CN110985575B - 一种高寿命高硬度的塔簧及其生产加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高寿命高硬度的塔簧及其生产加工工艺，包括一个筋顶，两个减震凹坑和两个肩；筋顶的左右两侧各设置有一个减震凹坑，两个减震凹坑的外侧各设置有一个肩，减震凹坑和肩相对于筋顶的纵向轴线分别与另一侧的减震凹坑和肩呈对称分布，位于筋顶一侧的肩、减震凹坑共同开设有一体成型的槽，槽相对于筋顶的纵向轴线与另一侧的槽呈对称分布，筋顶的高度大于所述肩的高度，其生产加工工艺包括成型，热处理及防锈；本发明的塔簧结构，当任何一个位置受力时，会依然保持一个水平面，对盖板的着力点和输液管的压紧力均匀，可以减小输液管路受力变形，保证高流速、长时间输液的精度。

Description

一种高寿命高硬度的塔簧及其生产加工工艺
技术领域
本发明涉及医用设备领域，特别是涉及一种高寿命高硬度的塔簧及其生产加工工艺。
背景技术
目前国内输液泵输液流速基本在2000ml/h以内，高速输液泵属于国内空白，控制输液流速的结构主要是内部的压管装置，现有输液泵的压管装置结构里面的弹性装置主要由4个柱簧和各种限位结构组成，内部结构复杂，零件安装困难，损坏不易维修，而且盖板体积很大，不利于降本增效；由于4个柱簧在盖板两端，挤压管路时会导致受力不均，使输液管路受力变形程度大，不能保证输液泵的输出流速以及长时间输液的精度，进而不能满足急救输液的需要，对于医学上户外急救、高速输血等措施不能产生积极有力的效果。
第一代塔簧解决了长时间输液精度不能保证的问题，但是使用寿命及效果没有达到预期，致使用户购买的高速输液泵过早损坏，且不易维修，并且在塔簧快要损坏的临界值时，因弹性力不理想，致使输液精度不能保证，使用者无法自主控制输液泵的损坏临界值，使用效果不理想；因高速输液泵的压管装置在进行挤压放松管路时，塔簧提供支撑的弹力，运动极其剧烈，对硬度和强度的标准提出了难题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中的不足，提供一种高寿命高硬度的塔簧及其生产加工工艺，使用创新的塔簧结构代替现有的4个柱簧，取消限位结构，提高塔簧的强度和硬度，保证输液精度及输液流速的前提下，延长塔簧使用寿命保证输液泵的使用期。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高寿命高硬度的塔簧，包括一个筋顶，两个减震凹坑和两个肩；所述筋顶的左右两侧各设置有一个所述减震凹坑，两个减震凹坑的外侧各设置有一个肩，所述减震凹坑和肩相对于筋顶的纵向轴线分别与另一侧的减震凹坑和肩呈对称分布，所述肩的外侧边缘各设置有一个固定孔，位于筋顶一侧的肩、减震凹坑共同开设有一体成型的槽，所述槽相对于筋顶的纵向轴线与另一侧的槽呈对称分布；所述筋顶的高度大于所述肩的高度。
优选的，所述塔簧的铸造材质为60Si2Mn。
优选的，所述筋顶到底部的高度为13.7mm，公差±0.1mm。
优选的，所述固定孔的开孔厚度为0.7mm，公差±0.03mm。
优选的，所述槽的槽宽最窄处为3mm，最宽处为4.5mm，公差为±0.05mm。
优选的，所述生产加工工艺包括成型，热处理及防锈；所述成型步骤为采用一体成型的模具加工制作，所述模具采用激光切割方式，经矩形金属板开槽折弯成型；所述热处理步骤为淬火温度870℃±20℃，油冷，再经回火480℃±50℃；所述防锈工艺采用的是水溶性防锈油脂，使用浸涂方式，经热处理后进行表面清理，常温下浸泡在防锈油里12小时后取出晾干。
