最佳弹簧设计Advanced spring design

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用4个冷卷弹簧来代替上述的热卷弹簧，必须用18mm的线径才能尽量减少弹簧个数，而且材料要用最好的。

用线径18mm的油淬火回火弹簧钢丝，TDSiCr-C，自由长度330、外径105、有效圈数8.159、总圈数10.159、弹簧重量5.6kg

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预计将来新的油淬火回火弹簧钢丝标准，线径必将进一步增大，目前最大线径是18mm，逐步增加到19、20、21、22mm，这是技术进步的必然趋势，因为，冷卷弹簧的品质比热卷弹簧实在是好太多了，而且材料利用率也能够大幅度提高！

下面就是2017版标准中增加的内容，见红框

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用油淬火回火超高强度弹簧钢丝，代替热卷弹簧钢丝，由于许用剪切应力从815MPa增加到了1050MPa，所以弹簧重量就几乎能够减轻50%，那么弹簧成本能够降低多少呢？

根据实际弹簧加工厂的核算，其实2种弹簧的单位重量成本几乎是相同的，不计表面处理的话，都是13~14元/公斤，那么很显然，冷卷弹簧几乎能够比热卷弹簧降低一半的成本！！！

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设想的用钢管来卷制弹簧，从而充分利用材料，理论上可行但是实际上很难实现，理由如下：

1、弹簧用的线材对于线径的公差非常敏感，也就是要求外径很精密。而且，线材表面质量也是要求很高的，最好没有缺陷，这样的话就要采用冷拔无缝钢管。目前，经询问无缝钢管厂家，确实可以用60Si2Mn或者60Si2CrV等弹簧钢为原料，加工制作出无缝钢管，但是，由于无缝钢管的制作本身就是高附加值的产业，导致钢管的价格较高，今天的报价是9850元每吨（TDSiCr-C油淬火回火线材，线径18mm，单价是10000每吨），显然这个价格远高于弹簧用热轧线材的通常价格；

2、钢管不能达到冷拉强化线材的强度等级，也无法达到油淬火回火钢丝的强度等级，换句话说，钢管卷制弹簧以后，还是要进行淬火回火热处理，从而导致弹簧总成本降低不明显；

3、要达到实心线材同样的应力水平，那么势必要增加钢管外径，在这种情况下，难以设计出合适的弹簧参数————主要是弹簧的自由高度以及压并高度等参数。

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油淬火回火弹簧钢丝的线径精度，远比热轧弹簧盘条的高多了。

GBT 1222-2016 弹簧钢.pdf (1.72 MB, 下载次数: 1)

2023-9-14 15:45 上传

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以18毫米线径为例，热轧盘条线径公差±0.25mm，而油淬火回火弹簧钢丝线径公差为±0.09mm

而且，线材表面质量也是差距巨大，油淬火回火钢丝表面剥皮、探伤，表面不得有全脱碳层、部分脱碳层允许深度不得大于1.0%d，且任何情况下不大于0.15mm

而热卷弹簧呢，卷之前加热到奥氏体，很多又要二次重新加热淬火，这些都导致钢丝表面出现一定程度的全脱碳层！采用退火磨光处理的所谓银亮钢丝，虽不允许全脱碳层存在，但是其部分脱碳层深度允差0.1+0.5%d，且不大于0.3mm


由此可见，热卷弹簧的品质是远远低于冷卷弹簧的，尤其是脱碳层、晶粒度这两个指标都是属于弹簧的A类缺陷，也就是最重要的质量指标......

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试了一下Kisssoft的弹簧模块，发现不怎么好用




计算结果也很不相同

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又试了一下Mitcalc的弹簧模块，发现更难使用，线径都没法自行选择。





设计出的线径根本就没有38mm的，而材料应力数值又难以更改

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说白了，提高设计应力的主要目的是极大地降低成本！！！