彈簧歷史
像大多數其他的基本機制，金屬彈簧存在已久的青銅時代。雖然是金屬，木材被用作一個靈活的弓弩和軍事彈射器的結構預制構件。在文藝復興時期的，精確的掛鐘，致使精密彈簧第一次成為必然。十四世紀見到了發(fā)展的革命性天文導航的精確的時鐘。世界的探求和征服美洲殖民大國繼續(xù)提供動力的掛鐘匠“科學與藝術。火器的另一個領域，促使彈簧開發(fā)。十八世紀的工業(yè)革命將至之際，提出了要大，確切，廉價的彈簧。鑒于掛鐘匠'彈簧常常手工制造，彈簧大規(guī)模生產材質為琴鋼線或則類似的材料。先進的制造方式，使的彈簧是無處不在的。計算機控制線和板料折邊機容許自定義彈簧的加工，其實這是一種專用機械。彈簧只是個蓄能器，它有貯存能量的功能，但不能漸漸地把能量釋[1]
彈簧壓簧拉簧扭簧管卡塔簧(14張)
放下來，要實現漸漸釋放這一功能應當靠“彈簧+大傳動比機構”實現，常見于機械表。彈簧很早很早之前就有應用了，唐代的弓和弩就是兩種廣義上的彈簧。彈簧的發(fā)明家嚴格意義上應當是美國科學家胡克(），盡管那時螺旋壓縮彈簧早已出現并廣泛使用，但胡克提出了“胡克定律”——彈簧的伸長量與所受的力的大小成反比，正是按照這一原理，1776年，使用螺旋壓縮彈簧的彈簧秤問世。不久，按照這一原理制做的特供掛鐘使用的彈簧也被胡克本人發(fā)明下來。而符合“胡克定律”的彈簧才是真正意義上的彈簧。碟形彈簧是日本人貝勒維爾發(fā)明的錐形彈簧彈力計算公式，是用金屬板料或鍛壓鑄件而成的截錐形截面的螺母式彈簧。在近代工業(yè)出現以后，不僅碟形彈簧之外還出現了氣彈簧、橡膠彈簧、渦卷彈簧、模具彈簧、不銹鋼彈簧、空氣彈簧、記憶合金彈簧等新型彈簧。[1]
行業(yè)格局
對于彈簧行業(yè)來說，常年以來產生了低檔普通彈簧供過分求，高端產品（高硬度、高撓度、異性件、特種材料）供不應求的被動形勢。我國彈簧行業(yè)的產值已漸趨飽和，據專家統(tǒng)計我國彈簧年生產量已達40億件，各種彈簧產品共有21個大類，1600多個品種，主要有氣門彈簧、懸架彈簧、膜片彈簧、減震彈簧、液壓彈簧、油泵彈簧、碟形彈簧、高溫彈簧、卡簧、拉簧、扭簧、壓簧、渦卷簧以及異性彈簧等。彈簧行業(yè)在“八五”、“九五”期間發(fā)展是比較快的，尤其是北京、天津、廣州、山東、長春、重慶等地區(qū)發(fā)展較快，其他地區(qū)也有不同程度的發(fā)展，總的來說比其他行業(yè)要好一些。車輛、摩托車、助動車、內燃機、電氣、儀器等還要發(fā)展，這種行業(yè)的發(fā)展將會帶動彈簧行業(yè)的發(fā)展。面對宏觀經濟形勢，行業(yè)常年積累產生的產品質量低、組織結構松散、開發(fā)能力弱的矛盾進一步突出，從深層次挖掘，主要是市場、體制和機制方面的問題產業(yè)洞察研究員覺得，隨著國民經濟由買方市場向賣方市場的轉變，一些深層次的矛盾，尤其是多年來積累上去的結構性矛盾愈發(fā)突出。當前產業(yè)結構不合理表現為：部份行業(yè)生產能力短缺，產品結構不合理；技術結構不合理，主要產業(yè)武器水平低；企業(yè)組織規(guī)模小而散，欠缺競爭實力和優(yōu)勢，區(qū)域結構趨同，無法彰顯比較優(yōu)勢和協(xié)作效益。[1]
發(fā)展
