一、定义

碟形弹簧简称碟簧，犹如一只无底的金属盘子，可以承受轴向载荷，常用金属钢带、钢板或锻坯加工而成的弹性元件。

二、碟簧特点

1）在负荷作用方向上尺寸较小，且能在很小变形时承受很大负荷，轴向的空间紧凑，具有较大变形能。

2）具有变刚度特性，根据不同的h0/t,可得到近似直线，渐减型、渐增型、零刚度乃至负刚度的特性。

3）组合自由、方便，可以标准化生产，使用、维修、管理方便。

三、 结构形式

普通碟簧根据支承结构分为无支承面及有支承面两种，如图

四、碟形弹簧的主要参数及力学性能：

D—外径；d—内径；t—厚度；H0—自由高度；

h0=H0–t—内锥高度，单位均为mm。

H12（13）—基轴制允许偏差12（13）分别代表级别；

h12（13）—基孔制允许偏差12（13）分别代表级别；

A系列指h0/t≈0.4，D/t≈18，共29个规格

B系列指h0/t≈0.75，D/t≈28，共29个规格

C系列指h0/t≈1.3，D/t≈40，共29个规格

应力、力学特性及其它一些知识

形象地说，应力就是物体抵抗外力在内部产生的力，应力有拉应力、压应力、剪切应力、弯曲应力、屈服应力、扭转应力等等。碟形弹簧应力用σⅠ、σⅡ、σⅢ、σⅣ、σOM、来标注。详见下图：

σOM是碟簧中心层中心点往上表面OM处的应力，设计碟簧时，

σOM≤1400~1600MPa。

σⅠ是碟簧内径上周的应力，设计时≤3000MPa。

σⅡ是碟簧内径下周的应力，σⅢ是碟簧外径下周的应力，对于受动载的碟簧，它们的值分别不宜>1300、1250、1200MPa。

σⅣ是外径上表面的应力，一般不会使碟簧产生失效。

MPa是压强应力的符号，就是N/mm2的符号。

五、碟簧的技术要求

1.材料在GB/T1972-2005标准中推荐使用60Si2MnA或50CrVA材料，也可以选用不锈钢、耐热钢或其他铜合金、钛合金、镍基、钴基合金等。

2.尺寸与形位的极限偏差：

我国标准将碟簧的尺寸、负荷精度分为一级和二级精度。尺寸包括直径（内、外径）、厚度、自由高度。

3.形位极限偏差：我国标准没有，但德国DIN2093有要求，如同心度，D≤50为2.1T11;D〉50时，为2.1T12。国标只有表面粗糙度，这些具体数据都在GB/T1972-2005中载明。

4.表面处理、热处理、强压处理都有明确要求。表面不论是氧化、磷化都不允许有对使用有害的毛刺、裂纹和伤痕缺陷。需淬、回火处理的，淬火次数不得超过两次，硬度在42HRC~52HRC中间，单边脱碳层深度对1类碟簧不应超过其厚度的5%，2、3类碟簧不应超过其厚度的3%（最大不超过0.15mm）.

5.强压处理是必须的工序。处理方法是用≮2Ff=0.75h0的负荷压缩弹簧，持续时间≮12h，或短时压缩，压缩次数≮5次。

6.特殊表面防腐处理以及强化处理特殊技术要求（如疲劳、松弛、蠕变等）均由双方协议规定，不作为国家标准硬性规定。

六、根据国家标准要求，碟簧制造工艺及其厚度分为三组：

第Ⅰ组生产工艺流程是：冲坯→热处理→强压→表面处理→终检→包装

第Ⅱ组生产工艺流程是：冲坯→机加工内外径→热处理→强压→表面处理→终检→包装

第Ⅲ组生产工艺流程是：冲坯→全加工（外径、内径、平面）→热处理→强压→表面处理→终检→包装

每道工序都有过程检验。终检时必须按照国家标准或工艺文件进行全面试检。

六、碟形弹簧负荷及刚度曲线

碟形弹簧与普通圆柱螺旋弹簧不同，一般不能使变形和负荷成虎克定律，P-f不是一根直线。碟形弹簧P-f曲线是根据ho/t来决定的。标准碟簧A系列ho/t=0.4，近似一根直线，B系列ho/t=0.75为一渐减性曲线，C系列碟簧ho/t=1.3，如果ho/t>1.3，此时的碟形弹簧受力状态就不稳定了，在强压和测力时会翻边，测力曲线会发生突变。ho/t再增大，还会产生零刚度和负刚度曲线，具体见图（2）