优选的，所述热处理步骤还包括球化退火，所述球化退火首先采取850度加热，而后进行油冷淬火，最后采用短时间等温球化工艺，即800±10℃度加热25分钟，急冷到700±10℃保温1小时，以30-50℃每小时的速度炉冷至600℃出炉。
优选的，所述回火温度要依据模具零件的硬度要求进行选择，即模具零件硬度46HRC，温度设置400℃，模具零件硬度40HRC，温度设置500℃，模具零件硬度34HRC，温度设置600℃，避开300℃左右的回火脆性区。
本发明的有益效果：
1.本发明创造性的使用塔簧结构代替现有技术中的4个柱簧，取消限位机构，简化了输液压管装置的结构，使得安装维护方便，并且缩小了盖板体积，节省成本。
2.本发明的塔簧改变了原来柱簧的摆动效果，即使任意一个位置受力，整个受力面均会整体动作，依然保持一个水平面，使得管路受力均匀，输液管路受力变形程度极小，可保证输液泵的输出流速以及长时间输液的精度。
3.本发明的塔簧在保持硬度的前提下，极大的增加了塔簧的使用寿命，在高强度，满负载的条件下(5000ml/h流速24h不间断)，可以保证塔簧寿命达到5年以上。
附图说明
图1为本发明的塔簧结构示意图；
图2为本发明的塔簧与盖板装配示意图；
图3a为本发明的塔簧结构设计参考尺寸主视图；
图3b为本发明的塔簧结构设计参考尺寸左视图；
图3c为本发明的塔簧结构设计参考尺寸俯视图；
图3d为本发明的塔簧结构设计参考尺寸A-A向剖视图。
图中：1、筋顶；2、肩；3、固定孔；4、槽；5、盖板；6、拨叉。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做进一步描述：
如图1至图3d所示，本发明的一种高寿命高硬度的塔簧，包括一个筋顶1，两个减震凹坑及两个肩2，筋顶1到底部的高度为13.7mm，公差±0.1mm；筋顶1与两个肩2之间各设置有一个减震凹坑，减震凹坑和肩2通过筋顶1的纵向轴线分别与另一侧的减震凹坑和肩2呈对称分布，肩2的边缘各设置有一个固定孔3，固定孔3的开孔厚度为0.7mm，公差±0.03mm；肩2、减震凹坑和筋顶1共同开设有一体成型的槽4，槽4的槽宽最窄处为3mm，最宽处为4.5mm，公差为±0.05mm，槽4通过筋顶1的纵向轴线与另一侧的槽4呈对称分布，整个塔簧的铸造材质为60Si2Mn，筋顶的高度大于两侧的肩的高度，使塔簧整体呈现出三拱形桥式设计。
塔簧的生产加工工艺主要包括成型，热处理及防锈，各项详细步骤如下：
成型为采用一体成型的模具加工制作，模具根据图纸尺寸采用激光切割方式，经矩形金属板开槽折弯成型。
热处理步骤为淬火温度870℃±20℃(60Si2Mn钢淬火温度正常取850度～870度)，油冷；再经回火480℃±50℃(特殊需要时温度可取480℃±30℃)；其中热处理步骤比较重要的步骤还包括球化退火，球化退火首先采取850度加热，而后进行油冷淬火，最后采用短时间等温球化工艺，即800±10℃度加热25分钟，急冷到700±10℃保温1H，以30-50℃/H的速度炉冷却至600℃出炉，可获得理想的球化组织。回火温度要依据模具零件的硬度要求进行选择，即模具零件硬度46HRC，温度设置400℃，模具零件硬度40HRC，温度设置500℃，模具零件硬度34HRC，温度设置600℃，避开270-330℃左右的回火脆性区，因塔簧要求有较高韧性、要求尺寸稳定性好，回火温度控制在250度左右，硬度为45～55HRC。
防锈工艺采用的是水溶性防锈油脂，以水作为溶剂的水溶剂性防锈油不含芳香烃、铅等对人体有害的物质，生产中无三废排放，因为塔簧本身体积小可使用浸涂方式，经热处理后进行表面清理，常温下浸泡在防锈油里12小时后取出晾干，防锈油比较稠，需要加热到一定温度，防锈油成流动液态为宜，此种防锈工艺避开了传统工艺中化学腐蚀方法和金属保护膜方法的缺点，既不会增加产品的脆性，也不容易变形。
