盡管尋找最佳設(shè)計(jì)方案并非易事,但了解哪些方案可供選擇可以大大降低此事的難度。Smalley 推出的波簧就是一種可選方案。波簧是一種壓縮彈簧,可在不影響安裝、形狀或功能的前提下,有效緩解組件的空間狹窄問(wèn)題。
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那么,什么是波簧呢?
我們先從彈簧的定義開(kāi)始講起。對(duì)大多數(shù)人而言,彈簧并不是一種陌生的事物。它們幾乎無(wú)處不在 - 無(wú)論是供您休息的床榻、汽車加油泵還是在火星探測(cè)器上,都遍布著它們的身影。如果擰開(kāi)墨水筆,您會(huì)發(fā)現(xiàn)里面放著一個(gè)彈簧,它可以在您施力書寫時(shí)上下推動(dòng)柱塞體和筆尖。
彈簧主要分為三種類型:壓縮彈簧、拉伸彈簧和扭力彈簧。我們今天要重點(diǎn)講述的是壓縮彈簧。波簧是一種由扁平金屬絲制成的壓縮彈簧,每層彈簧均呈現(xiàn)出多個(gè)波浪形狀 - 這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的圓線螺旋彈簧有所不同。
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波簧的工作原理是什么?
和介紹傳統(tǒng)的螺旋彈簧一樣,我們先從波簧的自由高度開(kāi)始說(shuō)起。自由高度指的是彈簧未施加負(fù)荷時(shí)的自然高度,在下圖中以 H 表示。工作高度(以 WH 表示)是指彈簧受到指定負(fù)荷壓縮時(shí)的高度。波簧在受到壓縮的同時(shí)會(huì)輸出負(fù)荷,直至達(dá)到工作高度為止。一旦彈簧達(dá)到工作高度,即表示已達(dá)到指定負(fù)荷。
下方的彈力變形曲線很好地呈現(xiàn)了這一概念。假設(shè)您的應(yīng)用有 2 個(gè)負(fù)荷需要量,分別是 20 lb 和 28 lb。第一個(gè)負(fù)荷以 0.08 in 的工作高度輸出,如曲線上最左邊的藍(lán)色“x”所示。而 28 lb 的負(fù)荷需要量則以 0.06 in 的工作高度輸出。
現(xiàn)在我們從目錄中選出一個(gè)零件編號(hào) C100-M1。該零件的自由高度為 0.250 in,工作高度為 0.087 in。在此工作高度下,Crest-to-Crest 對(duì)頂波簧的輸出負(fù)荷為 18 lb。一旦超出此工作高度,彈簧可能會(huì)變形,從而使彈簧力變得無(wú)法預(yù)測(cè)。
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波簧是如何制成的?
現(xiàn)在您已經(jīng)基本了解了波簧的含義及其工作原理,接下來(lái)我們將介紹波簧的制造工藝。邊緣卷繞(即我們的“無(wú)模具成本”制造工藝)是唯一一種深受我們信任的、能夠通過(guò)精確而靈活的解決方案滿足您對(duì)波簧需求的工藝。
該工藝的第一步是采用冷加工方法將圓線軋制成扁平狀。冷軋可以使金屬晶粒拉長(zhǎng)并鎖固在一起,從而提高材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
冷軋后,對(duì)扁線的邊緣進(jìn)行卷繞,以形成“波峰”對(duì)頂結(jié)構(gòu)。
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晶粒的朝向?qū)⒏S卷繞方向,因此其彈簧性能要優(yōu)于采用沖壓成型的、晶粒僅朝一個(gè)方向排列的彈簧。此工藝中融入了圓形晶粒冶金過(guò)程,從而使我們的零件具有更好的彈簧性能。
邊緣卷繞是一種兼具靈活性和經(jīng)濟(jì)性的工藝,使我們能夠在不使用模具的情況下定制各種設(shè)計(jì)方案,且?guī)缀醪粫?huì)產(chǎn)生材料浪費(fèi)。也就是說(shuō),我們可以在整個(gè)工藝的任何階段輕松融入設(shè)計(jì)方案變更內(nèi)容。無(wú)論是制作樣件還是量產(chǎn),這種工藝都能夠帶給您極佳的時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。
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是否存在不同類型的波簧?
波簧主要分為 5 種類型,即 Crest-to-Crest 對(duì)頂波簧、缺口型和搭口型單層波簧、層疊 Spirawave?斯派威波簧、Wavo?波簧以及 線性波簧。盡管所有波簧均立足于“波浪”型設(shè)計(jì),但它們所具備的能夠左右彈簧負(fù)荷下性能的特性各不相同。
具體用例請(qǐng)參見(jiàn)下表。
哪些材料適用于波簧?
波簧可采用多種材料進(jìn)行制造,但隨時(shí)可投入生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)材料波簧是采用碳鋼和 17-7 不銹鋼制成的。材料選擇很大程度上要取決于波簧所面對(duì)的環(huán)境類型。Inconel X-750、A286 和埃爾吉洛伊非磁性合金等特殊合金可在極端環(huán)境下使用。
波簧的應(yīng)用范圍是什么?
我們能夠?yàn)楦鱾€(gè)行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)解決方案,其中包括不同尺寸、不同負(fù)載情況以及特殊材料制成的產(chǎn)品,可全方位滿足您的獨(dú)特應(yīng)用需求。我們已經(jīng)設(shè)計(jì)推出了數(shù)千種值得信賴的波簧應(yīng)用產(chǎn)品;小至手腕上的智能手表、廚房里的咖啡壺等一些日用消費(fèi)品,大到地表以下的油井甚至火星,都有我們的波簧在默默貢獻(xiàn)著力量。
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