彈簧制造工藝.doc

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1、第五講:彈簧結(jié)構(gòu)分析與制造工藝 （第四章：彈簧制造工藝） 2014-8-3，上海講座用 第一節(jié)：概述 一:彈簧在電器產(chǎn)品中的應(yīng)用 電器中常用的彈簧有： ※：螺旋彈簧：（1：壓縮彈簧;2：垃伸彈簧;3：扭轉(zhuǎn)彈簧；4：片黃） 1：壓縮彈簧： 在交流直動式接觸器中常常采用壓縮彈簧－主要是觸頭壓縮彈簧和鐵心反力彈簧。如下特性。 電器的負載特性（機械特性）是電器的重要特性之一。作用在銜鐵上的機械力和銜鐵行程關(guān)系特性P或F＝稱為機械特性，也稱反力特性。 彈性元件（螺旋彈簧和簧片）構(gòu)成。 彈簧構(gòu)成電磁電器機械特性(反力特性)如圖所示 ： 圖1 電

2、器機械特性(反力特性) 此特性是由作用于銜鐵的機械力和作用于觸頭的壓力組合而成的特性. 在斷路器上，觸頭也是采用壓縮彈簧，如下所示： C d ab 觸頭彈簧 動觸頭 弧角 轉(zhuǎn)軸 靜觸頭 2：垃伸彈簧 在斷路器四連桿機構(gòu)多數(shù)采用，拉伸彈簧：在直流接觸器中的銜鐵反力彈簧是拉伸彈簧。 3：扭轉(zhuǎn)彈簧： 脫扣器上采用的扭簧。 4：片黃：在繼電器中廣泛采用。 從上述情況看，彈簧成為我們電器中一個十分重要的零件。它的質(zhì)量直接影響我們各種電器的性能。 二:彈簧的基本性能 彈簧的基本性能是在載荷作用下產(chǎn)生形變，卸載時釋放能量恢復(fù)原形；加載變

3、形過程遵循一定的規(guī)律。 1：彈簧的特性線： 其特性就是：載荷P(M）與變形F(j)之間的關(guān)系曲線成為彈簧的特性線，如圖4-1所示。彈簧的特性線大致有三種類型：①直線型；②漸增型；③漸減型。 有些彈簧的特性線是上述兩種或三種的組合（圖4-2），稱為組合型特性線。如壓縮彈簧的特性線（圖4-2a）在開始加載時為漸減型，當變形在整個工作區(qū)間的30%～70%時為直線性,在最后的30%時為漸增型.又如圓錐彈簧的特性線(圖4-2c),加載開始為直線,到一定程度后,變?yōu)闈u增型;蝶形彈簧的特性線(圖4-2b)開始為漸減型,后為漸增型,整個特性線呈S形;圖4-2d是兩個不同高度壓縮彈簧組合的特性線,

4、加載開始只有一個彈簧承受載荷,當加載到一定程度時,第二個彈簧也開始承受載荷,特性線成為兩個彈簧的特性線,因而其斜率發(fā)生了改變.拉伸彈簧的特性線基本上是一條直線,由于其線性好,故廣泛用于電器元件和計量器具中. 圖2 組合型特性 a)壓縮彈簧特性曲線,b)碟形彈簧特性c)圓錐彈簧特性d)兩個壓縮彈簧組合特性曲線 2.彈簧剛度（有兩種表述方法） 彈簧所受載荷P與變形量F之比,即產(chǎn)生單位變形量所需荷載稱為彈簧剛度. 對于壓縮和拉伸彈簧的剛度為 (4-1a)

5、 式中── 壓縮和拉伸彈簧剛度(); ── 彈簧所受負荷力(N); ── 彈簧的變形量(mm). 對于扭轉(zhuǎn)彈簧的剛度為 (4-2a) 式中── 扭轉(zhuǎn)彈簧的剛度(); ── 扭轉(zhuǎn)彈簧的扭矩(); j── 扭轉(zhuǎn)彈簧的扭轉(zhuǎn)角. 特性線為漸增型彈簧,其剛度隨著載荷的增加而增大;漸減型彈簧,其剛度隨著載荷的增加而減小.而對于直線型彈簧,其剛度不隨載荷變化而變化,即 或: (4-1b)

6、 (4-2b) 因此,對于具有直線型特性線的彈簧,其剛度也稱為彈簧常數(shù). 彈簧的特性線對于設(shè)計和選用彈簧的類型起著重要的指導(dǎo)作用.設(shè)計彈簧時可用分析計算及實驗的方法找出它的特性線.但即使是最精確得計算,其結(jié)果和實際的數(shù)值也總會有一定的差異.這是由于彈簧在制造過程中不可避免的存在工藝差異,所用材料組織也并非絕對均勻之故.因此,在設(shè)計彈簧時必須經(jīng)過反復(fù)試驗,修改尺寸和參數(shù),使之達到理想的結(jié)果. 三:彈簧的分類 彈簧的類型很多，分類方法不一，按其形狀和結(jié)構(gòu)可分為以下幾種類型。 1:圓柱螺旋彈簧 這類彈簧多數(shù)由圓形截面材料制成，但在同樣空間條件下需要更大的剛度時，

7、可選用矩形截面材料。此中大致可分為三種類型： (1):圓柱螺旋壓縮彈簧（圖4-3） 這種彈簧結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，特性接近于直線型，剛度值較穩(wěn)定，（在電器產(chǎn)品中）應(yīng)用最廣，簡稱為壓縮彈簧。 (2):圓柱螺旋拉伸彈簧（圖4-4） 這種彈簧性能和特點與壓縮彈簧相同。重要承受拉伸載荷，其特性線是直線型。由于有初應(yīng)力和無初應(yīng)力的區(qū)別，故其特性線起點各異。多數(shù)由原形截面材料制成，簡稱為拉伸彈簧。 （3）:圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧（圖 4-5） 這種彈簧主要承受扭矩作用，用于壓縮、儲能及轉(zhuǎn)動系統(tǒng)中，特性線呈直線型。多數(shù)由圓形截面材料制成，簡稱為扭轉(zhuǎn)彈簧。 2.變徑螺旋彈簧

8、 包括錐形、雙錐形彈簧及不規(guī)則變直徑彈簧，后者應(yīng)用較少。 （1）:圓錐形螺旋彈簧（圖4-6） 這類彈簧的特點是穩(wěn)定性較好，結(jié)構(gòu)緊湊。其特性線開始是直線，隨著載荷的增加，逐漸變成漸增形，有利于緩和沖擊和共振。 （2）:中凸和中凹形彈簧（即雙錐簧）（圖4-7） 這類彈簧的特性相當于圓錐形彈簧。中凸形彈簧在某些場合可以代替圓錐彈簧使用；中凹形彈簧主要用作坐墊和床墊。 3:懸臂梁式片狀彈簧 這類彈簧由薄片材料制成，結(jié)構(gòu)形狀繁多。主要用于儀表及繼電器電器元件中。 此外，還有空氣彈簧、液壓彈簧、橡膠彈簧、彈性觸頭及扭桿彈簧等。 第二節(jié)： 彈簧材料 一:彈簧性能對材料的要求

