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切削加工而成的、将传统弹簧与其他功能完全整合为一体的超高精度挠性产品——机加工弹簧Machined Spring!
海利科的机加工弹簧是一种将材料加工成以挠性螺旋结构为基础的零部件。机加工弹簧用途广泛的关键在于海利科挠性结构。由于海利科挠性结构是按照特殊的设计要求“一体化机加工”(不同于传统的,将若干个以弹簧为中心,有不同功能的零部件组装到一起)而成的,所以比起其他传统形式上的挠性产品,它能够和其他零部件的功能整合为一体,从而提供了更丰富的特点及功能。
1、超高性能的弹性组体设计
传统的弹簧设计,由伸缩弹力、扭矩、以及弹簧的安装方式决定。用弹簧钢制造的传统弹簧的末端都会有支承圈起支承作用,这会使得弹簧的刚度发生变化。而海利科的机加工弹簧是完全切削加工而成的,所以能够保证产品有着精确的弹簧刚度。
由于机加工弹簧是一体化构造的产品,所以同样能够保证产品两端直线度和同心度,以及产品的各种力学性能都很精确。
最重要的是,由于是切削加工的产品,它完全按照客户的要求进行设计(机加工弹簧不存在标准件),将弹簧周边其他零部件整合为一体,形成一个整体化的零部件。这样不但提高了产品的精度,也削减了零部件的数量,为您的采购、管理、以及装配过程创造了便利,降低了成本。
2、弹性机构精度的完美控制
对于传动的压缩弹簧来说,由于是用一根弹簧钢缠绕而成,所以当产品高度较大、弹簧内径较小时,受力后容易失去其稳定性而产生较大的侧向弯曲,使得弹簧完全不能正常工作。
海利科独创的多螺旋线挠性结构设计(两根或者三根螺旋线),能够有效的分散弹簧压缩时应力引发的侧向弯曲,这一点是传统绕线弹簧不可能做到的。这样就能省去弹簧导杆和导套等一些不必要的零部件,降低了您的制造成本。此外,即使多螺旋线结构的其中一条发生损坏,余下的部分也能够继续工作,避免了弹簧损坏后就彻底报废的缺陷,进而提高了产品的安全系数和使用寿命。
3、经过FEA 有限元分析的设计验证
为了使得产品在使用过程中避开各种设计缺陷并节约成本,海利科特意使用了有限元分析软件(FEA: Finite Element Analysis) 对产品进行分析验证。例如,我们应用这类软件来确认挠性结构可能产生疲劳的位置,以及计算产品的使用寿命等。
不仅如此,海利科在正式投产前还会对试制品进行反复多次的实验,以确保产品的各项性能都万无一失。
机加工弹簧Machined Spring 与传统弹簧的对比
与传统的弹簧相比,机加工弹簧的优势体现在哪里?
在机加工弹簧中,我们完全可以将特殊要求的特征及功能能够整合到其中,例如:特殊的连接方式,精确的弹簧刚度,多样的线圈整合方式,以及其他特殊的特性。对于传统意义上的弹簧来说,这些要求通常是不可能实现的。
机加工弹簧同样支持各种设计目的,例如:稳定性,可重复性, 以及与各种联接零件或功能的一体化结构设计( 不同于传统弹簧与其他零件的连接方式,如:挂钩、粘合、焊接等)——这样能够有效地减少装配体的复杂程度。
机加工弹簧到底有何不同?
机加工弹簧的末端可以被制造得非常一致,这对于压缩弹簧来说是十分有益的。与扭转弹簧连接的零件可以和弹簧整合为一体,因此就不会有能够造成扭转偏差的力矩对弹簧产生影响。拉伸弹簧则整合了能抵抗破坏的,坚固耐用的零件。实际上,因为所有残余的应力都已被消除,所以机加工弹簧能够提供十分精确的直线偏差等级。进而,在偏差产生前没有内部应力需要去克服。
关于“单螺旋线”和“多螺旋线”的解释。
单螺旋线弹簧只包含一条连续的螺旋线——从一端起始,到另一端终止。这也是大多数弹簧的标准配置。双螺旋线弹簧包含两条缠绕在一起的,连续的螺旋线。实际上,这种结构就是让两条独立的螺旋线缠绕在同一个圆柱面上。多螺旋线弹簧——例如三线——结构也是相似的,不同的只是数量上的增加。
多螺旋线弹簧有什么优点?
多螺旋线弹簧的优点是十分显著的。它不仅能在失效时提供额外弹性线圈,而且还能使得完好的线圈缠住坏掉的线圈。多线的另外一个优越性体现在了压缩和拉伸弹簧上。当我们压缩和拉伸一个弹簧时,单螺旋线弹簧会产生一个反作用力和一个力矩。这个力矩是因为作用线通过了纵向的中心线, 弹力作用在线圈的中心线上而产生的。这些中心线之间的距离提供了屈服力矩的力臂。而在多螺旋线弹簧中,所有内部的力臂都在弹簧内部被消除了。所以,多螺旋线弹簧的最大优点就是能够以完全笔直的方式去压缩或拉伸。弹簧在偏心时没有扭转的趋势,也没有必要时去消除这些不受限制的力臂的束缚。不过有的时候,对于指定的弹簧来说,多线的弹性等级是由要求的。举个例子,扭转弯矩和径向弯矩等级是指定的。对于大多数的弹簧来说,这些要求中的一个能够满足,但不可能三个要求同时满足。不仅仅是海利科的多螺旋线弹簧是这样,大多数的弹簧也都是这样。机加工弹簧的设计工程师能够通过选择不同的
线圈类型,圈数,线数等特征来达到特制的,不同弹性的要求(如:拉伸、压缩、扭转、弯曲,以及纵向偏移等)。
我了解了机加工弹簧的特殊设计才使得线圈之间不会相互碰触。这是不是就意味着弹簧在工作时不会发出声音?
没错。在那些需要较高效率工作而产生共振的场合中,有多线圈配置的机加工弹簧是最好的选择。实际上,在这类工作环境中,机加工弹簧更是唯一的选择。机加工弹簧的直线等级以及线圈之间不碰触的特征提供了杰出的表现。在轴向运动中,多螺旋线的外形
有效地避免了径向的弯曲和偏移。至今海利科已经成功为客户设计了超过10,000 种独特的弹性产品,在这些产品中,经常被整合到其中的连接方式有哪些?可选材质呢?
在以往的产品中,机加工弹簧经常用到的联接方式有:把手、夹具、法兰、止口、啮合、垫片、螺栓、内螺纹、外螺纹、锥形端头、六角形端头、沟槽、键槽及花键等。而可选材质上,我们可以选择铝合金、不锈钢、钛合金、工程塑料等。此外,对于一些其他
的特殊要求(如外观等),海利科也同样能够满足您的想法。
机加工弹簧Machined Spring 应用案例
海利科机加工弹簧的相当一部分用于医疗器械、航空航天、半导体电子等高尖端领域,足以证明它的高精度和可信赖性。而以往传统的弹簧,不可能满足如此高的设计水准的。全新理念的挠性设计在必要的精度和要求下,完全可以成为您最理想的产品。
成功案例——医疗器械行业
拥有5 条螺旋线的、同时能达到扭转、弯曲、拉伸以及径向偏移能力的海利科机加工弹簧。在联接方式上采用了内六角孔。并且考虑到产品的轻便,特意选择了7075-T6 铝合金作为材质。