以下提供一种手工制作三联串联别针簧的详细方法，适用于爱好者或小批量制作，如果是工业级高精度产品,则需要专业绕簧设备和工艺。
核心概念
- 串联弹簧： 三个弹簧首尾相连，整体弹力是三个弹簧弹力的叠加（近似），总长度是三个弹簧长度之和，特点是弹力大,行程长。
- 并联弹簧： 三个弹簧固定在同一个基座上，共同承受负载，整体弹力是三个弹簧弹力的叠加（近似），但行程取决于单个弹簧，特点是弹力大,行程相对短。
本教程以串联弹簧为例。
（图片来源网络，侵删）
所需材料与工具
- 弹簧钢丝：
- 材质： 琴钢丝 (Music Wire) 最常用，强度高、弹性好；不锈钢丝 (如304) 用于防锈需求；碳素钢丝也可,但弹性稍差。
- 直径： 根据所需弹力选择，常用范围 0.5mm - 1.5mm，直径越大，弹力越强,也越硬。
- 长度： 需要计算，总长度 ≈ 3 (弹簧自由长度 + 两端连接长度)，自由长度 = 有效圈数 钢丝直径 + 两端死圈长度。
- 绕簧工具：
- 手工绕簧器： 强烈推荐！ 这是最核心的工具，能保证弹簧圈距均匀、同心度高,有不同尺寸的芯轴可选。
- 替代方案 (效果较差)： 合适直径的金属圆棒（如钻头柄、螺丝刀杆）、尖嘴钳、台虎钳（用于固定圆棒）。
- 切割工具： 钢丝剪、断线钳（确保切口平整）。
- 整形工具： 尖嘴钳、圆嘴钳、小锤子（用于调整弹簧端部形状）。
- 连接工具：
- 焊接： 小型焊台、焊锡、助焊剂（适用于金属丝，如铜丝、铁丝，或不锈钢丝的特定焊接方法）。注意：焊接会改变弹簧局部性能。
- 胶粘： 强力胶（如环氧树脂AB胶、瞬间胶）。注意：胶粘强度有限，可能影响弹簧动态性能。
- 机械连接： 小型金属套管、压接工具（需要精密操作）。
- 测量工具： 钢尺、卡尺。
- 防护用品： 护目镜、手套（钢丝易刺伤手）。
- 固定装置： 台虎钳（用于固定绕簧芯轴或辅助操作）。
- （可选）打磨工具： 小锉刀、砂纸（打磨钢丝末端毛刺）。
制作步骤 (以串联弹簧为例)
第一步：设计与计算
- 确定需求：
- 每个弹簧的目标自由长度 (L_free)。
- 每个弹簧的目标中径 (D) (弹簧圈的平均直径)。
- 每个弹簧的目标有效圈数 (n) (提供弹力的圈数)。
- 每个弹簧的总圈数 (n_total = n + 2) (包含两端各1圈死圈)。
- 钢丝直径 (d)。
- 弹簧指数 (C = D/d)，通常在4-8之间,性能较好。
- 计算钢丝长度：
- 单个弹簧所需钢丝长度 (L_wire_single) ≈ π D n_total + (L_free - π D n) (1 + 拉伸系数) (安全系数)。
- 更精确的公式：
L_wire_single = π * D * n_total / cos(α)(α 是螺旋角，手工绕簧时通常很小，cosα≈1，可简化为L_wire_single ≈ π * D * n_total)。 - 简化估算：
L_wire_single ≈ π * D * n_total + (L_free - π * D * n) * 1.1(1.1是拉伸修正系数，手工绕制时钢丝会拉伸)。
- 更精确的公式：
- 三个弹簧总钢丝长度 (L_wire_total) = 3 * L_wire_single。
- 加上连接所需的额外长度 (每个连接点至少需要几厘米)。
- 单个弹簧所需钢丝长度 (L_wire_single) ≈ π D n_total + (L_free - π D n) (1 + 拉伸系数) (安全系数)。
- 选择芯轴：
- 手工绕簧器的芯轴直径 (芯轴直径) = 弹簧中径 (D) - 钢丝直径 (d)。
- 如果用圆棒替代，圆棒直径 = 芯轴直径。
第二步：准备钢丝
- 截取钢丝： 使用钢丝剪或断线钳，截取计算好的总长度
L_wire_total,确保切口尽可能平整垂直。 - 打磨毛刺： 用小锉刀或砂纸轻轻打磨钢丝两端的毛刺,避免刺伤或影响后续操作。
- （可选）退火： 如果钢丝过硬难弯曲，或需要改善延展性，可进行局部退火（用喷枪小心加热至樱桃红，自然冷却）。注意：退火会降低强度和弹性，需谨慎。
第三步：绕制单个弹簧
- 安装芯轴： 将选好的芯轴安装到手工绕簧器上，或用台虎钳牢固夹住圆棒的一端（确保圆棒水平）。
- 固定钢丝起始端：
- 方法一 (推荐绕簧器)： 将钢丝一端弯成一个小钩子，钩在绕簧器的卡槽或固定销上,拉紧钢丝。
- 方法二 (圆棒)： 将钢丝一端紧贴圆棒起始端，用尖嘴钳或台虎钳夹住钢丝末端和圆棒（夹住部分要短，避免影响弹簧形状）,确保钢丝在圆棒上缠绕时不会滑动。