9、 彈簧主要在動載荷作用下工作，要求材料具有高的抗拉強度極限、屈服極限、彈性極限及疲勞極限，同時還要求具有高的沖擊韌性和塑性。在特殊條件下還要求其材料具有耐熱、防腐、導(dǎo)電、防磁、耐低溫等性能。 金屬材料在高溫、長期載荷作用下，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)也會發(fā)生不同程度的變化。因此，在高溫條件下工作的彈簧，其材料應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性能。 在低溫下，一般金屬材料的抗拉極限、彈性極限均隨溫度下降而增大，沖擊韌性和塑性減小，變的冷脆。在低溫下工作的彈簧要選用具有穩(wěn)定的低溫性能和良好的低溫韌性的材料。 在腐蝕介質(zhì)中工作的彈簧，由于其表面受腐蝕介質(zhì)的作用而遭破壞，疲勞壽命將顯著下降，因此要求其材料具有較強的抗

10、腐蝕能力。 對于電器中的彈簧要求其具有導(dǎo)電、防磁和恒彈性等性能。 此外，彈簧材料還應(yīng)具有良好的加工工藝性。冷拉（軋）材料應(yīng)有均勻一致的強度和塑性，以便容易成型。對于熱成型的彈簧材料，應(yīng)在熱狀態(tài)下容易成型，不易脫碳，并具有良好的脆透性和低的熱敏感性。 二:常用彈簧材料的性能及用途 彈簧材料的種類按新的國家標準（GB1239—89_所列大致可以分為四大類： 碳素彈簧鋼絲，合金彈簧鋼絲，彈簧用不銹鋼絲和青銅線。 按交貨狀態(tài)，金屬彈簧材料也可分為兩大類。 一類是在成材過程中經(jīng)強化加工的絲（線）材和帶材，即通常所說的硬狀態(tài)。這種材料在彈簧成型后不需要淬火，只需要進行消除內(nèi)應(yīng)力的回火處理

11、。電器產(chǎn)品中所用彈簧材料主要是這一類。 另一類是熱軋材及在成材后以退火或高溫狀態(tài)供貨的絲材或帶材。這種材料在彈簧成型后需要進行淬火、回火處理。如合金鋼絲，異型鋼絲及馬氏體不銹鋼絲等。 下面介紹各種彈簧材料的性能和用途。 [1]:碳素彈簧鋼絲 它有四個品種，即碳素彈簧鋼絲，琴鋼絲，閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲及油淬火回火碳素彈簧鋼絲。 這類材料可在 – 40～120℃條件下正常工作，其性能特點是強度高，性能好，價格便宜，易于生產(chǎn)和加工，但是淬透性差，防腐性能差，使用時須經(jīng)表面電鍍或發(fā)藍處理。適合做小彈簧，在電器、儀表和機械中廣泛使用。 ① 碳素彈簧鋼絲GB4357-84(相當于原標準

12、中的II組、III組) 按用途分為三組。 A組 用于一般彈簧 B組 用于低應(yīng)力彈簧，如手動按紐等。 C組 用于較高應(yīng)力彈簧，如接觸器、繼電器等電器產(chǎn)品中的各種彈簧。 ② 琴鋼絲GB4358-84(相當于原標準中的碳素彈簧鋼絲I組、IIa組)此鋼絲用于制造具有重要用途的，不經(jīng)熱處理或僅經(jīng)低溫回火處理的彈簧，在低壓電器元件中使用最廣。鋼絲按用途可以分為三組。 G1組 用于各種重要用途彈簧 G2組 用于各種高應(yīng)力彈簧，如低壓電器元件中的觸頭彈簧，反力彈簧等； F組 用于閥門彈簧。F組鋼絲顯微組織應(yīng)為索氏體和托氏體，允許有少量的鐵素體。其直徑一般在f2.0～6

13、.0mm之間。 ③ 閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲GB4359-84。它相當于原標準中的重要用途彈簧鋼絲。此種材料用于制造內(nèi)燃機閥門彈簧及其他類似條件所用的彈簧。 ④ 油淬火回火碳素彈簧鋼絲GB4360-84，這種材料適用于一般普通機械彈簧，在電器產(chǎn)品中僅在不太重要場合使用的彈簧。 [2].合金彈簧鋼絲 這種材料由于在鋼中加入了硅、錳元素，從而提高了強度、淬透性及回火穩(wěn)定性。其主要性能特點是強度高、耐沖擊。適于制造高負荷及沖擊頻率較高的各種重要彈簧。 合金彈簧鋼絲主要有三種：即硅錳合金彈簧鋼絲、鉻硅合金彈簧鋼絲和鉻釩合金彈簧鋼絲。 [3]:彈簧用不銹鋼絲 彈簧用不銹鋼絲按組織可為三

14、大類。線徑在6mm以下的一般為奧氏體不銹鋼，較大直徑選用馬氏體及沉淀硬化不銹鋼。按冶金部標準YB(T)11-83規(guī)定，鋼絲根據(jù)牌號和抗拉強度分為A、B、C三組?？筛鶕?jù)使用要求選用。 1Cr18Ni9 和0Cr19Ni10屬于奧氏體不銹鋼。這兩種材料耐腐蝕性能比較好，而且具有耐高溫及耐低溫的特點，可以在300℃以下正常工作。其強度取決于冷拉時的減面率，減面率越大強度越高。由于上述特點，使其在低壓電器產(chǎn)品及儀器儀表中被廣泛使用。但由于其加工性能較差，故要求其材料在出廠時表面要加一層潤滑涂層。一般是涂樹脂或鍍鎳，以改善其卷繞性能。如果用裸線，需要在卷繞時加肥皂等作為潤滑劑，否則難以成形。 0C

15、r17Ni8Al鋼屬于超高強度沉淀硬化不銹鋼。具有很高的強度和足夠的韌性，可承受很高的應(yīng)力。這種鋼在奧氏體狀態(tài)下加工性能好，耐高溫、耐腐蝕可冷成型。但是由于含有較多貴重合金元素，熱處理工藝復(fù)雜，價格較昂貴，故一般多在兵器上使用。 [4]．青銅線 按國家標準主要分為三種類型：即硅青銅、錫青銅和鈹青銅。它們共同的性能特點是強度和彈性都比較好，無磁性，導(dǎo)電性能好，耐磨、耐蝕及耐低溫。 ①硅青銅線GB3123-82。硅青銅線具有較高的彈性、強度、耐磨性及無磁性，價格便宜，因而在制造彈簧時廣泛采用。但是這種材料也有不足，QSi3-1有應(yīng)力腐蝕破裂傾向，冷成型后長時間存放會自行開裂。因此在彈簧冷繞成

