模具彈簧的應(yīng)用

模具彈簧的應(yīng)用
?摘要?
本文主要通過研制、實踐和有關(guān)資料，對模具彈簧的應(yīng)用狀況，發(fā)展趨勢和前景展望作一介紹。
前言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。第二次世界大戰(zhàn)以來，自動化程度的提高使國外模具迅速發(fā)展。近年來，國內(nèi)模具工業(yè)發(fā)展較快。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，模具彈簧的應(yīng)用數(shù)量和規(guī)格品種也在日益增多。從彈簧結(jié)構(gòu)形式上看，國際模具彈簧發(fā)展大體經(jīng)歷四個階段。
1、??? 四十年代中期—五十年代末期，模具彈簧主要結(jié)構(gòu)形式為圓截面鋼絲普通圓柱螺旋彈簧，這一階段的模具工業(yè)，主要為戰(zhàn)后迅速恢復(fù)的機(jī)動車輛、采掘、機(jī)床紡織等工業(yè)服務(wù)，性能上沒有突破性的改進(jìn)，因此采用普通彈簧便可滿足模具的要求。從美、英、法、日、西德、蘇、奧地利、加拿大、比利時等國1952—1962年公布的近3000篇關(guān)于彈簧的論文中，未見一篇專門論述模具彈簧的文章。
2、??? 五十年代末—六十年代末為橡膠彈簧和方形鋼絲圓柱螺旋模具強(qiáng)力彈簧崛起應(yīng)用階段。在此期間，主要是汽車工業(yè)、化工設(shè)備、建筑機(jī)械、飛機(jī)和鐵路機(jī)車更新?lián)Q代，塑料工業(yè)的發(fā)展，要求提高模具的工作頻率和承載能力，因而，原來的圓柱截面普通彈簧的承載—變形特性和抗交變載荷的疲勞壽命難以滿足模具的要求，因而出現(xiàn)了橡膠和方形截面模具彈簧。
3、??? 六十年代末—七十年代中期，為異型截面鋼絲（矩形、扁形和S、D、S形等）模具強(qiáng)力彈簧的應(yīng)用發(fā)展階段。這一期間由于電子設(shè)備（計算機(jī)、通訊和音響產(chǎn)品等）、光學(xué)設(shè)備（攝像機(jī)、復(fù)印機(jī)等）和精密儀器（測試和測量儀表等）產(chǎn)品的發(fā)展，要求模具向著小型、高速、多工位的方向發(fā)展，因而促進(jìn)了強(qiáng)力模具彈簧的發(fā)展。
此期間，大規(guī)格（窩座孔徑20以上）模具強(qiáng)力彈簧得到推廣運用和普及，這一階段國際上有三個突出的特點：（1）模具使用強(qiáng)力彈簧的覆蓋面擴(kuò)大。（2）編制了模具強(qiáng)力彈簧的企標(biāo)、國標(biāo)。（3）異形鋼絲類型增多，如矩形、扁形和S、D、S形等。
4、???? 七十年代中期—至今，為小規(guī)格（窩座孔徑為10—20）異形截面鋼絲模具彈簧，模具用的碟形彈簧和氮氣彈簧開發(fā)階段。這主要是小型塑料模具和大型沖壓模具發(fā)展所致。
在此基礎(chǔ)上于1990年編制了國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO/DIS1043）草案，這標(biāo)志著模具彈簧以由基礎(chǔ)件向標(biāo)準(zhǔn)件過渡，并將在世界范圍推廣。
以上四個階段，主要是根據(jù)國際上工業(yè)先進(jìn)國家模具彈簧的應(yīng)用和發(fā)展實情來劃分的。目前，國內(nèi)模具彈簧主要用圓截面普通圓柱螺旋彈簧和部分橡膠彈簧（約占90%以上），異形截面鋼絲模具強(qiáng)力彈簧的應(yīng)用從八十年代開始起步，目前應(yīng)用數(shù)量和范圍正在緩慢增加，主要情況是：
（1）?????? 用于替代進(jìn)口模具（主要是日本、德國）和進(jìn)口設(shè)備上的強(qiáng)力彈簧。
（2）?????? 一些具有遠(yuǎn)見卓識的模具設(shè)計人員，在設(shè)計時，開始試用。
