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碟形彈簧在浮動(dòng)精鍛模中是如何應(yīng)用的？浮動(dòng)精鍛模上的碟形彈簧設(shè)計(jì)發(fā)布者：廈門力常彈簧有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-05-05 19:42
大家都知道，鍛造是機(jī)械制造的基礎(chǔ)技術(shù)，隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，模鍛件的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，鍛件生產(chǎn)向著高精化、高質(zhì)量、多品種、低消耗、低成本的方向發(fā)展。對(duì)于浮動(dòng)精鍛模上的碟形彈簧同樣如此！
下面和廈門力常彈簧有限公司一起來(lái)看看碟形彈簧在浮動(dòng)精鍛模中是如何應(yīng)用的吧！
國(guó)內(nèi)目前雙動(dòng)壓力機(jī)較少，必須改造模具以實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)模具工藝，采用碟形彈簧是方法之一。
二、碟形彈簧的負(fù)荷
在金屬變形中，壓力機(jī)施加的總變形抗力P總等于坯料變形吸收的變形抗力P變與張模力P張(碟形彈簧承受的反抗力P彈)之和(圖1)。即：
P總=P變 P張(P彈)(1)
P變=p×A凸(2)
P張=p×(A投-A凸)(3)
式中p——單位擠壓力
A凸——凸模工作投影面積
A投——制件(包括連皮)最大投影面積
圖1擠壓力分配圖
1.上凹模2.下凹模3.墊板4.導(dǎo)柱5.下凸模6.碟形彈簧7.壓模圈8.坯料/制件9.上凸模
三、碟形彈簧的組合方式[2]
碟形彈簧的形狀和尺寸如圖2所示。
圖2碟形彈簧
設(shè)P為載荷;p為單個(gè)碟片承載;H為單個(gè)碟片高度;n為每疊碟片個(gè)數(shù);F為碟片組總變形量，即行程;f為單個(gè)碟片變形量;s為單個(gè)碟片厚度;i為每組彈簧疊數(shù);Ho為碟片組高度。
1.對(duì)合碟形彈簧組(圖3)
特點(diǎn)是變形大，承載小，適于長(zhǎng)軸類鍛件。
P=p(4)
F=n×f(5)
Ho=n×H(6)
圖3對(duì)合組合方式
2.疊合碟形彈簧組(圖4)
特點(diǎn)是變形小，承載大，適于短軸類鍛件。
P=n×p(7)
F=f(8)
Ho=H (n-1)×s(9)
圖4疊合組合方式
圖4疊合組合方式
3.復(fù)合碟形彈簧組(圖5)
特點(diǎn)是變形較小，承載較大，適于復(fù)雜鍛件。
P=n×p(10)
F=i×f(11)
Ho=i×[H (n-1)×s](12)
考慮摩擦?xí)r，按載荷的2%～3%計(jì)。
圖5復(fù)合組合方式
圖5復(fù)合組合方式
四、碟形彈簧的設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)步驟
(1)確定開模力。
(2)考慮模具尺寸和彈簧承載能力，確定彈簧組合形式、組數(shù)和每組負(fù)荷。
(3)選擇C=D/d(外/內(nèi)直徑)值：取值范圍2～3.5。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取2。初步確定外徑D后，通過C值在文獻(xiàn)[2]中表14-1中查系數(shù)α、β、γ值。
(4)選擇h/s(h-極限變形量)值：取值范圍0.6～1.3。太小不能實(shí)現(xiàn)行程需要，太大碟形彈簧性能會(huì)有變異(翻轉(zhuǎn))，引起特性曲線的突然改變。
(5)選擇fmax/h值：取值范圍0.6～0.75。太小不能實(shí)現(xiàn)行程需要。
(6)選擇材料：65Si2MnWA，σs=1700MPa。
(7)計(jì)算厚度s：由動(dòng)載荷情況下的強(qiáng)度校核公式σⅡ、σⅢ反算s，取其小者。并由h/s、fmax/h計(jì)算h和fmax。
(8)由文獻(xiàn)[2]中式(14—18)計(jì)算在fmax情況下，該碟形彈簧在強(qiáng)度許可范圍內(nèi)的最大承載力p。
(9)確定每疊碟片個(gè)數(shù)：n=P/p(13)
確定每組疊數(shù)：i=F/fmax(14)
(10)確定每組高度：Ho=i×[H (n-1)×s]
(11)從輸出數(shù)據(jù)中選擇合適者作為結(jié)果。
以上計(jì)算可以通過設(shè)計(jì)短小計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成。
2.設(shè)計(jì)實(shí)例
圖6是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的內(nèi)星輪零件，采用碟形彈簧閉式鍛造工藝。設(shè)9.5mm處為分模面，下部型腔無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在上模裝碟形彈簧。設(shè)坯料為?φ36.5mm×40mm，行程同為24.1mm，總擠壓力為2600KN。碟形彈簧基本參數(shù)為：D=110mmd=32.4mmfmax=4.1mmf/h=0.7p=65.1KNH=10.8mm。凸凹模尺寸有兩種設(shè)計(jì)方案：