实施例1：1、筋顶；2、肩；3、固定孔；4、槽；5、盖板；6、拨叉。
如图2至图3d所示的实施例，塔簧的各个尺寸根据图3a-图3d进行加工制作，经过成型、热处理、防锈工艺步骤后应用于高速输液泵的压管装置内部的盖板5上，塔簧安装在盖板5内部，可使用M2.5*10的螺丝固定在拨叉6上，螺丝尺寸依据固定孔3直径设定，塔簧正中间的筋顶1在金属门盖板上(金属门盖板安装在门体正面，上面贴有门膜)，其中，筋顶1和两肩2中间凹下去的减震凹坑，不与任何东西接触，主要为塔簧提供弹力，在塔簧受力时，减少塔簧变形并提供弹力，两边设置圆形的固定孔3，将塔簧固定在盖板5内，盖板5配合泵片蠕动挤压管路，保证管路受力均匀，从而达到在高流速下还能高精度的长时间输液。
本发明的塔簧主要应用于高速输液泵的压管装置区，塔簧安装于盖板内部，盖板安装于门体的侧面凹坑内，拨叉6和门体通过门轴穿装在凸轮轴座上，盖板5与泵片相对设置且在两者之间布置管路，安装好输液管路，关上输液泵门体，此时泵片会产生从左到右的波浪形动作，因盖板5与塔簧嵌入式装配设计，且塔簧具备一定的弹力，盖板5实际是实时处于浮动效果的，当泵片来回翻转时，因泵片与盖板5相对设置，此时泵片会和盖板5挤压管路和释放管路，经过一连贯的频繁挤压和释放，产生泵送动力，可将管路中的药物或其它医用物品快速、精确的输送到患者体内，通过泵片的翻转和盖板5的挤压实际相当于对管路中的液体起到了一个电动的推力作用。
本发明经过大量的模具开模和长时间的测试验证，确定了如图3a-图3d中的结构参数，高度设置过大会导致泵片受力较大引起电机卡滞，堵转；高度设置过小会导致管路不受力，失去压管的作用；厚度设置较大会增强硬度，但可能会导致电机堵转和塔簧断裂，槽宽如果较大，会使加工困难，塔簧变形；槽宽较小会使塔簧整体受力不均，薄弱部分易折断，影响寿命，即高度、厚度及槽宽应适当根据当前所设计的输液泵的盖板体积规格选择合适的尺寸，塔簧材料的选择使用60Si2Mn，对于可替换的塔簧材料材质，应着重注意材料的屈服度、硬度、弹性都要比60Si2Mn更强。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高寿命高硬度的塔簧，其特征在于，包括一个筋顶，两个减震凹坑和两个肩；所述筋顶的左右两侧各设置有一个所述减震凹坑，两个减震凹坑的外侧各设置有一个肩，所述减震凹坑和肩相对于筋顶的纵向轴线分别与另一侧的减震凹坑和肩呈对称分布，所述肩的外侧边缘各设置有一个固定孔，位于筋顶一侧的肩、减震凹坑共同开设有一体成型的槽，所述槽相对于筋顶的纵向轴线与另一侧的槽呈对称分布；所述筋顶的高度大于所述肩的高度；所述塔簧整体呈现出三拱形桥式设计；
所述塔簧的铸造材质为60Si2Mn；所述筋顶到底部的高度为13.7mm，公差±0.1mm；所述固定孔的开孔厚度为0.7mm，公差±0.03mm；所述槽的槽宽最窄处为3mm，最宽处为4.5mm，公差为±0.05mm。
2. 一种如权利要求 1所述的高寿命高硬度的塔簧的生产加工工艺，其特征在于，所述生产加工工艺包括成型工艺，热处理工艺及防锈工艺；所述成型工艺的步骤为采用一体成型的模具加工制作，所述模具采用激光切割方式，经矩形金属板开槽折弯成型；所述热处理工艺的步骤为淬火温度 870℃±20℃，油冷，再经回火 480℃±50℃；所述防锈工艺采用的是水溶性防锈油脂，使用浸涂方式，经热处理后进行表面清理，常温下浸泡在防锈油里 12小时后取出晾干。
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