螺旋拉伸彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧的制造
螺旋拉伸彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧的制造
一、 圓柱螺旋彈簧結(jié)構(gòu)
圓柱螺旋彈簧根據(jù)受力性質(zhì),有三種類型:
1. 圓柱螺旋壓縮彈簧
1)彈簧各圈間距
??? 設(shè)彈簧的節(jié)距為p;彈簧絲的直徑為d;在自由狀態(tài)下各圈之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g距δ。為了使彈簧在壓縮后仍能保持一定的彈性,還應(yīng)保證在最大載荷作用下,各圈之間仍具有一定的間距δ1。δ1的大小一般推薦為:δ1=0.1d≥0.2mm
2)死圈
??? 彈簧的兩個端面圈與鄰圈并緊(無間隙),只起支承作用,不參與變形,故稱為死圈。當(dāng)彈簧的工作圈數(shù)n≤7時(shí),彈簧每端的死圈約為0.75圈;當(dāng)n>7時(shí),每端的死圈約為1~1.75圈。
3)端部結(jié)構(gòu)形式
YI型:兩個端面圈均與鄰圈并緊,并在專用的磨床上磨平;
YII型:加熱卷繞時(shí)彈簧絲兩端鍛扁且與鄰圈并緊(端面圈可磨平,也可不磨平);
YIII型:兩個端面圈均與鄰圈并緊不磨平
??? 在重要的場合,應(yīng)采用YI型,以保證兩支承端面與彈簧的軸線垂直,從而使彈簧受壓時(shí)不致歪斜。彈簧絲直徑d≤0.5mm時(shí),彈簧的兩支承端面可不必磨平。d>0.5mm的彈簧,兩支承端面則需磨平。磨平部分應(yīng)不少于圓周長的3/4。端頭厚度一般不小于d/8,端面粗糙度應(yīng)低于
2.圓柱螺旋拉伸彈簧
1)端部掛鉤型式
??? 拉伸彈簧為了便于聯(lián)接、固著及加載,兩端制有掛鉤。
??? LI型和LII型掛鉤制造方便,應(yīng)用很廣。但因掛鉤過渡處產(chǎn)生很大彎曲應(yīng)力,故只宜用于彈簧絲直徑d≤l0mm的彈簧中。
??? LVII、LVIII型掛鉤不與彈簧絲聯(lián)成一體,故無前述過渡處的缺點(diǎn),而且這種掛鉤可以轉(zhuǎn)到任意方向,便于安裝。在受力較大的場合,最好采用LVII型掛鉤,但它的價(jià)格較貴。
2)有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧
??? 圓柱螺旋拉伸彈簧空載時(shí),各圈應(yīng)相互并攏。另外,為了節(jié)省軸向工作空間,并保證彈簧在空載時(shí)各圈相互壓緊,常在卷繞的過程中,同時(shí)使彈簧絲繞其本身的軸線產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制成的彈簧,各圈相互間即具有一定的壓緊力,彈簧絲中也產(chǎn)生了一定的預(yù)應(yīng)力,故稱為。這種彈簧一定要在外加的拉力大于初拉力F0后,各圈才開始分離,故可較無預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧節(jié)省軸向的工作空間。
3、螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧
??? 扭轉(zhuǎn)彈簧,為了便于聯(lián)接、固著及加載,兩端制有桿臂:
(二) 圓柱螺旋彈簧制造
??? 螺旋彈簧的制造工藝包括:a)卷制;b)掛鉤的制作或端面圈的精加工;c)熱處理;d)工藝試驗(yàn)及強(qiáng)壓處理。
??? 卷制是把合乎技術(shù)條件規(guī)定的彈簧絲卷繞在芯棒上。大量生產(chǎn)時(shí),是在萬能自動卷簧機(jī)上卷制;單件及小批生產(chǎn)時(shí),則在普通車床或手動卷繞機(jī)上卷制。
??? 卷制分冷卷及熱卷兩種。冷卷用于經(jīng)預(yù)先熱處理后拉成的直徑 d<(8~10)mm的彈簧絲;直徑較大的彈簧絲制作的強(qiáng)力彈簧則用熱卷。熱卷時(shí)的溫度隨彈簧絲的粗細(xì)在800~1000℃的范圍內(nèi)選擇。不論采用冷卷或熱卷,卷制后均應(yīng)視具體情況對彈簧的節(jié)距作必要的調(diào)整。
??? 彈簧在完成上述工序后,均應(yīng)進(jìn)行熱處理。熱處理后的彈簧表面不應(yīng)出現(xiàn)顯著的脫碳層。冷卷后的彈簧只作回火處理,以消除卷制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