16、型后要及時進行170～220℃低溫回火處理，以消除應(yīng)力裂紋傾向，并使其合金性能略有提高。 ②錫青銅線GB3124-82。錫青銅線具有較高的力學(xué)性能和減磨性。對過熱和氣體的敏感性小，撞擊時不產(chǎn)生火花，抗磁性和耐低溫性能也好，有良好的耐堿性、導(dǎo)電性、可焊性也比較好。但是在氯氣和酸溶液環(huán)境下，耐蝕能力較差。含錫量高的材料塑性較差，彈簧成型困難。旋繞比較小的彈簧最好選用含錫量低的線材。該種材料的使用溫度不應(yīng)高于120℃ ，適于制造儀表彈簧。 ③鈹青銅線GB3124-82。鈹青銅線具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、工藝和力學(xué)性能。經(jīng)調(diào)質(zhì)后，有較高的強度、硬度、彈性、耐磨性、耐熱性、耐寒性和疲勞強度。此外，有良好

17、的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、無磁性、撞擊時不產(chǎn)生火花，在大氣、海水和淡水中有較高的耐蝕性。如經(jīng)過鈉鹽鈍化，耐蝕性可以成倍提高，在低溫下無脆性。但是鈹有毒，而且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價格較貴，故使用上受到限制。主要用于制造各種重要用途的彈簧。如繼電器、精密儀表及載荷變化幅度較大的彈性元件。這種材料常用的型號時QBe2。 此外，片狀彈簧材料為帶材，低壓電器和繼電器都采用片狀彈簧片。 第三節(jié)：彈簧的結(jié)構(gòu)型式與參數(shù) 一：壓縮彈簧 圓柱螺旋壓縮彈簧由于容易生產(chǎn)、工藝簡單，所以廣泛應(yīng)用。這種彈簧多數(shù)由園截面材料制成。但是，有時為了提高其剛度，在一定條件下，采用矩形截面材料。還有其它類型。 1：壓縮彈簧的端部

18、結(jié)構(gòu) 壓縮彈簧端部結(jié)構(gòu)型式較多，根據(jù)條件自行設(shè)計。一般常用的有三種：見表4-1所示。 2：彈簧的直徑 彈簧的中徑是彈簧的公稱尺寸，也是各參數(shù)計算的依據(jù)。生產(chǎn)和設(shè)計時要嚴格控制外徑的偏差，其偏差可由國標中查出。 ①：當彈簧兩端固定時，從自由長度壓到并緊時，直徑的增大值為： =0.05 （4-3a） ②：當兩端面與支承座間可以自由回轉(zhuǎn)，摩擦力比較小時，直徑的增大值為： =0.1 式中，——彈簧中徑（mm）; ——彈簧節(jié)距（mm）; ——彈簧材料直徑（mm）。 ③：彈簧的旋繞比,彈簧的中徑與材料的直徑之比稱為彈簧的旋繞比，即彈簧指數(shù)。 即 =

19、 （4-4） 表4－2（8－38 ） 彈簧指數(shù)的參考值 鋼絲直徑d（mm） 0.2～0.4 0.5～1 1.1～2.2 2.5～6 7～16 16～50 彈簧旋繞比 7～14 5～12 5～10 4～9 4～8 4～6 3：彈簧的圈數(shù) =+ 式中，——彈簧的有效圈數(shù)； ——彈簧的總?cè)?shù)； ——彈簧的支承圈數(shù)。 4：彈簧的螺旋角和節(jié)距 彈簧的旋轉(zhuǎn)角一般取5～10，>10時，則計算彈簧變形應(yīng)考慮螺旋角的影響。螺旋角由下式計算： = （4-6） 相鄰彈簧兩圈中心沿彈簧軸線之間的距

20、離稱為彈簧的節(jié)矩。對于正常節(jié)矩的壓縮彈簧，要求當壓縮到其整個變形區(qū)間的80％時，彈簧圈間不應(yīng)接觸。 5：彈簧的高度 （1）：自由高度 壓縮彈簧的自由高度是指彈簧在不受外力的情況下彈簧高度，其值如下： 對于兩端并緊并磨平的壓縮彈簧： 當＝1.5時 ＝＋ （4－7a） 當＝2時 ＝＋1.5 （4－7b） 當＝2.5時 ＝＋2 （4-7c） 對于兩端并緊不磨的壓縮彈簧 當＝1.5時

21、 ＝＋2.5 （4-7d） 當＝2時 ＝＋3 （4-7e） 當＝2.5時 ＝＋3.5 （4-7f） （2）：壓并高度 壓并高度是指壓縮彈簧壓至各圈接觸時的理論高度。其值如下： 兩端磨平的壓并后 ≈（－0.5） （4－8a） 兩端不磨平的壓并后 ≈（－0.5） （4－8b） 6：彈簧的展開長度 壓縮彈簧絲的展開長度可按下式計算： ＝≈

22、 （4－9） 7：彈簧剛度 彈簧剛度是指使彈簧產(chǎn)生單位變形所用的載荷，即＝/，剛度由下式計算： ＝ （4－10） 式中，－彈簧材料切變模量（）； －彈簧絲直徑（㎜）； －彈簧的有效圈數(shù)； －彈簧中徑（㎜）； —彈簧的變形量（有時也用此符合表示）。 8：彈簧的負荷計算 彈簧所受負荷（彈簧力）等于其剛度與變形量的乘積。如下式： ＝ （4－11） P1 P2 Pm d t H0 9：壓縮彈簧工作圖

23、 圖4-8 壓縮彈簧工作圖 －初壓力；－終壓力；－極限壓力； －初壓力變形量；－終壓力變形量；－極限變形量 二：拉伸彈簧 由于其工作時線性比較好，因而在計量器和電器中得到廣泛應(yīng)用。但由于端部鉤環(huán)加工較難，且易損壞影響壽命，使用時又受到限制，故盡可能采用壓縮彈簧代替。 拉伸彈簧采用材料多為圓鋼絲。 1：拉伸彈簧的端部結(jié)構(gòu) 其端部結(jié)構(gòu)主要時鉤環(huán)形狀。一些常用的已經(jīng)納入國際標準，見表4－2。在設(shè)計和選用端部結(jié)構(gòu)型式時，主要考慮彈簧在機構(gòu)中的安裝方式，空間條件及載荷性質(zhì)等因素。在滿足使用的前提下，盡量選用簡

24、單的結(jié)構(gòu)型式。 由于LI、LII、LIII型式結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，故在允許的條件下，盡量推薦選用。 2：彈簧的圈數(shù) 拉伸彈簧的總?cè)?shù)就是有效圈數(shù)，工作圈數(shù)一般最少為2。 拉伸彈簧的變形量除考慮彈簧變形量外，還應(yīng)考慮到鉤環(huán)的變形量。一般半圓鉤環(huán)每端考慮0.2圈，整圈鉤環(huán)每端考慮0.5圈，對于圈數(shù)較多的可不考慮。 3：彈簧的自由長度 拉伸彈簧的自由長度是指兩端鉤環(huán)內(nèi)側(cè)的距離，見式（4－12）。 端部為半圓鉤環(huán)時： ＝（＋1） ＋ （4－12a） 端部為圓鉤環(huán)時： ＝（＋1） ＋2 （4-12b） 端部為圓鉤環(huán)壓

