而在模具的设计与制造中,其弹簧的作用又如同一只“巧手”般地起到顶出、复位、压料等关键的作用。其对模具的工作稳定性和寿命都有着直接的影响,若其不合理的设计将会使模具的工作寿命大大降低甚至直接造成模具的失效而不能正常地工作。而一旦计算的弹簧的精度就出了一点小问题,可能就会造成顶出行程的不足,也可能直接就把弹簧给“憋死”了甚至还会把模具都给“憋”死了。将模具的弹簧的长度的设计就得从理论的计算出发,根据对模具的弹簧的工作原理、其对模具的冲击、对模的冲击的大小等对其的理论的计算,才能得出合理的设计长度
以保证弹簧在完成其所必需的工作行程后都能将其所受的最大压缩量都保持在其所能承受的安全极限之内。借助对计算的概括,我们就可以将其抽象的概括为一系列的方程式和公式,进而对其进行深入的分析研究和应用的推广。
弹簧自由长度 ≥ (预压量 + 工作行程) / 压缩比
采用对该公式的逐一拆分手段,我们不难发现其中的关键参数即为:
1、如同弹簧在模具的初始完全闭合的状态下就已经被所施加的外力所将其压缩的长度的大小一般为弹簧的最大压缩量的40%~50%的相对值而定的预压量即为弹簧的初压量。采用对各个部件的预先的合理的预压手段,就能消除各部件间的微小的间隙,从而使弹簧一开始就能提供稳定的弹力。根据弹簧的自由长度大致可取其10%的弹簧的预压量作为起始的试验值。
2、工作行程:
这是弹簧需要执行工作的实际移动距离。例如,顶出弹簧的行程就是顶针板需要顶出的距离。
3、其主要的安全指标就是弹簧的压缩比,即弹簧的最大允许被压缩的量与其自由长度的比值。根据模具弹簧的不同颜色(如一蓝一红的分别代表其允许的最大压缩比为1.5,1.2等等)就可初步的判断其所允许的最大压缩比。可以通过常见的蓝色弹簧的最大压缩比约为40%(即0.4)来初步的估算一支100mm长的蓝色弹簧的最大压缩量不能超过40mm左右。
计算实例演示:
假设我们需要一支蓝色弹簧,其工作行程为20mm,预压量我们设计为10mm。
•总压缩量 = 预压量(10mm) + 工作行程(20mm) = 30mm
•蓝色弹簧的最大允许压缩比 = 40% (0.4)
•所需弹簧的最小自由长度 = 总压缩量 / 压缩比 = 30mm / 0.4 = 75mm
查閱弹簧规格手册,我们应选择标准长度中最接近且大于75mm的弹簧,例如80mm长的蓝色弹簧。
选型要点与总结:
•安全第一: 绝对不能让弹簧被压缩到并紧状态,必须严格遵守其最大压缩比。
•留有余地:
在计算出的最小长度基础上,适当选择更长一档的弹簧,可以延长其使用寿命。
•长期处于压缩的状态下,弹簧都将会产生较大的弹性疲劳,从而使其所能的弹力大大降低。但在对关键的工位的计算中,均应将一定的安全余量纳入考虑之中。
说到底,模具弹簧的长度的计算就像一道简单的数学题一样,但关键就出在对三个核心的概念——预压、行程、压缩比的准确的把握上。只有通过科学的计算和对各类模具的精细的选型才能真正地为模具的动作的可靠性和长久的运行提供保证。