??? 此外,彈簧還須進(jìn)行工藝試驗(yàn)和根據(jù)彈簧的技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行精度、沖擊、疲勞等試驗(yàn),以檢驗(yàn)彈簧是否符合技術(shù)要求。要特別指出的是,彈簧的持久強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度,在很大程度上取決于彈 簧絲的表面狀況,所以彈簧絲表面必須光潔,沒有裂紋和傷痕等缺陷。表面脫碳會嚴(yán)重影響材料的持久強(qiáng)度和抗沖擊性能。因此脫碳層深度和其它表面缺陷應(yīng)在驗(yàn)收彈簧的技術(shù)條件中詳細(xì)規(guī)定。重要的彈簧還須進(jìn)行表面保護(hù)處理(如鍍鋅);普通的彈簧一般涂以油或漆。
??? 對于重要的彈簧,還要進(jìn)行強(qiáng)壓處理。強(qiáng)壓處理是使彈簧在極限載荷作用下受載持續(xù)6~48h,以便在彈簧絲截面的危險(xiǎn)區(qū)產(chǎn)生塑性變形和殘余應(yīng)力。由于殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力符號相反,因而強(qiáng)壓處理過的彈簧最大工作應(yīng)力較小,一次強(qiáng)壓處理可提高彈簧靜載的承載能力25%。若經(jīng)噴丸處理可提高20%。但用于長期振動,高溫和腐蝕性介質(zhì)中的彈簧,以及一般用途的彈簧不宜采用這種強(qiáng)化工藝。
??? 螺旋拉伸、扭轉(zhuǎn)彈簧的制造,目前除少數(shù)制造廠在引進(jìn)國外CNC數(shù)控彈簧成形機(jī)上一次自動成形加工各種式樣的拉伸、扭轉(zhuǎn)彈簧外。絕大多數(shù)制造廠仍采用傳統(tǒng)的加工方法來制造,現(xiàn)分別作一簡單的介紹。
1、螺旋拉伸彈簧。其工藝與螺旋壓縮彈簧基本相同,不同的只是端部的鉤環(huán)加工,拉伸彈簧的成形方法如下:
1)用與螺旋壓縮彈簧相同的方法,卷繞成形后進(jìn)行去應(yīng)力退火,再進(jìn)行鉤環(huán)加工,除特殊形狀的鉤環(huán)或要求初拉力很高的螺旋拉伸彈簧用車床有心卷制或手工卷制外,大部分的彈簧是用自動卷簧機(jī)卷制。
2)用直尾卷簧機(jī)卷制。它是一種心軸垂直的立式有心卷簧機(jī)。卷制后進(jìn)行去應(yīng)力退火,然后進(jìn)行鉤環(huán)加工。 螺旋拉伸彈簧的端部結(jié)構(gòu)形式很多,加工方法也很多。常用的有:小型彈簧使用鉗子式的專用工具或?qū)S霉に囇b置進(jìn)行手工加工;普通的螺旋拉伸彈簧則以彎鉤器或模具用手動或自動的操作方法進(jìn)行加工;長臂鉤環(huán)的拉伸彈簧,一般是卷繞時(shí)留出拉鉤所需料長,或者是卷制后留出加工所需的圈數(shù),用拉直工具將兩端拉直,然后用專用工具彎制鉤環(huán)。 去應(yīng)力退火的工藝規(guī)范如前所述。彈簧卷制好后先進(jìn)行去應(yīng)力退火,然后再切斷和進(jìn)行鉤環(huán)加工,鉤環(huán)加工完畢后,一般再要進(jìn)行了1~2次的去應(yīng)力退火。為了防止兩鉤環(huán)的相對角度發(fā)生變化,故在去應(yīng)力退火時(shí)要使鉤環(huán)加工完畢后的溫度比卷制好后的溫度低20~30°C。 螺旋拉伸彈簧一般不進(jìn)行拋丸和強(qiáng)拉處理。
2、螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧。其工藝和螺旋壓縮、拉伸彈簧基本相同,不同的也嵌瞬康募庸ぁ?在小批量生產(chǎn)和扭臂比較復(fù)雜的情況下,多數(shù)采用手工或半自動的有心軸卷簧法成形,然后用工裝夾具將扭臂按圖樣要求進(jìn)行加工。在大批量生產(chǎn)時(shí),則可在直尾卷簧機(jī)和扭簧專用機(jī)上卷制,扭臂不能按圖樣完成的,再分工序用工裝、夾具來加工。 根據(jù)螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)和制造時(shí),還應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
1) 螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧端部扭臂在制造時(shí)應(yīng)一次彎曲成形,避免加工疵病和校正整形加工。扭臂加工完后應(yīng)進(jìn)行第二次去應(yīng)力退火;
2) 目前的螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧多為密圈,這樣在彈簧圈之間就產(chǎn)生了相當(dāng)于拉伸彈簧的初拉力類似的壓緊力,在加載和卸載時(shí)會產(chǎn)生摩擦力而出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,當(dāng)加載與旋向相同或圈數(shù)增加時(shí),這種傾向增加;另外也給表面處理工序帶來困難。因此在設(shè)計(jì)和成形時(shí),彈簧圈間應(yīng)稍留間隙。 在大量生產(chǎn)中,制造廠在有條件的情況下,對螺旋拉伸、扭轉(zhuǎn)彈簧的展開、折彎、彎鉤等工序可采用液壓、氣動等方法去加工。