（3）?????? 由于模具彈簧屬于勞力密集型的產(chǎn)品，在國外價格較高。因此。國外也從我國購買小批量模具彈簧進(jìn)行試銷，而有的外商也將這些彈簧換成“中性”商標(biāo)，返銷國內(nèi)。目前出口的主要是輕載荷、小規(guī)格（窩座孔徑為10—25）的模具彈簧。綜上所述，在國內(nèi)異形截面鋼絲模具彈簧僅僅處于應(yīng)用起步階段。
一、應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，圓截面或異形截面（方形、矩形、扁形和S、D、S形等）鋼絲圓柱螺旋壓縮彈簧、橡膠（氯丁橡膠和聚氨脂橡膠）彈簧、充氮氣彈簧和碟形彈簧在不同類型的模具中均有應(yīng)用。但從應(yīng)用范圍和數(shù)量方面分析：圓截面鋼絲螺旋彈簧在下降，異形截面鋼絲特別是扁形和S、D、S形鋼絲圓柱螺旋彈簧在增加，橡膠彈簧特別是聚氨脂橡膠彈簧趨于穩(wěn)中有增，而碟簧和充氮氣彈簧仍在小批量試用階段，看來是有一定的市場，但若從彈簧靜、動態(tài)特性，使用維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性方面綜合評價其應(yīng)用前景，尚有待實踐后在論。
二、前景展望
（一）、模具彈簧的應(yīng)用前景
從以上介紹可以看出，①圓截面鋼絲模具彈簧的應(yīng)用數(shù)量會繼續(xù)下降。②異形截面彈簧直徑大于Ф10范圍內(nèi)的將會有增無減，并且具有較強(qiáng)生命力。③橡膠彈簧，特別是聚氯脂橡膠彈簧因具有獨特的優(yōu)點，應(yīng)用數(shù)量將有所增加。為此國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1990年公布了模具用橡膠彈簧的標(biāo)準(zhǔn)（ISO/DISI0069?—1）。④氮氣彈簧和蝶形彈簧，在模具上的應(yīng)用前景尚有待實踐后再論。⑤異型截面模具彈簧的應(yīng)用數(shù)量和范圍將會進(jìn)一步增多。
（二）、異形截面模具彈簧的技術(shù)發(fā)展前景
1．?? 在理論設(shè)計上，將會突破靜力強(qiáng)度設(shè)計，而安全壽命設(shè)計和損傷容限設(shè)計將會得到進(jìn)一步的發(fā)展。
2．?? 異形截面圓柱模具彈簧材料
a.??????? 截面形狀
正方形截面被淘汰，矩形截面在日本被S、D、S、形代替，扁形截面材料在英、美等地具有較廣泛的市場
b.??????? 化學(xué)成份
目前已突破常用的Cr—V鋼（中國的50CrVA，美國的AISIG150，日本的SUP10，英國的DS735ASO，德國的50CrV4，蘇聯(lián)的Г CT50Xф A等），大力采用淬透性和耐沖擊性能好Si—Cr鋼（日本的SUP12，美國的9254，ISO中的TYPEID，其中Si的含量為1.2~1.7%；Cr的含量為0.5~0.8%，同時琴鋼絲和具有同等性能材料的鋼絲亦(特別是在常溫環(huán)境下使用的模具)開始應(yīng)用(詳見JISB5012—86標(biāo)準(zhǔn))。
3．???? 國內(nèi)外加工設(shè)備和材料狀況對比：（1）加工設(shè)備：在國外為機(jī)械；國內(nèi)為半機(jī)械。（2）材料：國外為熱處理狀態(tài)；國內(nèi)為退火狀態(tài)。
（三） 、異形截面強(qiáng)力模具彈簧的市場預(yù)測
1．?? 國內(nèi)市場預(yù)測
A．? 目前，全國約有模具制造點六千多個（不包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個體模具廠），就業(yè)人數(shù)約三十多萬人，總產(chǎn)值約四十多億元，年產(chǎn)各類模具有一百多萬套（不包括簡單模具），若按彈簧產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值1%計算，每年約有四千多萬元。從長遠(yuǎn)觀點分析，市場潛力很大的。