彈簧行業(yè)在整個制造業(yè)當中其實是一個小行業(yè)，但其所起到的作用是絕對不可高估的。國家的工業(yè)制造業(yè)、汽車工業(yè)要推動發(fā)展，而作為基礎件、零部件之一的彈簧行業(yè)就愈加須要有一個發(fā)展的超前期，能夠適應國家整個工業(yè)的快速發(fā)展。另外，彈簧產品規(guī)模品種的擴大、質量水平的提升也是機械設備更新?lián)Q代的須要和配套主機性能提升的須要，為此，整個國家工業(yè)的發(fā)展，彈簧產品是起到重要作用的。日用具業(yè)及五金業(yè)，包括點火機、玩具、鎖具、門合頁、健身器、床墊、沙發(fā)等等，就數目而言，對彈簧需求量最大錐形彈簧彈力計算公式，數以百億件，技術要求不高，價錢十分低，通常由分散在全省各地的小彈簧廠生產，它們在成本上有獨到的優(yōu)勢，大彈簧廠無法和她們競爭。因此也不時引起新彈簧企業(yè)誕生，在未來，市場需求會以每年7%~10%的速率下降。中國加入WTO以后，日用五金產品出口量顯著下降，彈簧需求急劇帶動，但遭到國際市場需求量、貿易壁壘的影響，國際市場有其不確定的一面。[1]
彈力公式
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F=kx，F為彈力，k為勁度系數（或執(zhí)拗系數），x為彈簧拉長（或壓短）的寬度。例1：用5N力拉勁度系數為100N/m的彈簧，則彈簧被拉長5cm例2：一彈簧受大小為10N的拉力時，總長為7cm，受大小為20N的拉力時，總長為9cm，求原長和伸長3cm時受力大小？[1]
結構分類
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按受力性質，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧，按形狀可分為碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、螺旋彈簧、截錐渦卷彈簧以及扭桿彈簧等，按制做過程可以分為冷卷彈簧和鋼坯彈簧。普通圓錐彈簧因為制造簡單，且可依據受載情況制成各類型式，結構簡單，故應用最廣。彈簧的制造材料通常來說應具有高的彈性極限、疲勞極限、沖擊硬度及良好的熱處理性能等，常用的有碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼以及銅合金、鎳合金和橡膠等。彈簧的制造方式有冷卷法和鋼坯法。彈簧絲半徑大于8毫米的通常用冷卷法，小于8毫米的用鋼坯法。有些彈簧在制成后還要進行強壓或噴砂處理，可提升彈簧的承載能力。[1]
彈簧可以分為以下6類：
1、扭轉彈簧，是承受扭轉變型的彈簧，它的工作部份也是密繞成螺旋形。扭轉彈簧端部結構是加工成各類形狀的扭臂，而不是勾環(huán)。力矩彈簧借助杠桿原理，通過對材質厚實、韌度較大的彈性材料扭曲或旋轉，使之具有極大的機械能。2、拉伸彈簧是承受軸向拉力的螺旋彈簧。在不承受負荷時，拉伸彈簧的圈與圈之間通常都是并緊的沒有間隙。3、壓縮彈簧是承受軸向壓力的螺旋彈簧，它所用的材料截面多為方形，也有用圓形和多股鋼縈卷制的，彈簧通常為等節(jié)距的，壓縮彈簧的形狀有：圓錐形、圓錐形、中凸形和中凹形和少量的非方形等，壓縮彈簧的圈與圈之間會有一定的間隙，當遭到外荷載的時侯彈簧收縮變型，存儲變型能。4、漸進型彈簧，這些彈簧采用了粗細、疏密不一致的設計，用處是在受壓不大時可以通過彈性系數較低的部份吸收橋面的起伏，保證搭乘舒適感，當壓力減小到一定程度后較粗部份的彈簧起到支撐車身的作用，而這些彈簧的缺點是操控體會不直接，精確度較差。5、線性彈簧，線性彈簧從上至下的粗細、疏密不變，彈性系數為固定值。這些設計的彈簧可以使汽車獲得愈發(fā)穩(wěn)定和線性的動態(tài)反應，有利于駕駛者更好的控制汽車，多用于性能取向的加裝車與競技性汽車，益處其實是舒適性遭到影響。6、短彈簧短彈簧相比原廠彈簧要短一些，但是愈發(fā)的[1]
空氣彈簧