图2图3

为什么国家标准规定的P值一定要在Pf=0.75ho检查呢?其原因主要是标准推荐的计算公式和实际测定值是有差别的，如图（3）所示，只有在Pf=0.6ho～Pf=0.8ho之间比较吻合。f<0.6ho时，实测值小于理论偏值，f>0.8ho实测值大于理论值，加之对交变负荷作用的f不宜>0.75ho以上，所以认定为Pf=0.75ho为宜。

组合检查时要用专用压具，其导向件单边间隙要符合表（2）的规定。导向件导向表面的硬度最低不小于55HRC，导向件表面粗糙度Ra<3.2μm。

表2

七、碟形弹簧的检查

碟簧的几何尺寸、特性、疲劳试验应在永久变形检验后进行。

1）几何尺寸

1．1厚度

碟簧的厚度用千分尺在碟簧中心处沿圆周测量至少3点，取最大值。

1．2直径

碟簧的直径用分度值小于0．02mm的游标卡尺测量，圆周范围内至少测量3点，外径取最大值，内径取最小值。

1．3自由高度

碟簧的自由高度在二级精度平台上，用分度值小于0．02mm的游标深度尺测量。圆周范围内至少测量3点，取最大值。

2）特性

2．1负荷

2．1．1单片碟簧

单片碟簧的负荷在精度不低于1％的试验机上进行，测量加载到Ho—0．75h。时的负荷或Ho—0．75h0·i(i≤10片，对合组合)时的负荷，试验时要用润滑剂，两端的压板硬度必须在52HRC以上，表面粗糙度Ra＜1.6μm。

2．1．2组合碟簧

组合碟簧的负荷在精度不低于1％的试验机上进行，测量加载和卸载到H0一0．75ho·i(即指定高度)时的负荷。试验时要用润滑剂，两端的压板硬度必须在52HRC以上，表面粗糙度Ra<1．6μm；导向件应符合国标中的要求。组合碟簧的试验要求由供需双方协议规定。

2．2永久变形

碟簧的永久变形在试验机上用两倍的／f≈0．75h。时的负荷将成品碟簧压缩3次，测量第2次和第3次压缩后的自由高度，其差值即为永久变形量。永久变形检验后碟簧的自由高度应符合国标规定限偏差范围内。

2．3硬度

碟簧硬度按GB／T230．1或GB／T4340．1的规定，厚度<1mm，在维氏(或表面洛氏)硬度计上进行；厚度≥1mm，在洛氏硬度计上进行。试验压痕应在碟簧上表面的中心处。每件打4点，第1点不考核，取后3点的平均值。

2．4脱碳检验

碟簧脱碳层深度按GB／T224的规定进行。

3）表面质量

碟簧的表面质量用10倍放大镜，目测检查。

4）表面粗糙度

碟簧的表面粗糙度用粗糙度比较样块检验。

5）防腐

碟簧表面防腐按选定防腐方法的相关规定检验。

6）疲劳试验

6．1单片碟簧

单片碟簧在疲劳试验机上用等幅正弦波负荷进行试验。试验可以单片进行，也可以由小于或等于10片的样本对合成一组进行。试验前必须加预压，其单片变形量f0=(0.15~0.2)H0。

锐尔立弹性技术有限公司由碟形弹簧GB/T1972国家标准编写者创立专注于碟形弹簧，膜片弹簧、不锈钢碟簧、耐高低温碟形弹簧的研发与制造。拥有从原材料到专用设备及产品制造完整生产链。应用于汽车行业、航空航天、电梯制动、机床主轴、轨道交通、阀门、电力开关、石油钻井、船舶制造、风力制动、芯片IGBT、电机等行业。锐尔立已服务3000多家工业企业，始终坚持给每一个客户提供最优的产品与技术解决方案！