1、1佳能五金制品厂CHIANENG METAL MFY.,LTD弹簧设计讲座弹簧设计讲座讲师讲师:刘理彬刘理彬20022002年年1010月月2弹簧设计讲座大纲一、佳能公司简介。二、弹簧使用之材料及用途：A、SUS;B、SWC；C、SWPAB；D、其它；三、弹簧的设计资料及实例解析A、压簧设计资料（JIS B 2704）B、拉簧设计资料（JIS B 2707、2708）C、扭簧设计资料（JIS B 2709）四、弹簧的JIS B公差标准A、压簧B、拉簧五、弹簧设计的应考量事项及界限值A、镀金、银B、镀铬E、镀锌F、染黑六、三视图与一视图的位置关系及测量系统解析C、扭簧C、镀镍D、镀锡3一、佳能公
2、司简介企业形态:台商独资企业代表:廖信华资本金:6250万港币台设厂时间:1973年11月中国大陆设厂时间:1994年元月从业人员:400人(日本人二名,台籍七名)主要产品:精密弹簧、精密轴生产能力：弹簧：140，000，000PCS、轴：13，000，000PCS材料来源：日本、韩国、台湾设备数量：弹簧137台，轴120台；设备产地：日本、德国、台湾加工范围：弹簧线径0.08mm4.0mm轴外径：1.0mm42mm4一、佳能公司简介客户比例：日系66%、台系26%、其它8%主要客户：柯尼卡（Konica)理光(Ricoh）佳能（Canon)爱华（Aiwa)索尼（Sony)东芝（Toshiba
3、)摩托罗拉（Motorola）三洋（Sanyo）尼康（Nikon）注：于98年元月通过ISO9002认证，计划于2003年六月前完成ISO9002（94版与2000版）换证工作，以及QS9000认证。5二、弹簧使用之材料及其用途项目名称JIS 代码概略组成主要用途及特点单价级别JIS 标准回火温度 热后颜色项目名称JIS 代码概略组成主要用途及特点单价级别JIS 标准回火温度 热后颜色SUS302和WPB 经过冷加工可得高强度，铁路车辆、输送机螺丝、螺帽、弹簧等，耐热、耐蚀。SUS304和WPB 广为使用于不锈钢、耐热钢，又用于食品设备，一般仪学设备，原子力，耐热耐蚀。2 2碳钢线SWCSWB
4、C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)硬拉钢线，用于耐蚀性差，要求精度不高，钢性较脆，成形后要表面处理或加防锈油。低JISG3521200400之间（视线径之大小）淡茶色、茶色、青色、淡蓝色、褐色3 3琴钢线SWPASWPBC(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)、Cu(铜)耐疲劳性佳，要求精度高。一般用于电池弹簧、开关弹簧等、钢性柔韧，成形后要表面处理或加防锈油。高JISG3522200400之间（视线径之大小）同SWPA、SWPB米灰色亮白色300480之间（视线径之大小）JISG4314中C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)、Ni(镍)、Cr(铬
5、)、Mo(钼)1 1不锈钢线6二、弹簧使用之材料及其用途项目名称JIS 代码概略组成主要用途及特点单价级别JIS 标准回火温度 热后颜色4项目名称JIS 代码概略组成主要用途及特点单价级别JIS 标准回火温度 热后颜色4铍铜线C1720WBe(铍)、Mn(锰)、Ni(镍)、P(磷)Cu(铜)+Sn(锡)+P(磷)Ni(镍)+Co(钴)耐蚀性佳，于时效硬化处理前，富于展性时效硬化处理后，增加耐疲劳性，导电性时效硬化处理应加工后，可制螺丝弹簧电刷，通讯器具（表面镀银、金）。特高JISH3270150200黄色5 5磷青铜C5191WSn(锡)、Zn(锌)、P(磷)耐疲劳性，耐蚀性、耐磨耗性佳，可制
6、螺丝弹簧、扭簧、扣钮、扎电机、通讯市场适用（镀金、银）。较高JISH3270150200黄色6 6其它常需特别制做，造价昂贵。如油回火线、白铜线及其它线材，不常用，适用于航天科技。镀镍线等同SWC+Ni。7三、弹簧设计资料三、弹簧设计资料记号单位记号名称 单位记号名称 单位记号单位记号名称 单位记号名称 单位dmmk弹簧定数kgf/mm a1 腕长(作动点)mmDmm应力修正kgf/mm a2 腕长(固定点)mmNa变量mmE弹性系数kgf/mmLmmPi初张力kgfSUS 19,000kgf/mmMmmK应力修正系数-SWP 21,000kgf/mm密着长名称名称材料直径弹簧平均径有效圈数自