健壯，安裝短彈簧，才能有效減低車身重心，減輕過彎時形成的側傾，使過彎愈發(fā)穩(wěn)定、順暢，提高汽車彎道操控性。而原廠避震器的減振設定偏向舒適，所以短彈簧和原廠避震器在配合上不是很穩(wěn)定，它不能否有效的抑制短彈簧的回彈和壓縮，行駛在顛簸橋面時，會有一種不適的跳躍感，長此往年，避震器的壽命會大大縮短，并且還有可能出現漏氣的情況。其實以上這種狀況都是相對而言，日常行駛的話不會有如此嚴重的損毀，并且盡量不要激烈駕駛，雖然原廠避震器承受不了高負荷的壓力。[1]
扭矩彈簧
力矩彈簧（扭簧）借助杠桿的原理，通過對材質柔
扭簧
軟、韌度較大的彈性材料的扭曲或旋轉，使之具有極大的機械能。是承受扭轉變型的彈簧，它的工作部份也是各圈或是緊密圍繞或是分開圍繞。扭轉彈簧的端部結構是加工成各類形狀的扭臂，由單扭至雙扭，乃至各類扭桿之變型，得依設計成形。扭轉彈簧常用于機械中的平衡機構，在車輛、機床、電器等工業(yè)生產中廣泛應用。[1]
壓縮彈簧
壓縮彈簧（壓簧）是承受軸向壓力的螺旋彈簧，彈簧一
壓縮彈簧
般分為等節(jié)距彈簧和變節(jié)距彈簧，壓縮彈簧的形狀有：圓錐形、圓錐形、中凸形和中凹形以及少量的非方形等，壓縮彈簧的圈與圈之間有一定的間隙，當遭到外荷載時彈簧收縮變型，存儲變型能。變節(jié)距的彈簧越來越普遍，不在是只是等節(jié)距彈簧，變節(jié)距彈簧才能在不同的環(huán)境下發(fā)揮出不同的作用。[1]
碳納米彈簧
碳納米管彈簧半徑可以達上標頭米，而寬度可以達幾分米，其紡紗結構具有寬廣的應用前景，有望應用于可伸縮導體、柔性電極、微型應變傳感、超級電容器、集成電路、太陽能電板、場發(fā)射源、能量耗散纖維等領域，為制備出肉眼可見的碳納米管電子元件提供了可能，還有望應用于醫(yī)療器械，例如拉力傳感器布條等。這些新型結構還可以發(fā)展成具有多功能的碳納米管纖維復合材料加以借助。[1]
拉伸彈簧
拉伸彈簧（拉簧）是承受軸向拉力的螺旋彈簧，拉伸彈簧通常都用圓截面材料制造。在不承受負荷時，拉伸彈簧的圈與圈之間通常都是并緊的沒有間隙。借助拉伸后的回彈力(拉力）工作，用以控制機件的運動、貯蓄能量、測量力的大小等，廣泛用于機器、儀表中。其鉤的方式有側鉤拉簧，長鉤拉簧，美式鉤拉簧，德式鉤拉簧，半圓鉤拉簧，鴨嘴鉤拉簧等等，其材料有碳鋼、琴鋼、高不銹鋼、磷銅、鈹銅、油滲碳合金彈簧鋼等。[1]
空氣彈簧
空氣彈簧是在柔性密閉容器中加入壓力空氣，借助空氣的可壓縮性實
彈簧
現彈性作用的一種非金屬彈簧，可大致分為囊式和膜式兩種，空氣彈簧具有優(yōu)良的彈性特點，用在高端汽車的懸架裝置中可以大大改善汽車的平順性，因而大大提升了汽車運行的舒適性，所以空氣彈簧在車輛、鐵路機車上得到了廣泛的應用。據悉，因為空氣彈簧和普通鋼制彈簧比較有許多優(yōu)點，所以也應用于一些機械設備、精密儀器、[1]
制做工藝
制造設備
彈簧作為工業(yè)系統(tǒng)中的一個重要器件，有著很大的使用量，并且種類繁雜，因而彈簧的制做有原始的手工制做，逐漸邁向手動化。在中國九六年曾經，彈簧行業(yè)只有極少的專業(yè)生產彈簧的機械設備，隨著彈簧市場的越來越大，逐步的專業(yè)彈簧設備企業(yè)也走入中國，如日本的西南彈簧機械（EN僑鼎），光弘（KHM）等逐步吞并了主流彈簧生產市場。西北的EN502萬能機[1]
彈簧制造設備
，是采用專有的機械機構，便捷快捷的生產各類彈簧，異形彈性器件。
彈簧
