模具彈簧的應用現狀和前景

模具是工業生產的主要工藝裝備。現代工業產品的發展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業的發展水平。第二次世界大戰以來，自動化程度的提高使國外模具迅速發展。近年來，國內模具工業發展較快。隨著模具工業的發展，模具彈簧的應用數量和規格品種也在日益增多。從彈簧結構形式上看，國際模具彈簧發展大體經歷四個階段。

1、 四十年代中期—五十年代末期，模具彈簧主要結構形式為圓截面鋼絲普通圓柱螺旋彈簧，這一階段的模具工業，主要為戰后迅速恢復的機動車輛、采掘、機床紡織等工業服務，性能上沒有突破性的改進，因此采用普通彈簧便可滿足模具的要求。從美、英、法、日、西德、蘇、奧地利、加拿大、比利時等國1952—1962年公布的近3000篇關于彈簧的論文中，未見一篇專門論述模具彈簧的文章。

2、 五十年代末—六十年代末為橡膠彈簧和方形鋼絲圓柱螺旋模具強力彈簧崛起應用階段。在此期間，主要是汽車工業、化工設備、建筑機械、飛機和鐵路機車更新換代，塑料工業的發展，要求提高模具的工作頻率和承載能力，因而，原來的圓柱截面普通彈簧的承載—變形特性和抗交變載荷的疲勞壽命難以滿足模具的要求，因而出現了橡膠和方形截面模具彈簧。

3、 六十年代末—七十年代中期，為異型截面鋼絲（矩形、扁形和S、D、S形等）模具強力彈簧的應用發展階段。這一期間由于電子設備（計算機、通訊和音響產品等）、光學設備（攝像機、復印機等）和精密儀器（測試和測量儀表等）產品的發展，要求模具向著小型、高速、多工位的方向發展，因而促進了強力模具彈簧的發展。

此期間，大規格（窩座孔徑20以上）模具強力彈簧得到推廣運用和普及，這一階段國際上有三個突出的特點：（1）模具使用強力彈簧的覆蓋面擴大。（2）編制了模具強力彈簧的企標、國標。（3）異形鋼絲類型增多，如矩形、扁形和S、D、S形等。

4、 七十年代中期—至今，為小規格（窩座孔徑為10—20）異形截面鋼絲模具彈簧，模具用的碟形彈簧和氮氣彈簧開發階段。這主要是小型塑料模具和大型沖壓模具發展所致。

在此基礎上于1990年編制了國際標準（ISO/DIS1043）草案，這標志著模具彈簧以由基礎件向標準件過渡，并將在世界范圍推廣。

以上四個階段，主要是根據國際上工業先進國家模具彈簧的應用和發展實情來劃分的。目前，國內模具彈簧主要用圓截面普通圓柱螺旋彈簧和部分橡膠彈簧（約占90%以上），異形截面鋼絲模具強力彈簧的應用從八十年代開始起步，目前應用數量和范圍正在緩慢增加，主要情況是：

（1） 用于替代進口模具（主要是日本、德國）和進口設備上的強力彈簧。

（2） 一些具有遠見卓識的模具設計人員，在設計時，開始試用。

（3） 由于模具彈簧屬于勞力密集型的產品，在國外價格較高。因此。國外也從我國購買小批量模具彈簧進行試銷，而有的外商也將這些彈簧換成“中性”商標，返銷國內。目前出口的主要是輕載荷、小規格（窩座孔徑為10—25）的模具彈簧。綜上所述，在國內異形截面鋼絲模具彈簧僅僅處于應用起步階段。
應用現狀

目前，圓截面或異形截面（方形、矩形、扁形和S、D、S形等）鋼絲圓柱螺旋壓縮彈簧、橡膠（氯丁橡膠和聚氨脂橡膠）彈簧、充氮氣彈簧和碟形彈簧在不同類型的模具中均有應用。但從應用范圍和數量方面分析：圓截面鋼絲螺旋彈簧在下降，異形截面鋼絲特別是扁形和S、D、S形鋼絲圓柱螺旋彈簧在增加，橡膠彈簧特別是聚氨脂橡膠彈簧趨于穩中有增，而碟簧和充氮氣彈簧仍在小批量試用階段，看來是有一定的市場，但若從彈簧靜、動態特性，使用維護性和經濟性方面綜合評價其應用前景，尚有待實踐后在論。
前景展望