7、由长8三、弹簧设计资料三、弹簧设计资料记号单位记号名称 单位记号名称 单位记号单位记号名称 单位记号名称 单位Gkgf/mm2e弹簧指数D/d-kTd弹簧定数kgfmm/degSUS7000 kgf/mm2L 0自由长mm弯曲应力kgf/mmSWPA、Ba自由角P点作动点-SUWCd使用的角(变量)P0点固定点-PkgfR荷 重作用半径mmkb弯曲修正系数-横弹性系数弹簧荷重kgf/mm28000名称名称9三、弹簧设计资料三、弹簧设计资料Gd48D3Na8DPd3 K弹簧定数K=压缩弹簧弯曲应力=荷重P=K K=4C-14C-4+0.615C(无研磨)（安全确认）安全角（间隔角）14 度以下弹
8、簧指数413扭转应力容许限界以下第1荷重（A）0.8L以下第2荷重（B）1.2M以上(研磨)10三、弹簧设计资料三、弹簧设计资料P=k+PiPi=d4G800D2荷重引张弹簧初张力Gd48D3NaK =8DPd3弹簧定数=L0 =d(N+1)+2.2(D-d)k弯曲应力自由长（安全确认）扭转应力容许限界以下弯曲应力容许限界以下初张力的减少（最大引张时）11三、弹簧设计资料三、弹簧设计资料(臂长度的场合)弹簧定数不清荷重弯曲应力(安全确认)弯曲应力容许限界以下kTd=Ed43667DN+389(a1+a2)P=RkTdd=Edd360DN=32PRd3 kbkb=4C2 C-14C(C-1)扭力
9、弹簧12日本JIS B 27042709摘要弹簧特性的许容差表3-7冷间成形压缩线圈弹簧的寸法及弹簧的特性许容差。项目许容差或范围（a）有指定的弹簧特性时要做为参考值.（b）没指定弹簧特性时要参考次表.自由高度等级1 级2 级3 级4以上 8以下1.0%最小0.2mm2.0%最小0.5mm3.0%最小0.7mm8以上15以下1.5%最小0.5mm3.0%最小0.7mm4.0%最小0.8mm15以上 22以下2.0%最小0.6mm4.0%最小0.8mm6.0%最小1.0mmD/d13日本JIS B 27042709摘要线圈直径是内径或外径的选那一方规定,其数值是按照如下表线圈直径D/d1 级2
10、级3 级4以上8以下1.0%最小0.15mm1.5%最小0.20mm2.5%最小0.40mm8以上15以下1.5%最小0.20mm2.0%最小0.30mm3.0%最小0.50mm15以上 22以下2.0%最小0.30mm3.0%最小0.50mm4.0%最小0.70mm等级14日本JIS B 27042709摘要a）总卷数(a)有指定的弹簧特性时要做为参考值.（b）没指定弹簧特性时要参考次表(20T以下，1/4T).进行端面研削弹簧的线圈外侧面面的倾斜许容限度如下表：1 级2 级3 级线 圈 外 侧 面的倾斜0.05H。(1.15)0.05H。(2.9)0.08H。(4.6)：H。：自由高度括弧
11、内的倾斜角度15日本JIS B 27042709摘要弹簧特性指定弹簧特性是要把指定高度时的荷重指定,但是需要弹簧定数时,也可以指定这个公差.指定长度的荷重有效圈数1 级2 级3 级3以上 10以下5%10%15%10以上4%8%12%等级定高度时的荷重是这时的垂度是规定于试验荷重时的垂度2080%之间.16日本JIS B 27042709摘要等级1 级2 级3 级3以上 10以下5%10%15%10以上4%8%12%有效圈数弹簧定数弹簧定数是在於试验荷重时的垂度3070%之间的2个荷重点,按照荷重的差和垂度的差来规定.17日本JIS B 27042709摘要3-8冷间成形引张线圈弹簧的寸法及弹
12、簧的特性许容差.自由高度项目许容差或范围a)有弹簧特性的指定时自由高度要做为参考值。b)没有弹簧特性指定时自由长许容差是按照如下表.等级1 级2 级3 级4以上8以下1.0%最小0.2mm2.0%最小0.5mm3.0%最小0.7mm8以上15以下1.5%最小0.5mm3.0%最小0.7mm4.0%最小0.8mm15以上 22以下2.0%最小0.6mm4.0%最小0.8mm6.0%最小1.0mmD/d18日本JIS B 27042709摘要线圈直径的许容差是用外径来规定,其数值是按照如下表线圈直径等级1 级2 级3 级4以上 8以下1.0%最小0.15mm1.5%最小0.20mm2.5%最小0.