25、中心時： ＝（＋1.5）＋2 （4-12c） 4：彈簧的螺旋角及節(jié)矩 拉伸彈簧的節(jié)矩≈，因而螺旋角很小，計算時可以忽略不計。 5：展開長度 5：展開長度 拉伸彈簧材料的展開長度式（4－13）： ＝＋鉤環(huán)部分展開長度 （4－13） 式中，－彈簧中徑（㎜）； －彈簧圈數(shù)。 6：拉伸彈簧的工作圖，如圖4-9所示。 7：拉伸彈簧的負荷計算 拉伸彈簧的負荷等于其剛度與變形量的乘積，見式（4－14）： ＝（-） （4－14） 式中，－拉伸彈簧的剛度（）； －拉伸彈簧的工作長

26、度（㎜）； -拉伸彈簧的自由長度（㎜）。 三：扭轉(zhuǎn)彈簧 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧也是一種應(yīng)用較廣的彈簧。 扭轉(zhuǎn)彈簧所用的材料截面多為圓形。 1：扭轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)型式 2：彈簧受載后直徑的變化 4：彈簧的節(jié)距和螺旋角 6：展開長度 8：扭轉(zhuǎn)彈簧工作圖 9：扭轉(zhuǎn)彈簧扭矩的計算 第四節(jié)：彈簧制造工藝 重點介紹冷卷彈簧的制造工藝。線徑在0.1～14mm線材所制彈簧，多數(shù)采用冷卷的方法。根據(jù)生產(chǎn)批量及設(shè)備條件可采用機械繞制和手工繞制。機械繞制有分為有芯卷繞及無芯卷繞兩種。 一:冷成型彈簧的制造工藝 彈簧線材在常溫下加工成型為冷成型

27、。所用材料一般分為兩大類。一類為硬狀態(tài)材料, 冷成型后只需進行消除因冷成型時所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；另一類為軟狀態(tài)材料,即在冷成型后需進行淬火和回火處理。 冷成型彈簧加工大致可分為下列幾個工藝過程。 當用成型后不需淬火處理的材料生產(chǎn)彈簧時,工藝過程為: 第一類：卷簧（即繞制)、低溫回火、端部加工、二次回火(壓縮彈簧不需進行)、機械強化處理(有特殊要求時進行)、檢驗、表面防腐處理等。 第二類：當用成型后需進行淬火處理的材料生產(chǎn)彈簧時,與上不同的只是彈簧成型后要進行淬火、回火處理,其它工序基本相同。 下面主要介紹用成型后不需淬火處理的材科生產(chǎn)彈簧的各種工藝。 (一):圓柱螺旋彈簧的繞制工藝

28、 彈簧的繞制是彈簧生產(chǎn)過程中的主要工序。彈簧的繞制分為無芯卷繞和有芯卷繞兩種。 1:無芯繞制.－ 無芯繞制就是不用芯軸,而使彈簧成型的加工方法。它主要由萬能自動卷簧機完成?，F(xiàn) 代化自動卷簧機精度高,功能全,生產(chǎn)效率高,適合于大批量專業(yè)化生產(chǎn)。 其萬能自動卷簧機的工作原理,見圖4-11。彈簧鋼絲從線架上引出后,首先經(jīng)過鋼絲清潔器1, 由毛氈清除鋼絲表面的各種臟物；再進入校直器2, 進行水平和垂直兩個方向的校直；再經(jīng)輸入導(dǎo)軸3進入送料輥輪4；由送料輥輪將鋼絲經(jīng)由輸出導(dǎo)軌5推向兩個互成60。～80。的卷簧擋銷8,使鋼絲在擋銷糟中彎卷成圓形；節(jié)距斜鐵6的上下移動(或節(jié)距爪沿彈簧軸向的前后移動)

29、開出彈簧的節(jié)距；彈簧卷繞成型后,由切斷刀7下移與芯軸刀9將卷好的彈簧切掉。一個工作循環(huán)完成了一個彈簧的生產(chǎn)。 節(jié)距斜鐵(爪)的移動距離及速度由機內(nèi)節(jié)距凸輪及支架控制。如將節(jié)距凸輪制成特殊曲線,可加工變節(jié)距彈簧。兩個卷簧擋銷裝在繞制板的兩個滑塊上。如果在繞制板上加裝所需凸輪,控制滑塊移動，則可生產(chǎn)出變直徑的錐形、雙錐形等彈簧。 圖4-11 自動卷黃機工作原理圖(參看錄像) 上述全部過程均由機內(nèi)凸輪軸上的各種凸輪控制完成。凸輪軸每轉(zhuǎn)動一周,就完成一個 工作周期,繞制成一個彈簧。如此往復(fù)運轉(zhuǎn)就實現(xiàn)了彈簧的自動化成型。 在無芯自動化卷簧過程中，影響彈簧質(zhì)量的因素是多方面的。第一是彈簧材料

30、的力學(xué)性能，內(nèi)部組織的均勻性、表面狀況及尺寸精度等。第二是機床設(shè)備的精度,各類機床工具如 導(dǎo)軌、送料軸、擋銷、斜鐵等的硬度與金屬絲接觸部位的粗糙度等。設(shè)備的工具大都由碳化鎢材料經(jīng)精加工制成。第三個因素就是操作工人的技術(shù)水平。 2:有芯繞制 有芯繞制是將金屬絲纏繞在芯軸上,使彈簧成型的生產(chǎn)方法。主要用于中、小批量及有 特殊要求的場合。當然現(xiàn)代化扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機也屬于有芯繞制,它適用于大批量生產(chǎn)。一般的有芯繞制屬于落后的生產(chǎn)方式。由于這種方法投資少,能及時解決問題。 （l）:繞制過程 在有芯繞制彈簧過程中,彈簧直徑取決于材料直徑和和芯軸的尺寸；而節(jié)距和拉伸彈簧初拉力的大小取決于繞制

31、時進線角度的大小。 機械有芯繞制過程見圖4-l2。首先將罐繞芯軸5固定在機床卡盤1上；彈簧鋼絲經(jīng)由套在芯軸上的手動送料裝置4卡在芯軸擋銷2上(或夾在卡盤上)；隨著主軸的轉(zhuǎn)動,送料裝置在芯軸上作軸向轉(zhuǎn)動,彈簧毛坯3就繞成了。主軸每轉(zhuǎn)動一周,送料裝置沿軸向移動的距離就等于彈簧的節(jié)距。改變該參數(shù),就可繞出所需要的節(jié)距。 (2):回彈的影響因素 用芯軸繞制出的彈簧,內(nèi)徑均大于芯軸直徑,這種現(xiàn)象稱為回彈。影響回彈量大小的因 素教多，主要有材料的力學(xué)性能、旋繞比及工藝裝置等。 1):材料力學(xué)性能的影響 回彈量與材料的抗拉極限強度sb成正比,與彈性模量E成反比。也就是sb/ E的值愈大,則回彈量

