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碟形彈簧在浮動精鍛模中是如何應(yīng)用的？浮動精鍛模上的碟形彈簧設(shè)計發(fā)布者：廈門力常彈簧有限公司 發(fā)布時間：2019-05-05 19:42
大家都知道，鍛造是機械制造的基礎(chǔ)技術(shù)，隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，模鍛件的應(yīng)用越來越廣泛，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。對于浮動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看看碟形彈簧在浮動精鍛模中是如何應(yīng)用的吧！
國內(nèi)目前雙動壓力機較少，必須改造模具以實現(xiàn)浮動模具工藝，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為單個碟片承載;H為單個碟片高度;n為每疊碟片個數(shù);F為碟片組總變形量，即行程;f為單個碟片變形量;s為單個碟片厚度;i為每組彈簧疊數(shù);Ho為碟片組高度。
1.對合碟形彈簧組(圖3)
特點是變形大，承載小，適于長軸類鍛件。
P=p(4)
F=n×f(5)
Ho=n×H(6)
圖3對合組合方式
2.疊合碟形彈簧組(圖4)
特點是變形小，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。
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
1.設(shè)計步驟
(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。太小不能實現(xiàn)行程需要，太大碟形彈簧性能會有變異(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。太小不能實現(xiàn)行程需要。
(6)選擇材料：65Si2MnWA，σs=1700MPa。
(7)計算厚度s：由動載荷情況下的強度校核公式σⅡ、σⅢ反算s，取其小者。并由h/s、fmax/h計算h和fmax。
(8)由文獻(xiàn)[2]中式(14—18)計算在fmax情況下，該碟形彈簧在強度許可范圍內(nèi)的最大承載力p。
(9)確定每疊碟片個數(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。
以上計算可以通過設(shè)計短小計算機程序來完成。
2.設(shè)計實例
圖6是汽車傳動系統(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，下部型腔無相對運動，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)計方案：
圖6內(nèi)星輪零件簡圖
(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)計最優(yōu)化。
五、結(jié)束語
碟形彈簧的使用可以較為簡單地實現(xiàn)浮動模具工藝，但在設(shè)計與使用中要注意以下幾點：
(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)計應(yīng)與凸、凹模設(shè)計緊密聯(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)，減小模具浮動部分的面積，從而減小碟形彈簧承載。這對減小碟形彈簧尺寸有較明顯效果。
(4)因壓力機閉合高度有限，應(yīng)根據(jù)工作臺面尺寸選取大且高度小的碟形彈簧組合。
(5)碟形彈簧的承載實現(xiàn)與行程實現(xiàn)應(yīng)一致，理論上最大變形時的承載能力與實際許可變形時的承載能力，兩者是不一致的。
(6)強度校核時，應(yīng)用實際最大變形量fmax，而不是預(yù)壓變形量;
(7)獲得碟形彈簧參數(shù)后，還應(yīng)與實測(或計算機模擬)所得張模力曲線相比較，以期在變形的各個階段都能實現(xiàn)封閉。
以上就是廈門力常彈簧有限公司給大家整理“碟形彈簧在浮動精鍛模中是如何應(yīng)用的？浮動精鍛模上的碟形彈簧設(shè)計”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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國內(nèi)目前雙動壓力機較少，必須改造模具以實現(xiàn)浮動模具工藝，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為單個碟片承載;H為單個碟片高度;n為每疊碟片個數(shù);F為碟片組總變形量，即行程;f為單個碟片變形量;s為單個碟片厚度;i為每組彈簧疊數(shù);Ho為碟片組高度。
1.對合碟形彈簧組(圖3)
特點是變形大，承載小，適于長軸類鍛件。
P=p(4)
F=n×f(5)
Ho=n×H(6)
圖3對合組合方式
2.疊合碟形彈簧組(圖4)
特點是變形小，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。
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
1.設(shè)計步驟
(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。太小不能實現(xiàn)行程需要，太大碟形彈簧性能會有變異(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。太小不能實現(xiàn)行程需要。
(6)選擇材料：65Si2MnWA，σs=1700MPa。
(7)計算厚度s：由動載荷情況下的強度校核公式σⅡ、σⅢ反算s，取其小者。并由h/s、fmax/h計算h和fmax。
(8)由文獻(xiàn)[2]中式(14—18)計算在fmax情況下，該碟形彈簧在強度許可范圍內(nèi)的最大承載力p。
(9)確定每疊碟片個數(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。
以上計算可以通過設(shè)計短小計算機程序來完成。
2.設(shè)計實例
圖6是汽車傳動系統(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，下部型腔無相對運動，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)計方案：
圖6內(nèi)星輪零件簡圖
(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)計最優(yōu)化。
五、結(jié)束語
碟形彈簧的使用可以較為簡單地實現(xiàn)浮動模具工藝，但在設(shè)計與使用中要注意以下幾點：
(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)計應(yīng)與凸、凹模設(shè)計緊密聯(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)，減小模具浮動部分的面積，從而減小碟形彈簧承載。這對減小碟形彈簧尺寸有較明顯效果。
(4)因壓力機閉合高度有限，應(yīng)根據(jù)工作臺面尺寸選取大且高度小的碟形彈簧組合。
(5)碟形彈簧的承載實現(xiàn)與行程實現(xiàn)應(yīng)一致，理論上最大變形時的承載能力與實際許可變形時的承載能力，兩者是不一致的。
(6)強度校核時，應(yīng)用實際最大變形量fmax，而不是預(yù)壓變形量;
(7)獲得碟形彈簧參數(shù)后，還應(yīng)與實測(或計算機模擬)所得張模力曲線相比較，以期在變形的各個階段都能實現(xiàn)封閉。
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