彈簧雖然是體積小、結構簡單的零件，
但在機械運作中卻扮演「能量儲存與釋放」的關鍵角色。
設計得當，產品能穩定、耐用；設計不良，則可能造成彈力不足、疲勞斷裂或零件磨損。
以下是進行 彈簧設計與選型 時應特別留意的幾個要點：

 

1.明確定義使用條件

在設計初期，需先釐清以下條件：
‧彈簧所承受的 荷重（Force） 與 工作行程（Stroke）；
‧是否需要長期反覆壓縮、拉伸或扭轉；
‧工作環境溫度、濕度、是否接觸油、水氣或化學物質。

例如：若為室外環境或接近海邊的設備，高雄地區常見潮濕鹽氣， 就應優先採用 不鏽鋼 SUS304／316 或 磷青銅 材質，以提升耐腐蝕性。

 

2.彈力曲線與安全係數設定

彈簧在受力後會產生彈性變形，
若超出材料的「比例極限」，就會產生永久變形或疲勞損壞。
因此在設計階段必須設定「最大工作變形量」與「安全係數」。
一般工業用彈簧建議安全係數為 1.3～1.5；
若屬高頻或長壽命應用（如機械手臂、模具），
則需提高至 1.8 以上，以延長使用壽命。

 

3.材質與線徑選擇

材質影響彈力穩定度與抗疲勞強度。
若為高強度壓縮彈簧，可選用碳素鋼
若需抗氧化或耐高溫，建議採用 Inconel、鈹銅或不鏽鋼 316。
同時需考量線徑、圈數與自由長度的比例──
線徑越大、圈數越少，彈力越強，但位移範圍會減少；
反之，細線多圈可增加行程，但容易疲勞。
這些關係需透過設計軟體或工程經驗計算。

 

4.負載方向與端部設計

不同彈簧型式有不同受力方向：
‧壓縮彈簧：軸向受力，建議端面研磨平整以確保受力均勻；
‧拉伸彈簧：需注意掛鉤角度與開口尺寸，避免在承拉時產生偏應力；
‧扭力彈簧：扭臂角度與固定孔位需精準控制，以防滑動或脫落。

若為客製化彈簧，可依實際機構設計調整端部形式，例如「封閉端」、「開放端」、「雙扭臂」或「勾環式」。

 

5.疲勞壽命與表面處理

長時間使用會產生微裂紋與疲勞破壞。
設計上可藉由下列方式提升壽命：
‧採用 Shot Peening（噴丸強化） 提升表面硬度；
‧加上 電鍍層或防鏽油處理，避免腐蝕；
‧對高荷重應用（如模具彈簧），建議使用合金鋼並控制工作變形量在 30～40% 以內。

 

6.測試與驗證

在彈簧設計完成後，建議進行 力學測試與疲勞試驗。
這可驗證理論設計與實際性能是否一致。
我們通常會依客戶提供的使用條件，
模擬「荷重–變位曲線（Load–Deflection Curve）」與「疲勞壽命（Cycle Life）」數據，
確保客製化彈簧能在實際應用中達到理想的回彈力與穩定度。

 

設計彈簧就像設計「能量控制器」。
每一毫米的誤差、每一圈的設計，都可能影響整個機構的穩定性。
在我們提供高雄彈簧產品顧問服務時，
通常會依照客戶實際用途──無論是自動化機械、模具、醫療設備或電子零件──
建議最合適的材質、線徑與結構配置，
讓客製化彈簧能兼顧耐用度、精密度與安全性。