圖6內(nèi)星輪零件簡(jiǎn)圖
(1)下模在B處分凸凹模，φ36.5mm為凸模直徑，則坯料變形力為1250KN，分模力為1350KN，碟簧(n,i)=(6,6),Ho=211.8mm;
(2)下模在A處分凸凹模，僅側(cè)鼓投影面積為凹模承載面積，凸模作成鑲塊式，則坯料變形力為2100KN，分模力為500KN，碟簧(n,i)=(2，6)，Ho=94.1mm。
不難看出，方案(1)模具較為簡(jiǎn)單，但碟形彈簧承載較大，尺寸大，工作空間緊張。方案(2)模具較為復(fù)雜，而彈簧負(fù)載小，尺寸減小很多，性能較穩(wěn)定。如果零件批量較大，方案(2)是較優(yōu)的。
碟形彈簧的設(shè)計(jì)與模具尺寸選擇關(guān)系密切。合理地選擇分模面、凸模最大投影面積等參數(shù)將使碟形彈簧的設(shè)計(jì)最優(yōu)化。
五、結(jié)束語(yǔ)
碟形彈簧的使用可以較為簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)模具工藝，但在設(shè)計(jì)與使用中要注意以下幾點(diǎn)：
(1)碟形彈簧承載能力較剛性結(jié)構(gòu)與液壓結(jié)構(gòu)為小，故適用于小截面制件的制造。
(2)碟形彈簧在動(dòng)載作用下，易產(chǎn)生塑性變形，性能穩(wěn)定性較剛性結(jié)構(gòu)與液壓結(jié)構(gòu)差，故適用于小批量制件或精度要求不高制件的制造。
(3)碟形彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)與凸、凹模設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系。在盡可能的情況下，增加坯料變形力(增大模具剛性結(jié)構(gòu)投影面積)，減小模具浮動(dòng)部分的面積，從而減小碟形彈簧承載。這對(duì)減小碟形彈簧尺寸有較明顯效果。
(4)因壓力機(jī)閉合高度有限，應(yīng)根據(jù)工作臺(tái)面尺寸選取大且高度小的碟形彈簧組合。
(5)碟形彈簧的承載實(shí)現(xiàn)與行程實(shí)現(xiàn)應(yīng)一致，理論上最大變形時(shí)的承載能力與實(shí)際許可變形時(shí)的承載能力，兩者是不一致的。
(6)強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)用實(shí)際最大變形量fmax，而不是預(yù)壓變形量;
(7)獲得碟形彈簧參數(shù)后，還應(yīng)與實(shí)測(cè)(或計(jì)算機(jī)模擬)所得張模力曲線相比較，以期在變形的各個(gè)階段都能實(shí)現(xiàn)封閉。
以上就是廈門力常彈簧有限公司給大家整理“碟形彈簧在浮動(dòng)精鍛模中是如何應(yīng)用的？浮動(dòng)精鍛模上的碟形彈簧設(shè)計(jì)”的相關(guān)內(nèi)容。如果大家還有更多關(guān)于碟簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967
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二、碟形彈簧的負(fù)荷
在金屬變形中，壓力機(jī)施加的總變形抗力P總等于坯料變形吸收的變形抗力P變與張模力P張(碟形彈簧承受的反抗力P彈)之和(圖1)。即：
P總=P變 P張(P彈)(1)
P變=p×A凸(2)
P張=p×(A投-A凸)(3)
式中p——單位擠壓力
A凸——凸模工作投影面積
A投——制件(包括連皮)最大投影面積
圖1擠壓力分配圖
1.上凹模2.下凹模3.墊板4.導(dǎo)柱5.下凸模6.碟形彈簧7.壓模圈8.坯料/制件9.上凸模
三、碟形彈簧的組合方式[2]
碟形彈簧的形狀和尺寸如圖2所示。
圖2碟形彈簧
設(shè)P為載荷;p為單個(gè)碟片承載;H為單個(gè)碟片高度;n為每疊碟片個(gè)數(shù);F為碟片組總變形量，即行程;f為單個(gè)碟片變形量;s為單個(gè)碟片厚度;i為每組彈簧疊數(shù);Ho為碟片組高度。
1.對(duì)合碟形彈簧組(圖3)
特點(diǎn)是變形大，承載小，適于長(zhǎng)軸類鍛件。
P=p(4)
F=n×f(5)
Ho=n×H(6)
圖3對(duì)合組合方式
2.疊合碟形彈簧組(圖4)
特點(diǎn)是變形小，承載大，適于短軸類鍛件。
P=n×p(7)
F=f(8)
Ho=H (n-1)×s(9)
圖4疊合組合方式
圖4疊合組合方式
3.復(fù)合碟形彈簧組(圖5)
特點(diǎn)是變形較小，承載較大，適于復(fù)雜鍛件。
P=n×p(10)
F=i×f(11)
Ho=i×[H (n-1)×s](12)
考慮摩擦?xí)r，按載荷的2%～3%計(jì)。
圖5復(fù)合組合方式
圖5復(fù)合組合方式
四、碟形彈簧的設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)步驟
