摘要
本文主要通過(guò)研制、實(shí)踐和有關(guān)資料，對(duì)模具彈簧的應(yīng)用狀況，發(fā)展趨勢(shì)和前景展望作一介紹。
前言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，自動(dòng)化程度的提高使國(guó)外模具迅速發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)模具工業(yè)發(fā)展較快。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，模具彈簧的應(yīng)用數(shù)量和規(guī)格品種也在日益增多。從彈簧結(jié)構(gòu)形式上看，國(guó)際模具彈簧發(fā)展大體經(jīng)歷四個(gè)階段。
1、 四十年代中期—五十年代末期，模具彈簧主要結(jié)構(gòu)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(yè)，主要為戰(zhàn)后迅速恢復(fù)的機(jī)動(dòng)車輛、采掘、機(jī)床紡織等工業(yè)服務(wù)，性能上沒(méi)有突破性的改進(jìn)，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(shí)等國(guó)1952—1962年公布的近3000篇關(guān)于彈簧的論文中，未見(jiàn)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(qiáng)力彈簧崛起應(yīng)用階段。在此期間，主要是汽車工業(yè)、化工設(shè)備、建筑機(jī)械、飛機(jī)和鐵路機(jī)車更新?lián)Q代，塑料工業(yè)的發(fā)展，要求提高模具的工作頻率和承載能力，因而，原來(lái)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(xiàn)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(qiáng)力彈簧的應(yīng)用發(fā)展階段。這一期間由于電子設(shè)備（計(jì)算機(jī)、通訊和音響產(chǎn)品等）、光學(xué)設(shè)備（攝像機(jī)、復(fù)印機(jī)等）和精密儀器（測(cè)試和測(cè)量?jī)x表等）產(chǎn)品的發(fā)展，要求模具向著小型、高速、多工位的方向發(fā)展，因而促進(jìn)了強(qiáng)力模具彈簧的發(fā)展。
此期間，大規(guī)格（窩座孔徑20以上）模具強(qiáng)力彈簧得到推廣運(yùn)用和普及，這一階段國(guó)際上有三個(gè)突出的特點(diǎn)：（1）模具使用強(qiáng)力彈簧的覆蓋面擴(kuò)大。（2）編制了模具強(qiáng)力彈簧的企標(biāo)、國(guó)標(biāo)。（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(guī)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?dú)鈴椈砷_(kāi)發(fā)階段。這主要是小型塑料模具和大型沖壓模具發(fā)展所致。
在此基礎(chǔ)上于1990年編制了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO/DIS1043）草案，這標(biāo)志著模具彈簧以由基礎(chǔ)件向標(biāo)準(zhǔn)件過(guò)渡，并將在世界范圍推廣。
以上四個(gè)階段，主要是根據(jù)國(guó)際上工業(yè)先進(jìn)國(guó)家模具彈簧的應(yīng)用和發(fā)展實(shí)情來(lái)劃分的。目前，國(guó)內(nèi)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(qiáng)力彈簧的應(yīng)用從八十年代開(kāi)始起步，目前應(yīng)用數(shù)量和范圍正在緩慢增加，主要情況是：
（1） 用于替代進(jìn)口模具（主要是日本、德國(guó)）和進(jìn)口設(shè)備上的強(qiáng)力彈簧。
（2） 一些具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的模具設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)時(shí)，開(kāi)始試用。
（3） 由于模具彈簧屬于勞力密集型的產(chǎn)品，在國(guó)外價(jià)格較高。因此。國(guó)外也從我國(guó)購(gòu)買小批量模具彈簧進(jìn)行試銷，而有的外商也將這些彈簧換成“中性”商標(biāo)，返銷國(guó)內(nèi)。目前出口的主要是輕載荷、小規(guī)格（窩座孔徑為10—25）的模具彈簧。綜上所述，在國(guó)內(nèi)異形截面鋼絲模具彈簧僅僅處于應(yīng)用起步階段。
一、應(yīng)用現(xiàn)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?dú)鈴椈珊偷螐椈稍诓煌愋偷哪＞咧芯袘?yīng)用。但從應(yīng)用范圍和數(shù)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(wěn)中有增，而碟簧和充氮?dú)鈴椈扇栽谛∨吭囉秒A段，看來(lái)是有一定的市場(chǎng)，但若從彈簧靜、動(dòng)態(tài)特性，使用維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性方面綜合評(píng)價(jià)其應(yīng)用前景，尚有待實(shí)踐后在論。
二、前景展望
（一）、模具彈簧的應(yīng)用前景
從以上介紹可以看出，①圓截面鋼絲模具彈簧的應(yīng)用數(shù)量會(huì)繼續(xù)下降。②異形截面彈簧直徑大于Ф10范圍內(nèi)的將會(huì)有增無(wú)減，并且具有較強(qiáng)生命力。③橡膠彈簧，特別是聚氯脂橡膠彈簧因具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用數(shù)量將有所增加。為此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1990年公布了模具用橡膠彈簧的標(biāo)準(zhǔn)（ISO/DISI0069-—1）。④氮?dú)鈴椈珊偷螐椈?，在模具上的?yīng)用前景尚有待實(shí)踐后再論。⑤異型截面模具彈簧的應(yīng)用數(shù)量和范圍將會(huì)進(jìn)一步增多。
（二）、異形截面模具彈簧的技術(shù)發(fā)展前景
1． 在理論設(shè)計(jì)上，將會(huì)突破靜力強(qiáng)度設(shè)計(jì)，而安全壽命設(shè)計(jì)和損傷容限設(shè)計(jì)將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)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(chǎng)