（一）模具彈簧的應用前景

從以上介紹可以看出，①圓截面鋼絲模具彈簧的應用數量會繼續下降。②異形截面彈簧直徑大于Ф10范圍內的將會有增無減，并且具有較強生命力。③橡膠彈簧，特別是聚氯脂橡膠彈簧因具有獨特的優點，應用數量將有所增加。為此國際標準化組織于1990年公布了模具用橡膠彈簧的標準（ISO/DISI0069­—1）。④氮氣彈簧和蝶形彈簧，在模具上的應用前景尚有待實踐后再論。⑤異型截面模具彈簧的應用數量和范圍將會進一步增多。

（二）異形截面模具彈簧的技術發展前景

1．在理論設計上，將會突破靜力強度設計，而安全壽命設計和損傷容限設計將會得到進一步的發展。

2．異形截面圓柱模具彈簧材料

a. 截面形狀

正方形截面被淘汰，矩形截面在日本被S、D、S、形代替，扁形截面材料在英、美等地具有較廣泛的市場

b. 化學成份

目前已突破常用的Cr—V鋼（中國的50CrVA，美國的AISIG150，日本的SUP10，英國的DS735ASO，德國的50CrV4，蘇聯的Г CT50Xф A等），大力采用淬透性和耐沖擊性能好Si—Cr鋼（日本的SUP12，美國的9254，ISO中的TYPEID，其中Si的含量為1.2~1.7%；Cr的含量為0.5~0.8%，同時琴鋼絲和具有同等性能材料的鋼絲亦(特別是在常溫環境下使用的模具)開始應用(詳見JISB5012—86標準)。

3． 國內外加工設備和材料狀況對比：（1）加工設備：在國外為機械；國內為半機械。（2）材料：國外為熱處理狀態；國內為退火狀態。

（三）異形截面強力模具彈簧的市場預測

1．國內市場預測

A．目前，全國約有模具制造點六千多個（不包括鄉鎮和個體模具廠），就業人數約三十多萬人，總產值約四十多億元，年產各類模具有一百多萬套（不包括簡單模具），若按彈簧產值占模具總產值1%計算，每年約有四千多萬元。從長遠觀點分析，市場潛力很大的。

B．從進口模具彈簧國產化方面分析，目前，一般模具基本上可滿足國內需要，但多工位級進模，大型精密塑料模，復雜壓鑄模，汽車復蓋件模等大型、精密、復雜、長壽命模具，大部分仍需進口。從數量上統計分析，日本占30%，德國占20%，美國、英國、瑞士等約占50%。據有關資料介紹，每年約有八百萬美元的模具彈簧的費用支出（含彈簧備件費）。倘若有20%的彈簧國產化，就節約外匯160美元。

2．外銷市場預測

模具彈簧在國外屬于勞動密集形產品，價格一般較高，比國內高出約2~3倍，所以近年來，亦有少量彈簧出口，但大部分是輕載荷，小規格，扁截面的。從長遠觀點分析，出口模具彈簧是有一定市場的。

（四）國內開發異形截面強力模具彈簧的前景

我國彈簧行業與其它零部件行業相比，工業技術是相當落后的，原有的基礎十分差、用半機械式加工生產彈簧。這勢必影響整個彈簧工業的高速發展，也影響著彈簧新產品——異形截面強力彈簧的發展。為了搞好模具彈簧的開發，研制和批量生產，應注意解決以下問題：

1．產品制造中，標準是確保產品質量的依據。現在彈簧制造廠各自制訂技術標準和截面規格，有礙異形截面模具彈簧的發展，建議主管部門對此進行統籌規劃和安排，盡早制定國家有關標準及產品規格，確保彈簧質量，便于用戶的挑選使用。

2．材料是彈簧制造廠的“糧食”，直接影響彈簧生產，請冶金部盡早開發、生產使模具彈簧能廣泛應用，以減少外匯并走向世界。

3．建議機電部將異形截面卷簧機研制開發，納入計劃，下達有關彈簧加工設備定點廠實施。

4．專業彈簧制造廠都是小型廠，一般職工為100人左右，建廠50多年的中國彈簧廠職工也不過700多人，所以單依靠企業資金搞科研是有限的，建議由國家重點扶植一些有條件發展的制造廠，增加開發經費，開發模具彈簧設計理論、工藝技術等方面的專題研究。

5．異形截面強力彈簧銷售近幾年在國內市場“形勢”大好。在模具彈簧制造方面已領先一步的企業可利用自身優勢把產品打入國際市場。

6．目前異形截面螺旋彈簧應用數量和范圍擴大，而圓截面鋼絲螺旋彈簧的應用數量和范圍下降，橡膠特別是聚氨脂橡膠彈簧的應用數量穩中有增，蝶形和充氮氣彈簧則處于開發階段。對于各專業廠應根據本單位的技術、設備特長作出相應規劃。“聽之任之”或“一哄而起”都會給企業帶來不必要的損失。