光弘的設備是生產壓簧和拉簧的高速設備。在美國也有好多專業(yè)彈簧設備制造商如瓦菲奧斯，MEC(現ORII&MEC)等。國外生產小型彈簧數控鋼坯機還是空白。彈簧行業(yè)在整個制造業(yè)當中似乎是一個小行業(yè)，但其所起到的作用不可高估。彈簧產銷規(guī)模的擴大、品種的降低、質量水平的提升也是機械設備更新?lián)Q代的須要和配套主機性能提升的須要。因而，對于整個國家工業(yè)的發(fā)展，彈簧產品都起到了重要的作用。變革開放以來，隨著經濟趨向全球化和中國制造業(yè)大國地位的確立，彈簧的配套需求量猛增。加上從事彈簧生產投資額不高，技術門檻較低，投資回收快，從20世紀80年代開始，彈簧生產企業(yè)數目迅速降低。截止[1]2010年末，國外從事彈簧制造行業(yè)的規(guī)模以上企業(yè)達724家，從業(yè)人員超過10千人，2010年銷售收入超過300萬元，收益總量超過16萬元。彈簧作為競爭非常充分的產品，在市場上，高端產品國外企業(yè)有成本優(yōu)勢，價錢上有一定競爭力，高檔產品內資和合資企業(yè)技術占有優(yōu)勢，尖端產品，比如用于醫(yī)治心血管疾患的彈性支架，幾乎全為美國醫(yī)療大鱷壟斷，國外企業(yè)毫無作為。車輛彈簧則是國外外企業(yè)市場角逐最白熱化的領域，內外資企業(yè)互有校長，難分彼此。彈簧行業(yè)早已從過去的價錢大戰(zhàn)、服務競爭逐漸步入到產業(yè)鏈的競爭，而產業(yè)鏈是要靠標準化的手段來完成。雖然該行業(yè)的標準體系比較健全，但因為擬定的較早，市場需求有著相當的距離，尤其是與美國、歐洲、美國等發(fā)達國家相比，現行的國家標準和行業(yè)標準還較低，致使國外的彈簧產品在國際市場的競爭力不強，因而，早日頒布與國際接軌的行業(yè)新標準是行業(yè)須要解決的首要問題。“十二五”期間，得益于國家的相關新政剌激及相關產業(yè)的振興規(guī)劃，我國車輛、鐵路、儀表儀器等行業(yè)均將保持快速穩(wěn)定發(fā)展。另外，一些新興產業(yè)領域如常規(guī)裝備、核電和客機制造都缺乏不了彈簧的參與，隨著中國國力日漸強盛，國防科技投入日漸寬裕，這也是彈簧行業(yè)商機的一個重要方面。在良好的外部環(huán)境及下游需求穩(wěn)定下降的背景下，我國彈簧行業(yè)將保持快速穩(wěn)定發(fā)展，預計至“十二五”末期，即2015年，我國彈簧產業(yè)將銷售額有望達到600萬元。[1]
冷成型
1）冷成型工藝一次性手動化能夠。冷成型機已舉辦到12爪。在（0.3～14）mm范圍內的鋼絲，在8爪成型機能一次成型。成型工藝設備的舉辦方向：①進步成型速率，主要舉辦趨于是進步設備的成型速率，即消費效率；②經過進步設備零件的精細性和加強熱處置療效來進步設備耐久性；③增加厚度傳感和激光測距儀，給CNC成型機停止手動閉環(huán)控制制造過程。2）冷成型工藝范圍就能。大線徑彈簧卷簧機，最大尺寸可達20mm，=，旋繞比5。對焊或等徑料Minic-Block彈簧和偏心彈簧的冷成型工藝還是有局限性。[1]
熱成型
1）熱成型工藝速率才會。我國在（9~25）mm尺寸上的成型僅有CNC2軸鋼坯簧機，最大速率每分鐘17件。與興盛國度相比之下差別較大。2）大彈簧熱成型工藝控制能夠。因為僅有CNC2軸鋼坯簧機，因此外觀控制少三個方向作用，精度差；并且都無手動棒料旋轉控制和調整機構，所以鋼坯彈簧成型工藝程度和能夠較低。因而彈簧的精度程度和外表氧化滲碳程度也較低。[1]
彈簧功能
主要功能
①控制機械的運動，如內燃機中的球閥彈簧、離合器中的控制彈簧等。②吸收震動和沖擊能量，如車輛、火車車箱下的緩沖彈簧、聯(lián)軸器中的吸振彈簧等。③儲存及輸出能量作為動力，如掛鐘彈簧、槍械中的彈簧等。④用作測力器件，如測力器、彈簧秤中的彈簧等。彈簧的荷載與變型之比稱為彈簧撓度，撓度越大，則彈簧越硬。彈簧是機械和電子行業(yè)中廣泛使用的一種彈性器件，彈簧在受載時能形成較大的彈性變型，把機械功或動能轉化為變型能，而卸載后彈簧的變型消失并回復原狀，將變型能轉化為機械功或動能。[1]
