摘要
本文主要通過研制、實(shí)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)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(jì)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(yùn)用和普及,這一階段國際上有三個(gè)突出的特點(diǎn):(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?dú)鈴椈砷_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(gè)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(shí)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(shí)的模具設(shè)計(jì)人員,在設(shè)計(jì)時(shí),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(jià)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?dú)鈴椈珊偷螐椈稍诓煌愋偷哪>咧芯袘?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?dú)鈴椈扇栽谛∨吭囉秒A段,看來是有一定的市場,但若從彈簧靜、動(dòng)態(tài)特性,使用維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性方面綜合評價(jià)其應(yīng)用前景,尚有待實(shí)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(huì)繼續(xù)下降。②異形截面彈簧直徑大于Ф10范圍內(nèi)的將會(huì)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn),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?dú)鈴椈珊偷螐椈?,在模具上的?yīng)用前景尚有待實(shí)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(huì)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(jì)上,將會(huì)突破靜力強(qiáng)度設(shè)計(jì),而安全壽命設(shè)計(jì)和損傷容限設(shè)計(jì)將會(huì)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(shí)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(diǎn)六千多個(gè)(不包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個(gè)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(jì)算,每年約有四千多萬元。從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)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(jí)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(jì)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(fèi)用支出(含彈簧備件費(fèi))。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(dòng)密集形產(chǎn)品,價(jià)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(diǎn)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(gè)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)?,F(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(jì)劃,下達(dá)有關(guān)彈簧加工設(shè)備定點(diǎn)廠實(shí)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(diǎn)扶植一些有條件發(fā)展的制造廠,增加開發(fā)經(jīng)費(fèi),開發(fā)模具彈簧設(shè)計(jì)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?dú)鈴椈蓜t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?huì)給企業(yè)帶來不必要的損失。