壓縮彈簧設計指南:關鍵參數、公式與常見錯誤

壓縮彈簧是應用最廣的彈簧,從閥門、連接器到電動工具都看得到。本文說明製造商需要哪些參數,以及最常造成報價延誤的錯誤。

定義壓縮彈簧的七個參數

1. 線徑(d)
2. 外徑(OD)或內徑(ID)——標明哪一個是功能尺寸
3. 自由長(L0)
4. 總圈數與有效圈數
5. 材質與表面處理
6. 端部型式(併緊、併緊研磨、開放)
7. 工作高度下的荷重——最重要、也最常被漏掉

彈簧常數基礎

彈簧常數 k = Gd⁴ / (8D³Na),G 為剪切模數,D 為中徑,Na 為有效圈數。兩個實務重點:

• 常數與線徑的四次方成正比——線徑小改,效果巨大
• 與圈徑的三次方成反比——外徑放大一點,彈簧就明顯變軟

常見設計錯誤

• 外徑、內徑同時給緊公差(過度拘束製造)
• 只給尺寸、沒給荷重需求——工廠無法驗證功能
• 忽略密著高度,組件內壓不到需要的行程
• 工作應力超過抗拉強度的 40–45%,提早疲勞或永久變形
• 彈簧指數(D/d)小於 4 或大於 12,墊高成本與不良率

詢價要附什麼

含上述七參數的圖面、預估數量、使用環境(溫度、腐蝕)。就算您只知道「在 20mm 高度要出 5N 的力」,也請直接告訴我們——好的製造商會從荷重逆推設計。我們在報價前免費做這項審查,詳見彈簧詢價單怎麼寫。