异形闭合环状波形弹簧三维结构设计

这次做这个异形闭合环的波形弹簧，最开始是卡在轮廓适配的问题上——常规圆形波簧的曲率是均匀的，这个环是带圆角的类方轮廓，四个直边段和四个圆角过渡段的波幅如果做一致，压合的时候直边段的刚度会比圆角段软很多，实际使用的时候就会出现受力不均偏载的问题。最开始扫掠路径我直接用了等距的轮廓线，做出来的簧圈在圆角位置的料厚比直边段厚了0.2mm，拿去做工艺校核的时候发现冲压卷制的时候圆角位置会因为材料堆积产生褶皱，后来调整了扫掠路径的偏移量，在圆角段把路径往内收了0.15mm，刚好抵消卷制时候的材料延展量，保证整个簧圈的截面厚度完全一致。曲面处理的时候没敢用常规的圆周阵列波峰，而是沿着闭合轮廓做路径驱动的波形排布，特意把四个波峰放在了四个直边的中点位置，波谷落在圆角过渡的位置，这样压合的时候每个直边段的变形量刚好能匹配圆角段的刚度，不会出现局部应力集中的问题。最开始做的波峰高度是1.2mm，做有限元校核的时候发现压并应力超过了弹簧钢的许用值，后来把波峰的过渡圆角从R0.8调到R1.2，波高降到1.0mm，既保证了0.6mm的工作行程，应力值也落在了材料的安全区间里。材质调试的时候选了带淡绿色电泳涂层的弹簧钢质感，特意给边缘加了细微的倒角反光，避免渲染的时候边缘出现锐利的黑边，光影打在环面上的时候能顺着波形的起伏带出流畅的高光带，能直观看到波峰波谷的过渡是不是顺滑。这个结构和常规圆形波簧比，最大的优势是能直接适配类方形的安装空间，不需要额外做定位结构，闭合的环体不会出现开口弹簧的错位问题，用在狭小空间的轴向预紧场景里，比普通圆柱弹簧省了近40%的安装高度，而且受力均匀性更好，不会因为偏载导致预紧力失效。做的时候特意把簧圈的接口位置做了无缝熔接的结构处理，建模的时候把接口处的两圈截面做了0.1mm的重叠融合，避免实际加工的时候接口出现错位台阶，影响弹簧的压缩顺畅度。