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扭转弹簧和拉抻弹簧的制造


一、 圆柱螺旋弹簧结构

圆柱螺旋弹簧根据受力性质,有三种类型:

1. 圆柱螺旋压缩弹簧

1)端部结构形式

YI型:两个端面圈均与邻圈并紧,并在专用的磨床上磨平;
YII型:加热卷绕时弹簧丝两端锻扁且与邻圈并紧(端面圈可磨平,也可不磨平);
YIII型:两个端面圈均与邻圈并紧不磨平

在重要的场合,应采用YI型,以保证两支承端面与弹簧的轴线垂直,从而使弹簧受压时不致歪斜。弹簧丝直径d≤0.5mm时,弹簧的两支承端面可不必磨平。d>0.5mm的弹簧,两支承端面则需磨平。磨平部分应不少于圆周长的3/4。端头厚度一般不小于d/8,端面粗糙度应低于

2)死圈

弹簧的两个端面圈与邻圈并紧(无间隙),只起支承作用,不参与变形,故称为死圈。当弹簧的工作圈数n≤7时,弹簧每端的死圈约为0.75圈;当n>7时,每端的死圈约为1~1.75圈。

3)弹簧各圈间距

设弹簧的节距为p;弹簧丝的直径为d;在自由状态下各圈之间应有适当的间距δ。为了使弹簧在压缩后仍能保持一定的弹性,还应保证在额定载荷作用下,各圈之间仍具有一定的间距δ1。δ1的大小一般推荐为:δ1=0.1d≥0.2mm

3、螺旋扭转弹簧

扭转弹簧,为了便于联接、固着及加载,两端制有杆臂:

2.圆柱螺旋拉伸弹簧

1)端部挂钩型式

拉伸弹簧为了便于联接、固着及加载,两端制有挂钩。

LI型和LII型挂钩制造方便,应用很广。但因挂钩过渡处产生很大弯曲应力,故只宜用于弹簧丝直径d≤l0mm的弹簧中。

LVII、LVIII型挂钩不与弹簧丝联成一体,故无前述过渡处的缺点,而且这种挂钩可以转到任意方向,便于安装。在受力较大的场合,建议采用LVII型挂钩,但它的价格较贵。

2)有预应力的拉伸弹簧

圆柱螺旋拉伸弹簧空载时,各圈应相互并拢。另外,为了节省轴向工作空间,并保证弹簧在空载时各圈相互压紧,常在卷绕的过程中,同时使弹簧丝绕其本身的轴线产生扭转。这样制成的弹簧,各圈相互间即具有一定的压紧力,弹簧丝中也产生了一定的预应力,故称为。这种精密弹簧一定要在外加的拉力大于初拉力F0后,各圈才开始分离,故可较无预应力的拉伸弹簧节省轴向的工作空间。



(二) 圆柱螺旋弹簧制造

螺旋弹簧的制造工艺包括:a)卷制;b)挂钩的制作或端面圈的精加工;c)热处理;d)工艺试验及强压处理。

卷制是把合乎技术条件规定的弹簧丝卷绕在芯棒上。大量生产时,是在自动卷簧机上卷制;单件及小批生产时,则在普通车床或手动卷绕机上卷制。

卷制分冷卷及热卷两种。冷卷用于经预先热处理后拉成的直径 d<(8~10)mm的弹簧丝;直径较大的弹簧丝制作的强力弹簧则用热卷。热卷时的温度随弹簧丝的粗细在800~1000℃的范围内选择。不论采用冷卷或热卷,卷制后均应视具体情况对弹簧的节距作必要的调整。

