/T 23935-2009的提高了

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zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 09:57

目前，大线径的弹簧一般是采用热卷的加工方式，这种方式卷簧精度低、材料热处理品质差、表面脱碳影响大，最终效果那就是弹簧的成本高。

要提升大线径热卷弹簧的性价比，有2种方式：一是采用管材来卷制弹簧，显然材料利用率可以大幅度提高；二是用小线径的冷卷弹簧来代替（可用多个弹簧来代替）！

zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 10:03

用管材卷制弹簧，受限于材料来源困难，也就是弹簧钢管材目前没有国家标准，也就没有成熟的材料供应商，所以这条很难实施，除非线径超过50mm，否则不予考虑。

而用冷卷弹簧来代替热卷弹簧，具有很大的可行性。因为油淬火回火的弹簧钢丝，国家标准频繁更新，材料规格目前已经增加到18毫米的线径，而且超高强度的线材也已商品化，这就为冷代热提供了很好的材料基础。

另外，冷卷弹簧机也在持续发展，目前线径22的冷卷弹簧机已经投入市场，这就扫清了设备上面的障碍。

大线径卷簧机.png

zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 10:10

上贴22毫米线径的卷簧机，是网上找到的浙江家度http://www.zjjdthjx.com/，不知何故，没找到台湾等境外大规格卷簧机的资料。

浙江家度弹簧机械有限公司创建于上世纪九十年代初，是一家国家重点扶持高新技术企业，内设市级企业研究开发中心，多只产品被立为浙江省新产品试制计划，被浙江省技术市场促进会鉴定为技术处于国际先进或国内领先，获得多项发明专利和实用新型专利，具有自己的知识产权。

　　它位于中国浙江历史文化名城绍兴市，交通便捷，地理位置得天独厚。是一家生产高精密弹簧机械，享有高质量知名度的企业。公司共生产不用修割砂轮数控磨簧机、一次性成形压簧、拉簧、扭簧等弹簧数控弹簧加工中心、不用调试机械部分数控卷簧机、精密卷簧机、精密磨簧机、自动扭簧机六大系列。

　　质量承诺“凡是本公司生产的设备，用户不满意的，出公司一周内可以退货，用户在使用过程中，发现加工出来的弹簧精度和稳定性，在同类弹簧加工设备中，有厂家能超过我公司质量的，出公司两周内可以退货。

　　自公司成立以来，采用先进的管理经验及规范运作贯例，严格按照国家有关的质量为基础，秉诚诚信创造价值，品质成就品牌的经营理念。品牌：家度和傻瓜。

　　“一流的质量，合理的价格”，家度弹簧机械有限公司愿与您真诚合作！

zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 10:21

下面给出一个实例，用冷卷弹簧代替热卷弹簧，弹簧用料重量几乎降低了一半！先提供最新的油淬火回火弹簧钢丝标准如下

GBT 18983-2017 淬火-回火弹簧钢丝.pdf (3.84 MB, 下载次数: 3)

这个新标准中的最大线径从17mm增加到了18mm，而且TDSiCr-B以及TDSiCr-C是新增加的超高强度钢丝。

日本三菱电梯弹簧缓冲器，是1981年的图纸：材料60Si2MnA、线径38、外径198、自由高度467、有效圈数6.5、总圈数8.5、弹簧重量38.3kg

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不知何故，三菱图纸中压并变形量为163mm，但是ASD计算的压并变形量为144mm

zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 10:28

用4个冷卷弹簧来代替上述的热卷弹簧，必须用18mm的线径才能尽量减少弹簧个数，而且材料要用最好的。

用线径18mm的油淬火回火弹簧钢丝，TDSiCr-C，自由长度330、外径105、有效圈数8.159、总圈数10.159、弹簧重量5.6kg

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zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 10:53

预计将来新的油淬火回火弹簧钢丝标准，线径必将进一步增大，目前最大线径是18mm，逐步增加到19、20、21、22mm，这是技术进步的必然趋势，因为，冷卷弹簧的品质比热卷弹簧实在是好太多了，而且材料利用率也能够大幅度提高！

下面就是2017版标准中增加的内容，见红框

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zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 13:46

用油淬火回火超高强度弹簧钢丝，代替热卷弹簧钢丝，由于许用剪切应力从815MPa增加到了1050MPa，所以弹簧重量就几乎能够减轻50%，那么弹簧成本能够降低多少呢？

根据实际弹簧加工厂的核算，其实2种弹簧的单位重量成本几乎是相同的，不计表面处理的话，都是13~14元/公斤，那么很显然，冷卷弹簧几乎能够比热卷弹簧降低一半的成本！！！

zengxiaodong · 发表于 2023-9-12 16:06

设想的用钢管来卷制弹簧，从而充分利用材料，理论上可行但是实际上很难实现，理由如下：

1、弹簧用的线材对于线径的公差非常敏感，也就是要求外径很精密。而且，线材表面质量也是要求很高的，最好没有缺陷，这样的话就要采用冷拔无缝钢管。目前，经询问无缝钢管厂家，确实可以用60Si2Mn或者60Si2CrV等弹簧钢为原料，加工制作出无缝钢管，但是，由于无缝钢管的制作本身就是高附加值的产业，导致钢管的价格较高，今天的报价是9850元每吨（TDSiCr-C油淬火回火线材，线径18mm，单价是10000每吨），显然这个价格远高于弹簧用热轧线材的通常价格；

2、钢管不能达到冷拉强化线材的强度等级，也无法达到油淬火回火钢丝的强度等级，换句话说，钢管卷制弹簧以后，还是要进行淬火回火热处理，从而导致弹簧总成本降低不明显；

3、要达到实心线材同样的应力水平，那么势必要增加钢管外径，在这种情况下，难以设计出合适的弹簧参数————主要是弹簧的自由高度以及压并高度等参数。

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