一、定義

碟形彈簧簡稱碟簧，猶如一只無底的金屬盤子，可以承受軸向載荷，常用金屬鋼帶、鋼板或鍛坯加工而成的彈性元件。

二、碟簧特點

1）在負(fù)荷作用方向上尺寸較小，且能在很小變形時承受很大負(fù)荷，軸向的空間緊湊，具有較大變形能。

2）具有變剛度特性，根據(jù)不同的h0/t,可得到近似直線，漸減型、漸增型、零剛度乃至負(fù)剛度的特性。

3）組合自由、方便，可以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，使用、維修、管理方便。

三、 結(jié)構(gòu)形式

普通碟簧根據(jù)支承結(jié)構(gòu)分為無支承面及有支承面兩種，如圖

四、碟形彈簧的主要參數(shù)及力學(xué)性能：

D—外徑；d—內(nèi)徑；t—厚度；H0—自由高度；

h0=H0–t—內(nèi)錐高度，單位均為mm。

H12（13）—基軸制允許偏差12（13）分別代表級別；

h12（13）—基孔制允許偏差12（13）分別代表級別；

A系列指h0/t≈0.4，D/t≈18，共29個規(guī)格

B系列指h0/t≈0.75，D/t≈28，共29個規(guī)格

C系列指h0/t≈1.3，D/t≈40，共29個規(guī)格

應(yīng)力、力學(xué)特性及其它一些知識

形象地說，應(yīng)力就是物體抵抗外力在內(nèi)部產(chǎn)生的力，應(yīng)力有拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、屈服應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等等。碟形彈簧應(yīng)力用σⅠ、σⅡ、σⅢ、σⅣ、σOM、來標(biāo)注。詳見下圖：

σOM是碟簧中心層中心點往上表面OM處的應(yīng)力，設(shè)計碟簧時，

σOM≤1400~1600MPa。

σⅠ是碟簧內(nèi)徑上周的應(yīng)力，設(shè)計時≤3000MPa。

σⅡ是碟簧內(nèi)徑下周的應(yīng)力，σⅢ是碟簧外徑下周的應(yīng)力，對于受動載的碟簧，它們的值分別不宜>1300、1250、1200MPa。

σⅣ是外徑上表面的應(yīng)力，一般不會使碟簧產(chǎn)生失效。

MPa是壓強應(yīng)力的符號，就是N/mm2的符號。

五、碟簧的技術(shù)要求

1.材料在GB/T1972-2005標(biāo)準(zhǔn)中推薦使用60Si2MnA或50CrVA材料，也可以選用不銹鋼、耐熱鋼或其他銅合金、鈦合金、鎳基、鈷基合金等。

2.尺寸與形位的極限偏差：

我國標(biāo)準(zhǔn)將碟簧的尺寸、負(fù)荷精度分為一級和二級精度。尺寸包括直徑（內(nèi)、外徑）、厚度、自由高度。

3.形位極限偏差：我國標(biāo)準(zhǔn)沒有，但德國DIN2093有要求，如同心度，D≤50為2.1T11;D〉50時，為2.1T12。國標(biāo)只有表面粗糙度，這些具體數(shù)據(jù)都在GB/T1972-2005中載明。

4.表面處理、熱處理、強壓處理都有明確要求。表面不論是氧化、磷化都不允許有對使用有害的毛刺、裂紋和傷痕缺陷。需淬、回火處理的，淬火次數(shù)不得超過兩次，硬度在42HRC~52HRC中間，單邊脫碳層深度對1類碟簧不應(yīng)超過其厚度的5%，2、3類碟簧不應(yīng)超過其厚度的3%（最大不超過0.15mm）.

5.強壓處理是必須的工序。處理方法是用≮2Ff=0.75h0的負(fù)荷壓縮彈簧，持續(xù)時間≮12h，或短時壓縮，壓縮次數(shù)≮5次。

6.特殊表面防腐處理以及強化處理特殊技術(shù)要求（如疲勞、松弛、蠕變等）均由雙方協(xié)議規(guī)定，不作為國家標(biāo)準(zhǔn)硬性規(guī)定。

六、根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，碟簧制造工藝及其厚度分為三組：

第Ⅰ組生產(chǎn)工藝流程是：沖坯→熱處理→強壓→表面處理→終檢→包裝

第Ⅱ組生產(chǎn)工藝流程是：沖坯→機加工內(nèi)外徑→熱處理→強壓→表面處理→終檢→包裝

第Ⅲ組生產(chǎn)工藝流程是：沖坯→全加工（外徑、內(nèi)徑、平面）→熱處理→強壓→表面處理→終檢→包裝

每道工序都有過程檢驗。終檢時必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)或工藝文件進(jìn)行全面試檢。