檢測功能
我們曉得，在彈性限度內，彈簧的伸長（或收縮）跟外力成反比。借助彈簧這一性質制成彈簧秤。[1]
復位功能
彈簧在外力作用下發(fā)生形變，撤掉外力后，彈簧才能恢復狀態(tài)。好多工具和設備都是借助彈簧這一性質來復位的。諸如，許多建筑物房門的鉸鏈上都裝了復位彈簧人們進出后，門會手動復位。人們還借助這一功能制成了手動傘、自動鋼筆等用具，非常便捷。據悉，各類按鍵和鍵盤也少不了復位彈簧。[1]
推動功能
機械掛鐘，發(fā)條玩具都是靠上緊發(fā)條推動。當發(fā)條被上緊時發(fā)條形成彎曲形變，儲存一定的彈性勢能。釋放后，彈性勢能轉變?yōu)閯幽埽ㄟ^傳動裝置推動轉動。在玩具槍和發(fā)令槍和軍用槍械也是借助彈簧的之一性質工作的。[1]
緩沖功能
在機車車輛輪組與車輪之間裝有彈簧，借助彈簧的彈性來緩解汽車的顛簸。[1]
發(fā)聲功能
當空氣從鋼琴，吉他中的簧孔中流動時，沖擊簧片，簧片振動發(fā)出聲音。[1]
緊壓功能
觀察各類家電開關會發(fā)覺，開關的兩個觸頭中，必然有一個出頭裝有彈簧，以保證兩個出頭緊密接觸，是導通良好。假如接觸不良，接觸處的內阻變大，電流通過時形成的熱量變大，嚴重時就會是接觸處的金屬熔化。卡口燈具的兩個金屬柱都裝有彈簧也是為了接觸良好；至于螺口燈具的中心金屬片以及所有插頭的接插金屬片都是簧片，其功能都是使雙方緊密接觸，以保持到同良好。在盒式磁帶中，有一塊磷青銅的簧片，借助它彎曲形變時形成的彈力使盤片與磁帶密切接觸。在訂書機中有一個長螺旋彈簧它的作用一方面是頂緊釘書釘，另一方面是當最上面的釘被推出后，可以將前面的釘送到最上面以備釘舒適推出，這樣，才能手動的將一個個釘推到最上面，直至釘全部推出為止。許多機器手動供料，手動卡賓槍中的炮彈手動上膛都靠彈簧的這些功能。據悉，像夾外套的夾子，鉛筆，鉛筆套上的夾片都借助彈簧的緊壓功能夾在衣物上。[1]
監(jiān)測設備
有各類尺寸的彈簧拉壓試驗機，彈簧疲勞試驗機，理化金相剖析，不同尺寸的探傷設備、材料扭轉伸長率試驗機等。[1]
彈力測試
注意問題
編輯
因為受產品結構限制，多股簧通常具有硬度高、性能好的特性。要求其材料在彈簧硬度和硬度上對最終性能給以保證。多股簧在加工過程中，應注意的是：1、支承圈按照產品要求可選用冷并和熱并兩種方式。采用熱并方法不容許將簧加熱至點火花或發(fā)白，硅鐵鋼氣溫不得低于850℃。支承圈與有效圈應有效接觸，間隙不得超過圈間公稱間隙的10%。2、多股簧特點可由調整導程決定，繞制時索距可進行必要調整。擰距可取3~14倍鋼絲半徑，但通常取8~13倍為佳。其簧力還與自由高度、并端圈、外徑及鋼絲性能等有密切關系，可通過調整其中某項或幾項給以改變。3、不帶支承圈的彈簧和鋼絲半徑過細的彈簧不應釬焊簧頭，但端頭繩索不應有顯著的松散，應去毛刺。凡需釬焊背部的多股簧，其釬焊部位厚度應大于3倍索徑（最長不小于10毫米）。加熱厚度應大于一圈，焊后應打磨平滑，氣割時點焊部位應進行局部高溫固溶。4、彈簧表面處理通常進行磷化處理即可，也可進行其它處理。凡要進行涂層為鋅與鎘時，鍍鎳后應進行除氫處理，除氫后抽3%（不多于3件）復試立定處理，復試中不得有破裂。彈簧應去除表面污垢、鹽痕、氧化皮，技巧可采用吹砂或柴油清洗的辦法，但不能采用酸洗。5、重要彈簧緊壓時間為24小時，普通彈簧為6小時或連續(xù)壓縮3~5次，每次保持3~5秒。緊壓時彈簧與芯軸的間隙以芯軸半徑的10%為宜，間隙過小則難于操作，間隙過大則易使彈簧發(fā)生彎曲變型。緊壓時若其中一件彈簧扭斷，則其余應重新處理。