中国
马来西亚 
韩国 
美国 
加拿大 
英国 
德国 
墨西哥 
巴西 
捷克共和国 
法国 
西班牙 轻型卷制弹性圆柱销在软质和脆性材料中的优势
作者
下载白皮书弹簧销的一般优点
弹簧销是一种机械紧固件，具有多种功能，包括：铰接、对准以及将两个或多个部件连接在一起。其固定原理是利用与主部件的过盈配合产生的径向张力。与其他依赖过盈配合的紧固方法相比，弹簧销的关键区别在于，其设计旨在成为连接结构中具有顺应性和柔韧性的元件。弹簧销会对孔壁施加恒定的径向张力，从而保护主部件免受变形或孔洞遭受其他永久性损坏。得益于其可变直径，弹簧销还能容忍更宽的孔公差，从而降低主部件的制造成本。
不过，“弹簧销”是一个统称。还有其他类型的紧固件符合上述定义，其中最常见的有两种– 直槽弹性圆柱销 和 卷制弹性圆柱销. 直槽弹性圆柱销以其C形横截面最为人熟知，而卷制弹性圆柱销则具有2¼圈的螺旋横截面，由于由多层较薄的材料缠绕而成，且没有会限制其闭合时柔韧性的槽口，因此提供了更灵活的选择。
左：卷制弹性圆柱销，右：直槽弹性圆柱销
三项职责及其区别
螺旋销提供轻型、标准型和重型三种规格，因此设计人员可以根据具体应用需求，选择在强度、柔韧性和销径之间达到最佳平衡的型号。这三种规格均采用相同的 2 ¼ 圈螺旋结构，其核心物理差异在于原材料的厚度——进而影响其柔韧性和强度。
卷制弹性圆柱销分为重型、标准型和轻型三种。
通常，最佳的“承载等级”取决于应用场景中的主体材料及其强度/硬度，以及销钉在组件中的实际功能要求。轻型负载适用于塑料、软金属铸件（如锌和铝压铸件）以及陶瓷等脆性材料。标准负载标准负载适用于低碳钢（如未经热处理的钢和铸铁）及有色金属（如青铜和铝），而 重型负载 而重型负载则专用于淬火钢或存在剧烈冲击和振动的工作环境。然而，基材类型仅限制了高强度级产品的使用范围，设计目标是选用强度足以承受施加载荷、同时柔韧性足以隔离并保护柔软或易碎孔材免受外力影响的销钉。如果销钉对于所施加的载荷和基体材料而言过于刚性，则无法发生弯曲，从而可能损坏孔洞并导致组件失效。另一方面，轻型螺旋销可用于所有 类型的基体材料。这使得轻型销具有极高的通用性——特别是在对销钉施加的力有限的对准应用中。
力量对比
“轻型”是三种规格中最具灵活性的选择，但其强度仍足以满足大多数应用需求。事实上，就其实际强度而言，轻型这一名称并不能完全体现其性能。
表 1 根据 ASME B18.8.9M 标准，对高碳钢轻型卷制销钉与低碳钢实心开槽销钉进行了对比。
T带槽销的强度比轻型卷制弹性圆柱销高出1.2 kN至8.2 kN不等。考虑到使用轻型卷制弹性圆柱销的大多数组件都是由软质或易碎材料制成的，实际上轻型卷制弹性圆柱销的强度往往绰绰有余——事实上，其强度通常甚至超过了基材的强度。（信不信由你，一根6毫米的轻型卷制弹性圆柱销的强度就足以支撑一辆乘用车！）此外，绝大多数应用场景中的载荷仅为销钉强度的极小部分。 请记住，我们讨论的是千牛顿级，即数百至数千公斤的载荷)。 因此，从这个角度来看，实心销略高的强度通常对组件没有任何益处，因为这并非必要。一般而言，如果销钉不属于动力传动机构，或无需承受大重量，那么其极限剪切强度就无需考虑。
| 直径（毫米） | 2.5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | |
| 双剪切强度 (kN) | 轻型卷制弹性圆柱销 | 2.3 | 3.3 | 5.7 | 9 | 13 | 23 |
| 实心开槽销 | 3.5 | 5 | 8.8 | 13.8 | 19.9 | 31.2 | |
| 强度差异 (kN) | 1.2 | 1.7 | 3.1 | 4.8 | 6.9 | 8.2 | |
表1
轻型卷制弹性圆柱销的优势