32、愈大。當材料的力學(xué)性能不穩(wěn)定時,回彈量的大小也不一樣,導(dǎo)致整個彈簧外徑不均勻。 2):彈簧指數(shù)的影響 回彈與彈簧指數(shù)(即旋繞比)成正比。即旋繞比越小,回彈量亦越小。這是因為鋼絲彎曲程度越大,在其截面內(nèi)塑性變形比重越大,導(dǎo)致回彈量變小。 3):工裝及繞制方向的影響 工裝對回彈量的影響有二：一是導(dǎo)向裝置距離繞桿(芯軸)的遠近,遠則回彈量大,近則回彈量??；二是繞制時鋼絲所受拉力的大小,拉力大時回彈量減小,拉力小時回彈量增大。 另外與進線方向也有關(guān),如果按鋼絲原有的彎曲方向繞制,回彈量較大，反之則教小。 (3):冷繞彈簧芯軸尺寸的計算 計算冷繞彈簧回彈量大小的實質(zhì)就是要確定繞制芯軸的直徑

33、。由于影響回彈量的因素較多，只能用經(jīng)驗公式加以計算，芯軸直徑D0的計算見式（4-22）或式（4-23）； （4-22） 式中 D0----芯軸直徑（mm）; D1----彈簧內(nèi)徑（mm）; C ----旋繞比； sb----材料的抗拉極限強度（N/mm2）; E ----材料的彈性模量（N/mm2）。 或 （4-23） 式中 D----彈簧中徑（mm）; d----彈簧鋼絲直徑（mm）. 芯軸的精度直接影響彈簧的繞制質(zhì)量。所以芯軸所用材料應(yīng)為彈簧鋼或碳

34、素工具鋼，經(jīng)熱處理后表面應(yīng)磨光。表面粗糙度應(yīng)不低于Ra3.3mm,表面硬度不低于45HRC。 （二）:冷卷彈簧的熱處理工藝 對于直徑小于8mm，且經(jīng)過強化處理的硬狀態(tài)鋼絲，冷卷成型的中、小型彈簧，因其性能已經(jīng)基本達到技術(shù)條件的要求，故不需要進行高溫淬火及中溫回火處理。但應(yīng)進行低溫回火，以消除因冷成型所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，并起到定型的作用，還可使其彈性極限和強度有所提高。 1:回火規(guī)范 回火的溫度及保溫時間要根據(jù)材料的種類及直徑的大小而定。 ①：碳素彈簧鋼絲及琴鋼絲的回火溫度一般在250℃300℃之間。鋼絲直徑較小時，要用較低的溫度及較少的保溫時間，規(guī)范見表4-4。 表4-4 碳

35、素彈簧鋼絲回火規(guī)范 鋼絲直徑 加熱溫度（℃） 保溫時間（min） ≤0.8 220--250 17 >0.8—1.2 >1.2—2.0 >2.0—4.0 >4.0—6.0 270--280 20 25 35 45 對于拉伸彈簧回火時，要考慮是否有初應(yīng)力要求。有初應(yīng)力要求的拉伸彈簧在回火時，溫度要按上表規(guī)范降低10—30℃。 ②：油淬火回火合金彈簧鋼絲冷卷成彈簧后也要進行消除應(yīng)力的回火，規(guī)范見表4-5。 表4-5 油淬火回火合金鋼絲回火規(guī)范 材料牌號 鋼絲直徑（mm） 加熱溫度（℃） 保溫時間（min） 50CrVA ≤2.0 3

36、60—380 20 50CrVA >2.0 380—400 30 60Si2MnA ≤2.0 380—400 20 60Si2MnA >2.0 400-420 30 65Si2MnWA ≤2.0 420-440 20 65Sin2MnWA >2.0 440-460 30 ③奧氏體不銹鋼鋼絲的強度取決于拉拔時減面率的大小。鋼絲直徑愈小，拉拔次數(shù)愈多，強度就愈高。當直徑大于6mm時，由于拉撥次數(shù)少、減面率小，強度較低。因此，直徑較大的彈簧一般不選用奧氏體不銹鋼。用冷拉奧氏體不銹鋼絲冷繞成彈簧后，需要進行消除應(yīng)力的回火處理。回火后強度可提高8%，回火規(guī)

37、范見表4-6。 表4-6奧氏體不銹鋼絲回火規(guī)范 鋼絲直徑（mm） 加熱溫度（℃） 保溫時間（min） ≤3.0 >3.0 340-380 380-400 30 30 目前國內(nèi)市場進口奧氏體不銹鋼絲較多；由于各國工藝條件不同，所以在確定回火規(guī)范時要根據(jù)具體情況而區(qū)別。如日本進口的SUB-304鋼絲用350℃回火為宜；瑞典的177PH,用380℃回火溫度適合。國產(chǎn)奧氏體不銹鋼絲的回火溫度低于340℃，線徑在1mm以下的小線徑鋼絲，其回火溫度應(yīng)在280-310℃之間。 ④銅合金線（錫青銅、硅青銅）供貨時均已經(jīng)過冷拉強化加工。冷卷成彈簧后，只需要進行消除應(yīng)力的回火處理?；鼗鸷?，

38、強度稍有提高，但回火溫度高于220℃時強度將下降?；鼗鹨?guī)范見表4-7。 表4-7 銅合金線回火規(guī)范 銅線直徑（mm） 加熱溫度（℃） 保溫時間（min） ≤2.0 >2.0 180-200 180-220 40-60 60-90 ⑤沉淀硬化不銹鋼和鈹青銅冷卷彈簧后要進行時效處理，從而提高其強度并獲得較高的綜合力學(xué)性能。規(guī)范見表4-8和4-9。 表4-8沉淀硬化不銹鋼時效處理規(guī)范 材料牌號 時效溫度（℃） 保溫時間（h） Ni36CrTiAl OCr17Ni7Al OCr15Ni7Al Ni42CrTi Co40CrNiMo NCu28-2.5-1

39、.5 Ni42CrTi Cr15Ni36W3Ti Cr14Ni25Mo 600～650 480～500 480～500 550～600 450～550 300～340 600～650 一次780～790，二次730～740 650～700 2～4 1～2 1～2 2～4 ４ １～２ ２～４ ８～２５ ８～１６ 表4-９鈹青銅線時效處理規(guī)范 供貨狀態(tài) 時效溫度（℃） 保溫時間（min） 軟(M) 硬(Y) (Y)硬 31515 180 120 60 經(jīng)回火后的彈簧如再經(jīng)幾何尺寸休整，則必須進行二次回火。二次回火時加熱溫度不

40、變，而保溫時間要縮短為原規(guī)范的1/3。如拉伸彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧一般均要在鉤、臂加工完成后進行二次退火。 2:回火設(shè)備 目前采用的回火設(shè)備主要有兩種：硝鹽爐和高溫鼓風電路。 (1):硝鹽爐即鹽浴爐 這是目前國內(nèi)各彈簧廠廣泛使用的彈簧回火設(shè)備。它由熱電偶及溫度計自動控制硝鹽溶 液的溫度。溶液由55%的硝酸鉀和45%的硝酸鈉混合而成。其優(yōu)點是加熱溫度均勻、控溫準 確、投資少。缺點是硝鹽蒸汽對人體有害、污染環(huán)境,另外還要配有沖冼的熱水槽、冷水 槽、烘干箱等輔助設(shè)備。在沖洗不徹底時,彈簧表面附著的硝鹽影響表面防腐處理的質(zhì)量. (2):高溫鼓風電爐 這是國內(nèi)目前新近采用的回火設(shè)備,加熱最高濕