- 施加张力并缠绕：
- 关键步骤！ 用一只手稳住芯轴/圆棒，另一只手（或借助绕簧器手柄）匀速转动芯轴/圆棒，同时持续、均匀地向后拉紧钢丝，拉力大小要适中且稳定,直接影响弹簧的圈距和紧密度。
- 边缠绕边观察，确保钢丝紧密、均匀地贴在芯轴/圆棒上，圈距一致（如果需要密圈弹簧，则紧密缠绕；如需疏圈弹簧，需控制间距）。
- 缠绕到预定圈数
n_total。
- 固定结束端： 缠绕完成后，将最后一圈也用钳子或绕簧器固定住,防止松开。
- 取下弹簧： 从绕簧器或圆棒上小心地取下弹簧,此时弹簧是直的。
- 整形：
- 用尖嘴钳或圆嘴钳小心地将弹簧两端各的死圈向内或向外弯折90度，使其与弹簧轴线垂直（死圈的作用是提供支撑和固定点）。
- 检查弹簧是否规则、圈距均匀，如有轻微变形,可小心调整。
- 测量： 测量弹簧的自由长度、中径是否符合设计要求，如有偏差,记录下来用于调整下次绕制参数。
第四步：连接三个弹簧（串联）
这是三联别针簧的核心步骤，连接点需要牢固可靠,并能传递力。
- 选择连接方式：
- 焊接 (强度最高)：
- 将第一个弹簧的末端（死圈）和第二个弹簧的起始端（死圈）紧密对齐。
- 用小焊台和合适的焊料（如铜焊丝、银焊片，取决于材料）进行点焊或短段焊接，确保焊点牢固,不过度加热以免退火影响弹簧性能。
- 冷却后，小心打磨焊点，使其平滑过渡,避免尖锐棱角。
- 用同样方法将第三个弹簧连接到第二个弹簧的另一端。
- 胶粘 (简单但强度较低)：
- 将两个弹簧的连接端紧密重叠，并用细砂纸打磨接触面,增加附着力。
- 涂抹适量高强度胶水（如环氧树脂），确保胶水均匀分布,不要过多溢出。
- 用夹子或重物固定,按胶水说明充分固化。
- 同样方法连接第三个弹簧。
- 机械连接 (精密但复杂)：
- 使用内径略大于钢丝直径的小型金属套管。
- 将两个弹簧的末端插入套管两端,确保对齐。
- 使用小型压接工具或台虎钳（垫软木或铜片）小心压紧套管，使其牢固抱住两根钢丝。注意：压接力度要控制好，避免压扁钢丝或套管。
- 同样方法连接第三个弹簧。
- 焊接 (强度最高)：
第五步：整体组装与测试
- 安装别针基座/夹子： 根据你的最终应用，将串联好的三联弹簧的一端（通常是第一个弹簧的死圈）牢固地固定在别针的基座、夹子或支架上，可以使用焊接、铆接、螺丝固定或强力胶粘。
- 安装活动端： 将另一端（第三个弹簧的死圈）连接到活动的夹爪、压板或其他需要施加力的部件上,同样需要牢固连接。
- 测试性能：
- 目视检查： 检查弹簧是否规则，连接点是否牢固,整体结构是否对称。
- 弹力测试： 缓慢压动活动端，感受弹力是否均匀、线性，是否符合预期，弹力是否足够？行程是否足够？
- 疲劳测试 (可选)： 进行多次压缩释放循环，检查弹簧是否有永久变形、断裂或连接点松动。
- 调整与优化：
- 如果弹力不足：可尝试增加钢丝直径、减少有效圈数、减小中径（但注意弹簧指数）。
- 如果弹力过大：可尝试减小钢丝直径、增加有效圈数、增大中径。
- 如果行程不足：可增加单个弹簧的自由长度或增加串联的弹簧数量（但会变长）。
- 如果连接点松动：重新加固（如补焊、增加胶量、更换压接方式）。
- 如果弹簧不规则：检查绕制时的张力是否均匀,芯轴是否固定牢固。
第六步：表面处理（可选）
- 根据需要，进行防锈处理（如发蓝、镀锌、涂防锈油）或美观处理（如喷漆、包胶）。
重要注意事项
- 安全第一： 钢丝非常锋利，操作时务必佩戴护目镜和手套，小心钢丝回弹或刺伤,焊接时注意防火和通风。
- 张力控制： 手工绕簧时，均匀的张力是保证弹簧质量的关键,练习几次找到合适的力度。
- 精度有限： 手工制作精度远低于机器绕制，弹簧的均匀性、一致性、疲劳寿命都会有差距,适合非关键应用或原型制作。
- 材料选择： 钢丝材质和直径对性能影响巨大,琴钢丝性能最佳。
- 连接强度： 串联弹簧的连接点是最薄弱环节，务必确保连接牢固可靠，否则整个结构会失效,焊接通常是最可靠的方法。
- 计算是基础： 虽然手工制作有一定容差，但提前的计算能大大提高成功率,减少材料浪费。
- 耐心练习： 制作弹簧需要一定的技巧和耐心，不要期望第一次就能做出完美产品,先做小样测试。
替代方案
- 购买现成弹簧： 如果标准尺寸的弹簧能满足需求，直接购买工业绕制的弹簧再进行组装,效率和精度会高很多。
- 简化设计： 考虑是否真的需要三个串联弹簧？有时单个精心设计的弹簧或两个并联弹簧就能满足要求,结构更简单可靠。
希望这份详细的指南能帮助你成功制作出三联别针簧！祝你制作顺利！
（图片来源网络，侵删）