六、碟形彈簧負(fù)荷及剛度曲線

碟形彈簧與普通圓柱螺旋彈簧不同，一般不能使變形和負(fù)荷成虎克定律，P-f不是一根直線。碟形彈簧P-f曲線是根據(jù)ho/t來決定的。標(biāo)準(zhǔn)碟簧A系列ho/t=0.4，近似一根直線，B系列ho/t=0.75為一漸減性曲線，C系列碟簧ho/t=1.3，如果ho/t>1.3，此時的碟形彈簧受力狀態(tài)就不穩(wěn)定了，在強壓和測力時會翻邊，測力曲線會發(fā)生突變。ho/t再增大，還會產(chǎn)生零剛度和負(fù)剛度曲線，具體見圖（2）

圖2圖3

為什么國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的P值一定要在Pf=0.75ho檢查呢?其原因主要是標(biāo)準(zhǔn)推薦的計算公式和實際測定值是有差別的，如圖（3）所示，只有在Pf=0.6ho～Pf=0.8ho之間比較吻合。f<0.6ho時，實測值小于理論偏值，f>0.8ho實測值大于理論值，加之對交變負(fù)荷作用的f不宜>0.75ho以上，所以認(rèn)定為Pf=0.75ho為宜。

組合檢查時要用專用壓具，其導(dǎo)向件單邊間隙要符合表（2）的規(guī)定。導(dǎo)向件導(dǎo)向表面的硬度最低不小于55HRC，導(dǎo)向件表面粗糙度Ra<3.2μm。

表2

七、碟形彈簧的檢查

碟簧的幾何尺寸、特性、疲勞試驗應(yīng)在永久變形檢驗后進(jìn)行。

1）幾何尺寸

1．1厚度

碟簧的厚度用千分尺在碟簧中心處沿圓周測量至少3點，取最大值。

1．2直徑

碟簧的直徑用分度值小于0．02mm的游標(biāo)卡尺測量，圓周范圍內(nèi)至少測量3點，外徑取最大值，內(nèi)徑取最小值。

1．3自由高度

碟簧的自由高度在二級精度平臺上，用分度值小于0．02mm的游標(biāo)深度尺測量。圓周范圍內(nèi)至少測量3點，取最大值。

2）特性

2．1負(fù)荷

2．1．1單片碟簧

單片碟簧的負(fù)荷在精度不低于1％的試驗機上進(jìn)行，測量加載到Ho—0．75h。時的負(fù)荷或Ho—0．75h0·i(i≤10片，對合組合)時的負(fù)荷，試驗時要用潤滑劑，兩端的壓板硬度必須在52HRC以上，表面粗糙度Ra＜1.6μm。

2．1．2組合碟簧

組合碟簧的負(fù)荷在精度不低于1％的試驗機上進(jìn)行，測量加載和卸載到H0一0．75ho·i(即指定高度)時的負(fù)荷。試驗時要用潤滑劑，兩端的壓板硬度必須在52HRC以上，表面粗糙度Ra<1．6μm；導(dǎo)向件應(yīng)符合國標(biāo)中的要求。組合碟簧的試驗要求由供需雙方協(xié)議規(guī)定。

2．2永久變形

碟簧的永久變形在試驗機上用兩倍的／f≈0．75h。時的負(fù)荷將成品碟簧壓縮3次，測量第2次和第3次壓縮后的自由高度，其差值即為永久變形量。永久變形檢驗后碟簧的自由高度應(yīng)符合國標(biāo)規(guī)定限偏差范圍內(nèi)。

2．3硬度

碟簧硬度按GB／T230．1或GB／T4340．1的規(guī)定，厚度<1mm，在維氏(或表面洛氏)硬度計上進(jìn)行；厚度≥1mm，在洛氏硬度計上進(jìn)行。試驗壓痕應(yīng)在碟簧上表面的中心處。每件打4點，第1點不考核，取后3點的平均值。

2．4脫碳檢驗

碟簧脫碳層深度按GB／T224的規(guī)定進(jìn)行。

3）表面質(zhì)量

碟簧的表面質(zhì)量用10倍放大鏡，目測檢查。

4）表面粗糙度

碟簧的表面粗糙度用粗糙度比較樣塊檢驗。

5）防腐

碟簧表面防腐按選定防腐方法的相關(guān)規(guī)定檢驗。

6）疲勞試驗

6．1單片碟簧

單片碟簧在疲勞試驗機上用等幅正弦波負(fù)荷進(jìn)行試驗。試驗可以單片進(jìn)行，也可以由小于或等于10片的樣本對合成一組進(jìn)行。試驗前必須加預(yù)壓，其單片變形量f0=(0.15~0.2)H0。

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