41、度為500℃。這種設(shè)備是在原普通電熱 干燥箱的基礎(chǔ)上,加裝鼓風裝置,促使爐內(nèi)熱空氣流動,保證零件受熱均勻。爐內(nèi)上、中、 下三點分裝三個控溫元件,(現(xiàn)在多數(shù)為上部-個),由水銀溫度計控制溫度。這種設(shè)備的特 點是使用操作方便梗,不污染環(huán)境,處理后的彈簧短時間存放不易腐蝕并容易進行表面處理。 缺點是開門散熱快,彈簧回火保溫時間要相應(yīng)延長。 (三):彈簧的端部加工 彈簧的端部加工一般在彈簧冷卷成型,經(jīng)一次低溫回火后進行。除非是由一次成型的現(xiàn) 代化設(shè)備加工的彈簧不需再經(jīng)端部加工。 彈簧端部加工包括壓縮彈簧兩端面的磨削加工,拉仲彈黃兩端(或一端)鉤環(huán)的加工及 扭轉(zhuǎn)彈簧兩支承臂的加工。

42、1:壓縮彈簧端面的磨削加工 YI型彈簧兩端面要進行磨削加工。目的是增加彈簧使用時的穩(wěn)定性,并改善垂直度。 現(xiàn)在部分大工廠多數(shù)已采用彈簧端面磨平機進行。這種設(shè)備能一次同時將彈簧兩端面磨好. 經(jīng)磨平機磨削的彈簧兩端面平面度好,平行度亦好,兩端面與彈簧軸線的垂直度也比較好。 在不具備條件的中、小企業(yè),一般采用砂輪、手工磨削。手工磨削的質(zhì)量差,效率低,只能 適用于中、小批量生產(chǎn)。 彈簧磨平要選擇適當?shù)纳拜?包括磨料及粒度等。磨削時應(yīng)注意吃刀量不宜過大,以防 過熱導(dǎo)致端圈變形。 壓縮彈簧端面磨平部分應(yīng)不少于圓周的3/4,端頭厚度一般為線徑的1/3～1/4,最薄不 少于l/8d,端面粗糙

43、度不大于Ra12.5μm。 2:拉伸彈簧的端部加工 拉伸彈簧端部的鉤環(huán)一般均由手工工裝完成。目前國內(nèi)只有少數(shù)幾家工廠擁有現(xiàn)代化進 口的拉伸彈簧自動繞制機及萬能加工中心。在這兩種設(shè)備上,拉伸彈簧可一次成型,無需手 操作。 在一般條件下,拉伸彈簧先由萬能自動卷簧機繞制成圓柱形的彈簧體,經(jīng)回火處理后再 加工兩端鉤環(huán)。常見的鉤環(huán)有半圓鉤環(huán)、圓鉤環(huán)及長臂半圓鉤環(huán)。長臂半圓鉤環(huán)需用工具將 彈簧體兩端圈展成直線、彎起,再彎成半圓鉤環(huán)。 3:扭轉(zhuǎn)彈簧的端部加工 目前有兩種方式,一種是由扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機繞出兩端帶直尾的彈簧(也可借助附件一次 成型),然后借助彎形工具將兩臂彎成所需形狀;另一種是

44、先由普通萬能自動卷簧機卷出彈 簧體,再用工裝或手工將兩端展成直線,然后按要求彎制兩臂。當然也可用芯軸繞出兩端 帶直尾的彈簧,再由工具或手工來加工兩臀。 目前國內(nèi)扭轉(zhuǎn)彈簧的生產(chǎn),絕大多數(shù)仍采用有芯卷繞、工裝手工彎形的辦法,其效率很 低,質(zhì)量較差。 二:熱成型彈簧的制造工藝 當彈簧所用材料直徑大于12mm時,由于冷繞成型困難,多數(shù)用熱繞工藝。對于線徑5～ 10mm,旋繞比比較小的彈簧,有時也采用熱繞的方法。 熱繞彈簧的工藝流程一般為：下料、端頭、鍛扁、加熱、用芯軸繞制成型(開節(jié)距及整 形)、熱處理(淬火、回火)、端部加工、機械強化處理、檢驗、表面防腐處理等。這些工藝 過程可根據(jù)

45、材料狀態(tài)、設(shè)備條件、設(shè)計要求及加工方法等情況適當調(diào)整和采用。 (一):下料 下料可根據(jù)事先計算好的尺寸,采用沖床或鋸床下料。下料的長度應(yīng)根據(jù)加工方法來確 定。當采用兩端鍛扁工藝時,下料長度應(yīng)短于彈簧的展開長度。下料長度L計算見式(4- 24): (4-24) 式中D—彈簧中徑(mm)s n1—彈簧總?cè)?shù). (二):加熱卷繞成型 加熱卷繞主要是利用材料在高溫下強度低、塑性好的特點,使之容易成型。加熱溫度應(yīng) 按所用材料的熱處理規(guī)范選擇。加熱時要保證燒透,并使其受熱均勻。繞制芯軸要比彈簧內(nèi) 徑小0.

46、3～1mm,具體尺寸由試繞確定。 (三):開節(jié)距和整形 這道工序是經(jīng)人工對彈簧的各幾何尺寸進行修整,以使其達到圖樣要求。 (四):熱卷彈簧的熱處理 熱卷彈簧經(jīng)幾何尺寸修整后,均需進行淬火、回火處理。最好是在熱成型后,利用余熱 立即淬火,這樣可省去部分加熱時間,并減少表面氧化脫炭的程度,既經(jīng)濟又改善了彈簧表面的質(zhì)量。 彈簧的淬火溫度可根據(jù)材料的臨界溫度而定。一般碳素彈簧鋼絲淬火加熱溫度在780～830℃；硅錳鋼絲如60Si2Mn，淬火加熱溫度為860～880℃；65Mn鋼絲淬火加熱溫度為810～830℃。 目前淬火加熱設(shè)備多為煤氣火焰爐、電爐、或鹽浴爐。為了防止彈簧淬火加熱變形，有

47、時可采用各種專用的淬火夾具。 彈簧淬火后，要進行中溫回火。目的是要得到較高的彈性極限、強度極限和疲勞強度，并保持適當?shù)捻g性。各類彈簧在淬火、回火后的硬度值為45～50HRC.常用彈簧材料熱處理規(guī)范見表4-10。 表4-10 常用彈簧材料熱處理規(guī)范 材料型號 淬 火 回 火 適用范圍 加熱溫度（℃） 冷卻介質(zhì) 硬 度 HRC 加熱溫度（℃） 硬度HRC 65 780～830 水或油 — 400～600 — 材料直徑小于15mm的螺旋 75 780～830 水或油 — 400～600 — 彈簧，彈簧墊圈 85 780～820