b. 化學(xué)成份
目前已突破常用的Cr—V鋼（中國(guó)的50CrVA，美國(guó)的AISIG150，日本的SUP10，英國(guó)的DS735ASO，德國(guó)的50CrV4，蘇聯(lián)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(guó)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(shí)琴鋼絲和具有同等性能材料的鋼絲亦(特別是在常溫環(huán)境下使用的模具)開(kāi)始應(yīng)用(詳見(jiàn)JISB5012—86標(biāo)準(zhǔn))。
3． 國(guó)內(nèi)外加工設(shè)備和材料狀況對(duì)比：（1）加工設(shè)備：在國(guó)外為機(jī)械；國(guó)內(nèi)為半機(jī)械。（2）材料：國(guó)外為熱處理狀態(tài)；國(guó)內(nèi)為退火狀態(tài)。
（三） 、異形截面強(qiáng)力模具彈簧的市場(chǎng)預(yù)測(cè)
1． 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)預(yù)測(cè)
A． 目前，全國(guó)約有模具制造點(diǎn)六千多個(gè)（不包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個(gè)體模具廠），就業(yè)人數(shù)約三十多萬(wàn)人，總產(chǎn)值約四十多億元，年產(chǎn)各類模具有一百多萬(wàn)套（不包括簡(jiǎn)單模具），若按彈簧產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值1%計(jì)算，每年約有四千多萬(wàn)元。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)分析，市場(chǎng)潛力很大的。
B． 從進(jìn)口模具彈簧國(guó)產(chǎn)化方面分析，目前，一般模具基本上可滿足國(guó)內(nèi)需要，但多工位級(jí)進(jìn)模，大型精密塑料模，復(fù)雜壓鑄模，汽車復(fù)蓋件模等大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，大部分仍需進(jìn)口。從數(shù)量上統(tǒng)計(jì)分析，日本占30%，德國(guó)占20%，美國(guó)、英國(guó)、瑞士等約占50%。據(jù)有關(guān)資料介紹，每年約有八百萬(wàn)美元的模具彈簧的費(fèi)用支出（含彈簧備件費(fèi)）。倘若有20%的彈簧國(guó)產(chǎn)化，就節(jié)約外匯160美元。
2． 外銷市場(chǎng)預(yù)測(cè)
模具彈簧在國(guó)外屬于勞動(dòng)密集形產(chǎn)品，價(jià)格一般較高，比國(guó)內(nèi)高出約2~3倍，所以近年來(lái)，亦有少量彈簧出口，但大部分是輕載荷，小規(guī)格，扁截面的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)分析，出口模具彈簧是有一定市場(chǎng)的。
（四） 、國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)異形截面強(qiáng)力模具彈簧的前景
我國(guó)彈簧行業(yè)與其它零部件行業(yè)相比，工業(yè)技術(shù)是相當(dāng)落后的，原有的基礎(chǔ)十分差、用半機(jī)械式加工生產(chǎn)彈簧。這勢(shì)必影響整個(gè)彈簧工業(yè)的高速發(fā)展，也影響著彈簧新產(chǎn)品——異形截面強(qiáng)力彈簧的發(fā)展。為了搞好模具彈簧的開(kāi)發(fā)，研制和批量生產(chǎn)，應(yīng)注意解決以下問(wèn)題：
1． 產(chǎn)品制造中，標(biāo)準(zhǔn)是確保產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)?，F(xiàn)在彈簧制造廠各自制訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和截面規(guī)格，有礙異形截面模具彈簧的發(fā)展，建議主管部門對(duì)此進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和安排，盡早制定國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品規(guī)格，確保彈簧質(zhì)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(chǎn)，請(qǐng)冶金部盡早開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)使模具彈簧能廣泛應(yīng)用，以減少外匯并走向世界。
3． 建議機(jī)電部將異形截面卷簧機(jī)研制開(kāi)發(fā)，納入計(jì)劃，下達(dá)有關(guān)彈簧加工設(shè)備定點(diǎn)廠實(shí)施。
4． 專業(yè)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(guó)彈簧廠職工也不過(guò)700多人，所以單依靠企業(yè)資金搞科研是有限的，建議由國(guó)家重點(diǎn)扶植一些有條件發(fā)展的制造廠，增加開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)，開(kāi)發(fā)模具彈簧設(shè)計(jì)理論、工藝技術(shù)等方面的專題研究。
5． 異形截面強(qiáng)力彈簧銷售近幾年在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)“形勢(shì)”大好。在模具彈簧制造方面已領(lǐng)先一步的企業(yè)可利用自身優(yōu)勢(shì)把產(chǎn)品打入國(guó)際市場(chǎng)，
6． 目前異形截面螺旋彈簧應(yīng)用數(shù)量和范圍擴(kuò)大，而圓截面鋼絲螺旋彈簧的應(yīng)用數(shù)量和范圍下降，橡膠特別是聚氨脂橡膠彈簧的應(yīng)用數(shù)量穩(wěn)中有增，蝶形和充氮?dú)鈴椈蓜t處于開(kāi)發(fā)階段。對(duì)于各專業(yè)廠應(yīng)根據(jù)本單位的技術(shù)、設(shè)備特長(zhǎng)作出相應(yīng)規(guī)劃?！奥?tīng)之任之”或“一哄而起”都會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不必要的損失。
