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弹簧的设计与制造工艺是怎样的?

弹簧大致分为:圆柱形螺旋弹簧(拉,压,扭)、圆锥形螺旋压簧、鼓形螺旋弹簧、盘簧、片状弹簧。


圆柱形螺旋压缩弹簧


1.结构要素


d----弹簧钢丝直径、D----弹簧中径、D1-----弹簧最小内径、D2-----弹簧最大外径、h----弹簧自由高度、hd-----弹簧全压缩高度、λd-----全压缩时弹簧的变形量、t-----弹簧节距、α----螺旋角、L-----钢丝展开长度、n----工作圈数、n1------总圈数、c-----弹簧指数(D/d)。


工作圈n—实际参加工作的簧圈。


支承圈—保证弹簧轴线垂直于支承面,而不参加(压缩)工作的弹簧, 一般为(0.75~1.25)圈。


n1= n +(1.5~2.5)圈


弹簧钢丝:钢丝直径:0.2~1.5mm,钢丝材料:高碳钢(65H号以上);工具钢:T8A、T9A、T10A


结构要素及尺寸公差选取的是否合理,直接影响弹簧制造的难易程度


一、弹簧指数C


C=D/d


C—弹簧指数(也称缠绕比) D—弹簧中径. d—钢丝直径.


C常取6~25范围内的值。


当C=10~12时,工艺性最好。


C太大,缠绕时不易产生出稳定的变形。 C太小,缠绕时钢丝中会产生较大的抗力。


二、弹簧的螺旋角。


弹簧的制造工艺:

卷簧是弹簧卷制成形的简称。卷簧是弹簧制造的第一道工序,也是重要的工序,卷制的精度对整个制造过程起着极为重要的作用,它基本上决定了弹簧的几何尺寸和特性以及材料的利用率。


弹簧的卷制设备一般分有心轴卷制弹簧机与无心轴卷制弹簧机。下面分别叙述有心轴卷簧机和无心轴卷簧机卷制弹簧。


有芯轴缠制:将弹簧钢丝在芯轴上缠绕,得到芯轴状的弹簧。不同弹簧需要不同的芯轴。


无芯轴缠制:节距、直径可调,可获得不同形状的弹簧。(圆柱形、圆锥形、腰鼓形)。


弹簧多采用无芯轴缠制——自动缠簧机。


自动缠簧机工作原理:


1--定径销 2--芯轴 3--送料鼓轮 4--校直机构 5--导向板 6--定距块 7--待缠绕的弹簧


各部分机构组成及功能:


1.校直机构


组成:由交错配置的磙子组成。


功用:消除钢丝卷料的弯曲度,有利于提高弹簧的精度和抗力。


2.送料机构


组成:一对或两对滚轮组成。


功用:靠滚轮转动时与钢丝间的摩擦力来实现送料。


3.导向机构


组成:由上下成对的导向板组成(导向板开有圆形槽)


功用:在送料过程中引导钢丝沿圆槽轴线送进,避免钢丝在缠簧前发生弯曲。


4.缠制机构


组成:由定径销,定距块组成。


功用:缠制成一定形状、直径、节距的螺旋弹簧。


定径销—控制弹簧的直径。


定距销—控制弹簧的节距。


5.切断机构


组成:由切断刀和芯轴组成。


功用:切断,控制弹簧总圈数。


弹簧缠制后的其它工序


1.切头


目的:去掉毛刺,控制弹簧总圈数,使圈头与相邻圈间留有一定的间隙(有利于防腐处理)。


2.修整


目的:调整弹簧的自由高度和中径等参数(因为钢丝质量和缠簧机精度的影响,缠制出的弹簧不一定符合图纸要求)。


3.磨端面


目的:控制弹簧的不垂直度,改善弹簧的受力情况。


端头厚度:Δ≥ 0.25d


当d ≥0.5mm时,需磨端面。


当d ≤0.5mm时,不需磨端面。


4.回火处理


目的:消除弹簧缠制后钢丝中存在的内应力,增加材料的韧性,稳定弹簧的尺寸和抗力。


回火温度:180°~240°C


保温时间:5~ 15分


5.防腐处理


目的:防腐蚀,延长寿命,稳定弹簧抗力,常用度锡或发蓝。


6.强压处理


目的:稳定弹簧的尺寸,同时也为了暴露弹簧的隐患。


方法:1)静压法:


将弹簧压到圈与圈碰上(压死),并持续一定的时间。(几分钟~几小时)


2)多次压缩:


将弹簧多次压缩(3~10次),每次压到圈与圈碰上。


初压缩量—弹簧“立定”以前自由高度的缩短量。


用可靠性环境应力筛选方法检验弹簧,质量更容易保证。


卷制方式有单个卷制和多个连续卷制。单个卷制一般用于条料制造的弹簧以及油封弹簧等;多个连续卷制是一次卷成一串螺旋弹簧,然后按尺寸分别切断成单个弹簧。


为了在冷成形后得到所要求的尺寸精度,在弹簧设计、弹簧工艺装置设计和编制工艺规程时,必须准确地掌握不同材料的各类弹簧在成形时的回弹量。


影响回弹量的因素很多,主要有材料的力学性能、弹簧的旋绕比和工艺装置等。


回弹量与材料的抗拉强度fb成正比,与弹性模量E成反比,σ/E愈大,则回弹量愈大。材料的力学性能不稳定时,回弹量也不稳定。


弹簧的旋绕比和节距越大,塑性变形就越小,内应力就越不稳定,弹簧直径和节距的精确度就越难控制。因此,在卷制旋绕比和节距大的弹簧时,各工序的操作应特别注意。例如,倒车时速度要慢,搬运卷好的弹簧毛坯时要轻,在去应力退火前尽量少移动等。对于旋绕比大的弹簧毛坯,最好在卷制完毕后固定,随心轴同时进行去应力退火后,再从心轴上取下。


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