48、水或油 — 380～460 36～40 載荷較小的小螺旋彈簧、片彈簧 65Mn 810～830 油或水 >60 400～500 42～45 板簧，5～10mm的簧片及材料直徑在7～15mm的螺旋彈簧 55Si2Mn 860～880 油 >58 400～450 45～50 材料直徑在10～25mm的螺旋彈簧 60Si2MnA 860～880 油 >60 400～440 45～50 55Si2Mn 860～880 油 >58 480～500 363～444HBS 厚度8～12mm的板彈簧 60Si2MnA 860～880

49、油 >60 500～520 70Si3MnA 840～860 油 >62 420～480 48～52 大截面的重載彈簧 65Si2MnWA 840～860 油 >62 430～480 48～52 大截面的重載彈簧 50CrMn 840～860 油 >58 400～550 ___ 截面較大，較重要的板簧及螺旋簧 50CrVA 850～870 油 >58 400～450 388～415HBS 大截面重要彈簧 370～420 45～50 300℃以下工作的高溫彈簧 60Si2CrVA 850～870 油 >60 430～48

50、0 45～52 — 50CrMnVA 840～860 油 >58 420～450 ___ — 55SiMnMoV 860～880 油 — 440～460 45～52 大截面的重載彈簧 55SiMnMoVB 55SiMnMoVNb 三:彈簧的機械強化處理 彈簧機械強化處理的目的是用機械的方法使彈簧材料內(nèi)部產(chǎn)生與工作應(yīng)力方向相反的應(yīng)力，從而提高彈簧的承載能力，并提高彈簧的使用壽命。目前所用的強化處理工藝主要有兩種：強壓處理和噴丸處理。 1:強壓處理 強壓處理包括強壓、強拉和強扭。對于工作應(yīng)力較大,比較重要及節(jié)距較大的壓縮彈簧 應(yīng)進行強壓處理。如閥門

51、彈簧、兵器上使用的撞針、引信彈簧等。 強壓處理就是將彈簧成品用機械的方法,從自由狀態(tài)強制壓縮到最大工作載荷高度(或 壓并高度)3～5次,使金屬表面層產(chǎn)生塑性變形,從而得到與彈簧工作應(yīng)力相反的應(yīng)力。（這 樣使彈簧在工作時,應(yīng)力危險點從金屬絲表面移到內(nèi)部,從而達到提高彈簧材料彈性極限的 目的。 2:噴丸處理 噴丸處理是提高機械零件疲勞壽命的有效方法之一,在彈簧制造中應(yīng)用較廣。 噴丸處理就是用高速彈丸轟擊彈簧表面,使其形成一定厚度的表面強化層。強化層內(nèi)形 成較高的應(yīng)力。這種應(yīng)力在彈簧工作時能抵消一部分變載荷作用下的最大拉應(yīng)力,從而提高 彈簧的疲勞強度。 另外,通過噴丸處理還可清除

52、彈簧表面的疪病。 噴丸的效果取決于彈丸的材料、硬度、尺寸、形狀及噴射的持續(xù)時間。噴丸處理主要應(yīng) 用于大、中型彈簧,特別是熱成型彈簧。 四:彈簧的表面防腐處理 大多數(shù)彈簧均在不同程度的腐蝕性環(huán)境中工作。由于化學(xué)和電化學(xué)的作用,金屬表面受 到腐蝕,使彈簧過早損壞。因此,彈簧必須進行防腐處理。 彈簧的防腐處理就是用抗腐蝕材料覆蓋于彈簧表面,形成保護層。這層保護層把彈簧與 腐蝕介質(zhì)隔開,達到防腐的目的。 目前常用的有三種方法：電鍍、氧化和涂漆。 1:電鍍 電鍍是獲得金屬表面保護層的有效方法,也是用于彈簧防腐處理的主要方法。它的特點 是鍍層附著力好,結(jié)晶細致緊密,孔隙率小,厚度均勻

53、,井有良好的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。 電鍍有鍍鋅、鍍鎘、鍍銅、鍍鉻、鍍鎳、鍍錫等多種,應(yīng)用最普遍的是鍍鋅。 彈簧鍍鋅表面一般為白色或彩色。鋅在干燥的大氣中幾乎不發(fā)生變化。在潮濕的空氣或 含有二氧化碳的水中會生成氧化鋅白色薄膜,這層薄膜能起到緩蝕的作用。鍍鋅層適合各種 大氣條件下使用。但在含有酸、堿、鹽的水溶液中及在純海洋性大氣條件下,鋅的抗腐蝕能 力較差。鍍鋅的特點是成本低,工藝簡便,效果較好。被廠泛用于大氣中使用的中小型彈簧 的防腐。 彈簧鍍鋅后要經(jīng)過鈍化和去氫處理,以提高防腐能力和避免氫脆。特別是小彈簧更易發(fā) 生氫脆;在酸冼和電鍍時一定要特別汪意。 2:氧化處理 彈簧的表

54、面氧化處理也稱發(fā)蘭和發(fā)黑處理。氧化處理后,彈簧表面生成保護性的磁性氧 化鐵,厚度約為0.6～2μm。由于膜薄且多孔隙,保護能力較差。因此,氧化處理只能用于 在腐蝕性不強的介質(zhì)中工作的彈簧防腐。 由于氧化處理成本低,工藝配方簡單,生產(chǎn)效率高,不影響彈簧的特性,所以廣泛用于 冷成型小型彈簧的表面防腐。 除氧化處理外，還有磷化處理。磷化膜在一般大氣條件下較穩(wěn)定。其抗腐蝕能力比氧化處理高２～１０倍。 ３:涂漆 涂漆也是彈簧防腐的主要方法之一。多在大、中型彈簧中使用，特別是熱成型彈簧及板彈簧。 用于彈簧的油漆主要有：瀝青漆、酚醛漆和環(huán)氧漆。 對于重要的彈簧，為提高油漆的附著力和防腐能力

55、，也可采用先磷化后涂漆的工藝。 常用的涂漆方法是噴漆和浸漆。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，為了提高工作效率、油漆的利用率和涂漆的質(zhì)量，應(yīng)推廣靜電噴涂和電泳涂漆工藝。 第五節(jié)：彈簧的檢驗與質(zhì)量控制 彈簧的檢驗?zāi)康氖峭ㄟ^各種試驗方法和手段對彈簧各種幾何參數(shù)及性能進行測定。對其質(zhì)量進行正確的評估。從而把彈簧的質(zhì)量定量化和數(shù)據(jù)化。 按照工藝流程，彈簧檢驗分為以下幾個步驟： 一：彈簧材料的檢驗 這是彈簧生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的首要問題。包括外觀、幾何尺寸檢驗和理化試驗兩大部分。 1：外觀及幾何尺寸檢驗 檢驗人員首先根據(jù)有關(guān)國際標準對材料的直徑、圓度單圈挑起的高度、表面缺陷等等。 2：彈簧材料的理化