(1)確定開模力。
(2)考慮模具尺寸和彈簧承載能力，確定彈簧組合形式、組數(shù)和每組負(fù)荷。
(3)選擇C=D/d(外/內(nèi)直徑)值：取值范圍2～3.5。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取2。初步確定外徑D后，通過C值在文獻(xiàn)[2]中表14-1中查系數(shù)α、β、γ值。
(4)選擇h/s(h-極限變形量)值：取值范圍0.6～1.3。太小不能實(shí)現(xiàn)行程需要，太大碟形彈簧性能會(huì)有變異(翻轉(zhuǎn))，引起特性曲線的突然改變。
(5)選擇fmax/h值：取值范圍0.6～0.75。太小不能實(shí)現(xiàn)行程需要。
(6)選擇材料：65Si2MnWA，σs=1700MPa。
(7)計(jì)算厚度s：由動(dòng)載荷情況下的強(qiáng)度校核公式σⅡ、σⅢ反算s，取其小者。并由h/s、fmax/h計(jì)算h和fmax。
(8)由文獻(xiàn)[2]中式(14—18)計(jì)算在fmax情況下，該碟形彈簧在強(qiáng)度許可范圍內(nèi)的最大承載力p。
(9)確定每疊碟片個(gè)數(shù)：n=P/p(13)
確定每組疊數(shù)：i=F/fmax(14)
(10)確定每組高度：Ho=i×[H (n-1)×s]
(11)從輸出數(shù)據(jù)中選擇合適者作為結(jié)果。
以上計(jì)算可以通過設(shè)計(jì)短小計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成。
2.設(shè)計(jì)實(shí)例
圖6是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的內(nèi)星輪零件，采用碟形彈簧閉式鍛造工藝。設(shè)9.5mm處為分模面，下部型腔無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在上模裝碟形彈簧。設(shè)坯料為?φ36.5mm×40mm，行程同為24.1mm，總擠壓力為2600KN。碟形彈簧基本參數(shù)為：D=110mmd=32.4mmfmax=4.1mmf/h=0.7p=65.1KNH=10.8mm。凸凹模尺寸有兩種設(shè)計(jì)方案：
圖6內(nèi)星輪零件簡(jiǎn)圖
(1)下模在B處分凸凹模，φ36.5mm為凸模直徑，則坯料變形力為1250KN，分模力為1350KN，碟簧(n,i)=(6,6),Ho=211.8mm;
(2)下模在A處分凸凹模，僅側(cè)鼓投影面積為凹模承載面積，凸模作成鑲塊式，則坯料變形力為2100KN，分模力為500KN，碟簧(n,i)=(2，6)，Ho=94.1mm。
不難看出，方案(1)模具較為簡(jiǎn)單，但碟形彈簧承載較大，尺寸大，工作空間緊張。方案(2)模具較為復(fù)雜，而彈簧負(fù)載小，尺寸減小很多，性能較穩(wěn)定。如果零件批量較大，方案(2)是較優(yōu)的。
碟形彈簧的設(shè)計(jì)與模具尺寸選擇關(guān)系密切。合理地選擇分模面、凸模最大投影面積等參數(shù)將使碟形彈簧的設(shè)計(jì)最優(yōu)化。
五、結(jié)束語(yǔ)
碟形彈簧的使用可以較為簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)模具工藝，但在設(shè)計(jì)與使用中要注意以下幾點(diǎn)：
(1)碟形彈簧承載能力較剛性結(jié)構(gòu)與液壓結(jié)構(gòu)為小，故適用于小截面制件的制造。
(2)碟形彈簧在動(dòng)載作用下，易產(chǎn)生塑性變形，性能穩(wěn)定性較剛性結(jié)構(gòu)與液壓結(jié)構(gòu)差，故適用于小批量制件或精度要求不高制件的制造。
(3)碟形彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)與凸、凹模設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系。在盡可能的情況下，增加坯料變形力(增大模具剛性結(jié)構(gòu)投影面積)，減小模具浮動(dòng)部分的面積，從而減小碟形彈簧承載。這對(duì)減小碟形彈簧尺寸有較明顯效果。
(4)因壓力機(jī)閉合高度有限，應(yīng)根據(jù)工作臺(tái)面尺寸選取大且高度小的碟形彈簧組合。
(5)碟形彈簧的承載實(shí)現(xiàn)與行程實(shí)現(xiàn)應(yīng)一致，理論上最大變形時(shí)的承載能力與實(shí)際許可變形時(shí)的承載能力，兩者是不一致的。
(6)強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)用實(shí)際最大變形量fmax，而不是預(yù)壓變形量;
(7)獲得碟形彈簧參數(shù)后，還應(yīng)與實(shí)測(cè)(或計(jì)算機(jī)模擬)所得張模力曲線相比較，以期在變形的各個(gè)階段都能實(shí)現(xiàn)封閉。
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