13、40mm8以上 15以下1.5%最小0.20mm2.0%最小0.30mm3.0%最小0.50mm15以上 22以下2.0%最小0.30mm3.0%最小0.50mm4.0%最小0.70mmD/d总卷数及钩环总卷数是原则上做为参考值，钩环的对向角、偏中心、倒、突出的许容差是依从于收付当事者间的协商.19日本JIS B 27042709摘要一般设计参照下表：对向角1 级2 级3 级10T以下D/d815202510T-25T8D/d1525303525T-40T15D/d15303540等级圈数D/d当：指数（D/d）大于15时，圈数超过40T，双方协商，但最小角度不小于40.20日本JIS B 2
14、7042709摘要指定长度的荷重指定弹簧特性弹簧特性是指定于指定长度时的荷重，但是特别需要弹簧定数时也可以指定.对于有效卷数3以上的弹簧，指定长度时的许容差是如下：(初张力)+(指定长度时的荷重-初张力),在这里(初张力的平衡度)和(对于垂度荷重的平衡度)是依各如下表等级1级2级3级0.100.150.200.050.10.1521日本JIS B 27042709摘要指定长度时的荷重是,规定于其试验时的垂度是试验时的垂度2080%之间,但是指定长度时的垂度是做为4mm.弹簧定数等级1 级2 级3 级3以上10以下5%10%15%10以上4%8%12%有效圈数弹簧定数是在於试验荷重时的垂度307
15、0%之间的2个荷重点,按照荷重的差和垂度的差和垂度来规定.22日本JIS B 27042709摘要-3扭线圈弹簧1）弹簧的形状簧的端末形状是依安装方法、安装地方而需要特殊的形状，也非常复杂里的图3-33-5形状的形状大致区分3-3基本形状a)短的钩环(b)折角(c)直线起23日本JIS B 27042709摘要图3-4 基本形状（a）直线段(b)1段弯曲(c)工段弯曲(d)钩环24日本JIS B 27042709摘要图3-5 双扭簧2)尺寸及弹簧特性2.1)许容差的等级尺寸及弹簧特性的许容差等级是,1级,2级,3级,这等级是每各项目应于各种各样的需要而独立选定,但没有特别需要的许容差是不指定.
16、(2.2)尺寸及允许差，弹簧的尺寸是依从指定，尺寸许容差是依从如下.25日本JIS B 27042709摘要（1）杆的自由角度，有弹簧特性的指定时，杆的自由角度是做为参考值，没有弹簧特性的指定时杆的自由角度许容差是依表3-9表3-9 杆的自由角度的许容差等级1233以下810153以上 10以下10152010以上 20以下15203020以上 30以下203040卷数备注：这个值的适用于D/d 4以上，22以下.26日本JIS B 27042709摘要(2)线圈直径,线圈直径的许容差是,应于弹簧的用途而内径或外径的那一方来规定.其数值是依表3-10.表3-10 线圈直径的许容差等级1234以
17、上 8以下1.0%,最小0.15mm1.5%,最小0.2mm2.5%,最小4.0mm8以上 15以下1.5%,最小0.2mm2.0%,最小0.3mm3.0%,最小0.5mm15以上 22以下2.0%,最小0.3mm3.0%,最小0.5mm4.0%,最小0.7mmD/d:(1)许容差是有需要时可以取单方面,这时把表中的许容差范围取一方.(2)线圈部的长度,线圈部的长度许容差是,依表3-11,但是不适用于卷粘着的部品.27日本JIS B 27042709摘要表3-11 线圈部长度的许容差等级1234以上8以下1.5%,最小0.3mm3.0%,最小0.6mm5.0%,最小1.0mm8以上15以下2.