B．? 從進(jìn)口模具彈簧國產(chǎn)化方面分析，目前，一般模具基本上可滿足國內(nèi)需要，但多工位級進(jìn)模，大型精密塑料模，復(fù)雜壓鑄模，汽車復(fù)蓋件模等大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具，大部分仍需進(jìn)口。從數(shù)量上統(tǒng)計分析，日本占30%，德國占20%，美國、英國、瑞士等約占50%。據(jù)有關(guān)資料介紹，每年約有八百萬美元的模具彈簧的費用支出（含彈簧備件費）。倘若有20%的彈簧國產(chǎn)化，就節(jié)約外匯160美元。
2．?? 外銷市場預(yù)測
模具彈簧在國外屬于勞動密集形產(chǎn)品，價格一般較高，比國內(nèi)高出約2~3倍，所以近年來，亦有少量彈簧出口，但大部分是輕載荷，小規(guī)格，扁截面的。從長遠(yuǎn)觀點分析，出口模具彈簧是有一定市場的。
（四） 、國內(nèi)開發(fā)異形截面強(qiáng)力模具彈簧的前景
我國彈簧行業(yè)與其它零部件行業(yè)相比，工業(yè)技術(shù)是相當(dāng)落后的，原有的基礎(chǔ)十分差、用半機(jī)械式加工生產(chǎn)彈簧。這勢必影響整個彈簧工業(yè)的高速發(fā)展，也影響著彈簧新產(chǎn)品——異形截面強(qiáng)力彈簧的發(fā)展。為了搞好模具彈簧的開發(fā)，研制和批量生產(chǎn)，應(yīng)注意解決以下問題：
1．? 產(chǎn)品制造中，標(biāo)準(zhǔn)是確保產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。現(xiàn)在彈簧制造廠各自制訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和截面規(guī)格，有礙異形截面模具彈簧的發(fā)展，建議主管部門對此進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和安排，盡早制定國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品規(guī)格，確保彈簧質(zhì)量，便于用戶的挑選使用。
2．? 材料是彈簧制造廠的“糧食”，直接影響彈簧生產(chǎn)，請冶金部盡早開發(fā)、生產(chǎn)使模具彈簧能廣泛應(yīng)用，以減少外匯并走向世界。
3．?? 建議機(jī)電部將異形截面卷簧機(jī)研制開發(fā)，納入計劃，下達(dá)有關(guān)彈簧加工設(shè)備定點廠實施。
4． 專業(yè)彈簧制造廠都是小型廠，一般職工為100人左右，建廠50多年的中國彈簧廠職工也不過700多人，所以單依靠企業(yè)資金搞科研是有限的，建議由國家重點扶植一些有條件發(fā)展的制造廠，增加開發(fā)經(jīng)費，開發(fā)模具彈簧設(shè)計理論、工藝技術(shù)等方面的專題研究。
5．? 異形截面強(qiáng)力彈簧銷售近幾年在國內(nèi)市場“形勢”大好。在模具彈簧制造方面已領(lǐng)先一步的企業(yè)可利用自身優(yōu)勢把產(chǎn)品打入國際市場，
6．? 目前異形截面螺旋彈簧應(yīng)用數(shù)量和范圍擴(kuò)大，而圓截面鋼絲螺旋彈簧的應(yīng)用數(shù)量和范圍下降，橡膠特別是聚氨脂橡膠彈簧的應(yīng)用數(shù)量穩(wěn)中有增，蝶形和充氮氣彈簧則處于開發(fā)階段。對于各專業(yè)廠應(yīng)根據(jù)本單位的技術(shù)、設(shè)備特長作出相應(yīng)規(guī)劃?！奥犞沃被颉耙缓宥稹倍紩o企業(yè)帶來不必要的損失。