弹簧在完成上述工序后,均应进行热处理。热处理后的弹簧表面不应出现显著的脱碳层。冷卷后的弹簧只作回火处理,以消除卷制时产生的内应力。

此外,弹簧还须进行工艺试验和根据弹簧的技术条件的规定进行精度、冲击、疲劳等试验,以检验弹簧是否符合技术要求。要特别指出的是,弹簧的持久强度和抗冲击强度,在很大程度上取决于弹 簧丝的表面状况,所以弹簧丝表面须光洁,没有裂纹和伤痕等缺陷。表面脱碳会严重影响材料的持久强度和抗冲击性能。因此脱碳层深度和其它表面缺陷应在验收弹簧的技术条件中详细规定。重要的弹簧还须进行表面保护处理(如镀锌);普通的弹簧一般涂以油或漆。

对于重要的弹簧,还要进行强压处理。强压处理是使弹簧在极限载荷作用下受载持续6~48h,以便在弹簧丝截面的危险区产生塑性变形和残余应力。由于残余应力与工作应力符号相反,因而强压处理过的弹簧额定工作应力较小,一次强压处理可提高弹簧静载的承载能力25%。若经喷丸处理可提高20%。但用于长期振动,高温和腐蚀性介质中的弹簧,以及一般用途的弹簧不宜采用这种强化工艺。

螺旋拉伸、弹簧加工制造,目前除少数制造厂在引进国外CNC数控弹簧成形机上一次自动成形加工各种式样的拉伸、扭转弹簧外。绝大多数制造厂仍采用传统的加工方法来制造,现分别作一简单的介绍。

1、螺旋拉伸弹簧。其工艺与螺旋压缩弹簧基本相同,不同的只是端部的钩环加工,拉伸弹簧的成形方法如下:

1)用与螺旋压缩弹簧相同的方法,卷绕成形后进行去应力退火,再进行钩环加工,除特殊形状的钩环或要求初拉力很高的螺旋拉伸弹簧用车床有心卷制或手工卷制外,大部分的弹簧是用自动卷簧机卷制。

2)用直尾卷簧机卷制。它是一种心轴垂直的立式有心卷簧机。卷制后进行去应力退火,然后进行钩环加工。 螺旋拉伸弹簧的端部结构形式很多,加工方法也很多。常用的有:小型弹簧使用钳子式的专用工具或专用工艺装置进行手工加工;普通的螺旋拉伸弹簧则以弯钩器或模具用手动或自动的操作方法进行加工;长臂钩环的拉伸弹簧,一般是卷绕时留出拉钩所需料长,或者是卷制后留出加工所需的圈数,用拉直工具将两端拉直,然后用专用工具弯制钩环。 去应力退火的工艺规范如前所述。五金弹簧卷制好后先进行去应力退火,然后再切断和进行钩环加工,钩环加工完毕后,一般再要进行了1~2次的去应力退火。为了防止两钩环的相对角度发生变化,故在去应力退火时要使钩环加工完毕后的温度比卷制好后的温度低20~30°C。 螺旋拉伸弹簧一般不进行抛丸和强拉处理。

2、螺旋扭转弹簧。其工艺和螺旋压缩、拉伸弹簧基本相同,不同的也嵌瞬康募庸ぁ?在小批量生产和扭臂比较复杂的情况下,多数采用手工或半自动的有心轴卷簧法成形,然后用工装夹具将扭臂按图样要求进行加工。在大批量生产时,则可在直尾卷簧机和扭簧专用机上卷制,扭臂不能按图样完成的,再分工序用工装、夹具来加工。 根据螺旋扭转弹簧的特点,在设计和制造时,还应注意以下两点:

1) 螺旋扭转弹簧端部扭臂在制造时应一次弯曲成形,避免加工疵病和校正整形加工。扭臂加工完后应进行二次去应力退火;

2) 目前的螺旋扭转弹簧多为密圈,这样在弹簧圈之间就产生了相当于拉伸弹簧的初拉力类似的压紧力,在加载和卸载时会产生摩擦力而出现滞后现象,当加载与旋向相同或圈数增加时,这种倾向增加;另外也给表面处理工序带来困难。因此在设计和成形时,弹簧圈间应稍留间隙。 在大量生产中,制造厂在有条件的情况下,对螺旋拉伸、扭转弹簧的展开、折弯、弯钩等工序可采用液压、气动等方法去加工。
 

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