为特定应用选择轻型卷制弹性圆柱销，可在功能和商业层面为组件带来多重优势。
更小的插入力
轻型卷制弹性圆柱销最显著的优势在于其柔韧性更强，因此插入力更小。轻型卷制弹性圆柱销的插入力比标准型卷制弹性圆柱销低50%，比重型卷制弹性圆柱销和直槽弹性圆柱销低75%。此外，轻型卷制弹性圆柱销还具有最佳的剪切强度与插入力比。这意味着，在销径不受限制的情况下，安装大直径的轻型卷制弹性圆柱销总是比安装同等剪切强度的标准型或重型卷制弹性圆柱销（小直径）更为轻松。手动安装轻型卷制弹性圆柱销能减轻装配工人的体力负担，从而改善装配线的人体工学设计并提升安全性。
降低组装成本
轻型卷制弹性圆柱销的原材料用量较少（如前所述），因此单价低于其他类型。然而，更具吸引力的是其潜在的整体装配成本节约。鉴于轻型卷制弹性圆柱销的插入力较小，紧固件安装设备无需具备过大的动力，从而可降低设备投资成本。事实上，若将轻型卷制弹性圆柱销与刚性实心销进行对比，综合考虑更低的材料成本、更低的安装设备成本，以及在基材上加工所需孔径所产生的更低制造成本，轻型卷制弹性圆柱销的整体装配成本最低！
保护主机组件
鉴于轻型卷制弹性圆柱销具有卓越的柔韧性，其对基材施加的径向压力和应变在所有卷制弹性圆柱销型号中最低，因此即使在剪切条件下，也能最大限度地降低对基材造成损伤的风险。这一特性使轻型卷制弹性圆柱销非常适合用于软质和脆性材料，以及需要保持接头可维修性的应用场景。图 1 展示了不同销钉产生的径向应力对比。销钉直径周围的色带越宽、颜色越深，说明销钉对孔材料施加的应力越大。
图 1
从左至右：实心销、直槽弹性圆柱销、重型卷制弹性圆柱销、标准型卷制弹性圆柱销、轻型卷制弹性圆柱销
轻型卷制弹性圆柱销大显身手的典型应用场景
对齐
在典型的对准应用中，销钉仅用于在装配过程中对准两个部件。在通过其他紧固方式固定后，销钉便不再发挥任何作用。在此过程中，作用在销钉上的剪切力几乎为零。传统上用于对准应用的部件包括精密磨削的实心销、冷成型销、弹簧销和卷制弹性圆柱销。弹簧销和卷制弹性圆柱销对安装孔的公差要求较低，且便于装配。与精密加工的磨制销相比，弹簧销和卷制弹性圆柱销的成本要低得多。在卷制弹性圆柱销的各种规格中，轻型卷制弹性圆柱销充分体现了上述所有优势，是大多数对准应用的理想解决方案。
如需了解铝制汽车阀体总成中轻型卷制弹性圆柱销的详细应用案例，请阅读我们的应用案例。
铝制汽车阀体总成中的轻型卷制弹性圆柱销
铰链
手动或简单的旋转点铰链是另一个对剪切强度要求不高的例子。因此，就组装便捷性和总体成本而言，轻型螺旋销是这类应用的理想选择，同时还能提供高性能的解决方案。使用轻型螺旋销，还能非常轻松地实现具有优质“手感”的摩擦铰链。
该细分市场中的一个特殊类别是化妆品收纳盒, 其中专为该领域开发的超轻型1½圈螺旋销，已成为高品质收纳盒铰链的行业标准解决方案。
轻型卷制弹性圆柱销用作圆锯片护罩内的自由配合铰链销。
SPIROL 的 550 系列化妆盒用卷制圆柱销在组件的整个使用寿命期间都能提供高质量的摩擦铰链。
紧固
对于两个部件连接在一起，且接头处受力不大或不承重的场合，轻型螺旋销是绝佳的选择，因为它能充分发挥其所有优势。典型的应用包括塑料与金属部件之间的连接（例如机油尺）、轴/轮毂总成（不传递扭矩）等。
结论
总而言之，轻型卷制弹性圆柱销在许多应用中具有诸多优势，包括降低零部件和整体装配成本、保护基体材料以及安装简便。因此，在不涉及高承载负荷的应用中，应始终优先考虑使用轻型卷制弹性圆柱销。
SPIROL 提供免费的应用工程 服务。如果您正在进行新设计，或者希望获得改进现有装配的帮助，请立即联系SPIROL ！
轻型卷制弹性圆柱销用于将塑料环固定在汽车机油尺的金属杆上。使用SPIROL的PM型手动插销器，可轻松安装此类销钉。