18、0%,最小0.4mm4.0%,最小0.8mm7.0%,最小1.4mm15以上 22以下3.0%,最小0.6mm6.0%,最小1.2mm9.0%,最小1.8mmD/d(4)杆部的长度杆部长度的测定是,图3-6杆部的长度L依L1来进行,其许容差是依表3-12.28日本JIS B 27042709摘要表3-12 杆部的长度 许容差等级材料直径1230.1以上0.5以下2.0%,最小0.3mm3.0%,最小0.5mm4.0%,最小1.0mm0.5以上1以下2.0%,最小0.5mm3.0%,最小0.7mm4.0%,最小1.5mm1以上2以下2.0%,最小0.7mm3.0%,最小1.0mm4.0%,最小2
19、.0mm2以上4以下2.0%,最小1.0mm3.0%,最小1.5mm4.0%,最小3.0mm4以上2.0%,最小1.5mm3.0%,最小2.0mm4.0%,最小4.0mm29日本JIS B 27042709摘要(5)杆部的弯曲角度,测定杆部弯曲角度是按照图3-7弯曲角度来进行,许容差是依表3-13.图3-7 杆部的弯曲角度图3-6 杆部的长度L及L1 表3-13 杆部弯曲角度的许容差等级123的允许差5101530五、弹簧电镀相关资料五、弹簧电镀相关资料N O简单工艺介绍镀后颜色用途镀层厚度盐雾试验标准1N O简单工艺介绍镀后颜色用途镀层厚度盐雾试验标准1除油酸洗镍底镀金烘干金色降低接触电阻，
20、耐磨耗，保真效果。0.040.06m薄1.21.5m厚24H以上2 2除油酸洗打铜底2次(碱铜、酸铜)镍底镀铬烘干天蓝色硬度高，耐磨性好，反光能力强，有较好的耐热性。铬0.5m薄15m以上厚24H以上3 3除油酸洗打镍底镀银烘干银色导电性(金属中)佳，导热率佳。镍35m银0.040.06m 连续喷8H,WKSIJL 16H(欧230标准)24H以上电解除油酸洗打铜底(必要时)镀镍(滚镀)白色防腐性佳，焊锡，导电耐磨性。35mJIS3H(连续喷雾)无电解除油酸洗镍底(镍磷合金化学分解)白色耐蚀性好(较电解)镀层均匀。35mJIS3H(连续喷雾)镀镍(Ni)4表面处理4表面处理镀金(Au)镀铬(C
21、r)镀银(Ag)31五、弹簧电镀相关资料五、弹簧电镀相关资料N O简单工艺介绍镀后颜色用途镀层厚度盐雾试验标准5N O简单工艺介绍镀后颜色用途镀层厚度盐雾试验标准5除油酸洗镍底镀锡亮白色便于焊锡，导电性一般。35m24H以上黑锌除油酸洗镀锌发黑黑色防锈(视产品要求)5m 以上2H蓝锌除油酸洗镀锌发蓝蓝色防锈(视产品要求)5m 以上2H五彩锌除油酸洗镀锌发五彩五彩(赤橙黄绿青)防锈(视产品要求)5m 以上2H白锌除油酸洗镀锌烘干白色防锈(视产品要求)5m 以上2H7 7除油酸洗染黑(片碱同亚销酸钠)黑色较精密，对尺寸有较小影响，防锈。12m一般不做,常温保持一年(上油情形下)。6 6 中性盐雾试验标准：浓度3%、5%、20%(氯化钠)、PH值6.57.2之间，温度95%，降雾每12ml/H/80cm2，喷嘴压力0.81.4Kg，放置垂直挂或斜1530，不可直接喷在工件上。表面处理表面处理镀锡(Sn)染黑镀锌(Zn)32五、弹簧设计应考量事项五、弹簧设计应考量事项33五、弹簧设计应考量事项五、弹簧设计应考量事项34五、弹簧设计应考量事项五、弹簧设计应考量事项35六、弹簧设计资料六、弹簧设计资料36六、弹簧设计资料六、弹簧设计资料37请多多指教!