56、檢驗 此外，還要進行對材料抽樣進行力學(xué)性能試驗和化學(xué)成分分析試驗。確定是否符合國際標準要求，以確定其彈簧的生產(chǎn)工藝。 力學(xué)性能試驗包括三項：抗拉強度試驗、扭轉(zhuǎn)次數(shù)試驗和彎折次數(shù)試驗。 化學(xué)成分分析試驗就是對材料組織成分進行定量分析。 二：生產(chǎn)工藝過程中的檢驗 內(nèi)容主要是有首件檢驗、中間抽檢、序間檢驗及完工檢驗。 1：首件檢驗 首件檢驗至關(guān)重要。 2：中間抽檢 為確保彈簧在生產(chǎn)中質(zhì)量的穩(wěn)定，除操作者每10分鐘自檢一次外，檢查員要每隔0.5小時抽檢一次，發(fā)現(xiàn)問題及時修正。 3：序間檢驗 在生產(chǎn)過程中要進行各工序的傳遞，在轉(zhuǎn)工序時要進行按比例的抽樣檢查。確認合格后方可轉(zhuǎn)入下道工

57、序。 4：完工檢驗及包裝檢驗 除不銹鋼絲、青銅線外其它鋼材所制彈簧，一般需進行表明防腐處理。彈簧經(jīng)過酸和電鍍后不同程度發(fā)生特性的改變，小彈簧尤其明顯，因此包裝前必須再進行檢驗，以確保合格成品包裝。 第六節(jié)：彈簧設(shè)備及生產(chǎn)自動化 高精度、高效率、多功能的卷簧機在一些比較發(fā)達的國家已經(jīng)很普遍。 一、 彈簧加工設(shè)備 彈簧加工設(shè)備種類繁多，發(fā)展也相當快。特別市７０年代以來出現(xiàn)了扇形體送料機構(gòu)的卷簧機，８０年出現(xiàn)了CNC電子計算機控制的自動化卷簧機，使彈簧生產(chǎn)技術(shù)向著高精度、高效率發(fā)展。目前圓柱螺旋彈簧加工設(shè)備按用途和功能可分為四大類型。 (一)萬能自動卷簧機 這是一種通用型圓柱螺旋彈簧

58、加工設(shè)備。如德國瓦菲奧斯(WAFIOS)公司的FS系 列、瑞士申克爾(SCHENKER)公司的FA系列、日本奧野(OKUNO)公司的M系列等 卷簧機都屬于這一類。這類機床能繞制圓柱、變節(jié)距、變直徑、密卷等各種圓柱螺旋彈簧。圖4-13為瑞士申克爾公司生產(chǎn)的FA-6S萬能自動卷簧機示意圖。由于該機采用了扇形體及單向離合器結(jié)構(gòu),故使得送料精確,調(diào)整方便,生產(chǎn)效率高。FA-6S卷簧機最高速度為每小時生產(chǎn)彈簧3萬只。在這類機床上加裝自動分選裝置可實現(xiàn)彈簧生產(chǎn)過程的自動測量、分選、控制、調(diào)整,出現(xiàn)故障可自動停機。圖4－l4為配備于FA-6S機床的MR_10自動分選裝置工作原理圖。如果為機器配備自動送線

59、線架,則可實現(xiàn)無人操作。 (二)拉伸彈簧繞制機 這類設(shè)備是由萬能自動卷簧機與自動彎鉤機組合而成。在該機上拉伸彈簧可直接成型。 以德國瓦菲奧斯公司生產(chǎn)的ZO2拉伸彈簧繞制機為例說明其原理和功能。.ZO2型拉伸彈簧繞制機由FO2卷簧機和FOA2彎鉤機組合而成。在FO2卷簧機上裝有慢速精進給系統(tǒng)。在彈簧繞制結(jié)束前,機器變正常進給為慢速精確進給,從而避免快速慣性影響,以確保送料的精確性。另外,它還配有電子觸針及氣動剎車離合器。當彈簧端頭接觸到觸針時,氣動剎車離合器立刻動作,停止送料。這個系統(tǒng)是作為慢速精進給的一種補償,使彈簧端部停在準確位置、以保證拉簧鉤環(huán)的精確。FOA2彎鉤機的主軸與FO2主軸

60、相連,機上裝有兩個彎鉤盤、兩個切余頭盤及8個彈簧抓手,8個抓手分裝在左右兩個轉(zhuǎn)盤上,每個轉(zhuǎn)盤上有4個抓手。抓手在一個工作循環(huán)中完成從卷簧機上抓取彈簧、送入彎鉤盤彎鉤、切余頭、換位、彎另一端鉤環(huán)、切頭、將成品送入容器7個動作,如圖4-15所示。 在該機上,拉伸彈簧可直接成型。通過更換部件,可生產(chǎn)半圓鉤環(huán)、圓鉤環(huán)、圓鉤環(huán)壓中心、長臀半圓鉤環(huán)等多種拉伸彈簧。由這種設(shè)備生產(chǎn)的拉伸彈簧精度高,一致性好,效率高,一般情況下每小時可生產(chǎn)拉伸彈簧2500件左右。還可在機上加裝載荷自動檢測裝置,實現(xiàn)拉簧的自動檢驗分類。 (三)扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機 扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機的種類也比較多,結(jié)構(gòu)原理大體相同?，F(xiàn)以瑞士申克爾公

61、司生的12T形扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機為例,說明其原理。 該機由一臺交流電動機驅(qū)動,經(jīng)由頻數(shù)表(相當于小型蘋果機)實現(xiàn)變頻調(diào)速，調(diào)速由電位器完成。電動機經(jīng)由皮帶、軸、齒輪等部件,將轉(zhuǎn)動傳給一偏心輪，偏心輪將旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)曲柄連桿機構(gòu)變成齒條的往復(fù)直線運動；齒條再將直線運動經(jīng)齒輪變成主軸(纏繞軸)的正、反向轉(zhuǎn)動,使彈簧能在軸上順利的纏繞和放松。纏繞圈數(shù)的多少,通過調(diào)整偏心輪的偏心距完成，而放松多少則通過裝在主軸上的摩擦離合器和停擋來實現(xiàn)。在工作臺上,四周有4根由傘齒輪相連結(jié)的凸輪軸,同步運轉(zhuǎn)。工作臺面上裝有與垂直方向成15的上、下兩塊滑板,水平方向可同時裝6塊滑板,一次工作循環(huán)可完成8個規(guī)定的動作,可將扭轉(zhuǎn)

62、彈簧兩臀彎成所需形狀。彈簧螺旋升角的大小由導(dǎo)板的角度決定,導(dǎo)板的角度是可隨意調(diào)整的。 (四)CNC—系統(tǒng)卷簧機 這是一種80年代投放市場的,是由電子計算機控制的最新式的現(xiàn)代化卷簧機。它是由電氣、液壓傳動裝置和高效的電子控制技術(shù)結(jié)合起來的產(chǎn)物,具有很強的調(diào)節(jié)性能的電液壓傳動裝置,其反應(yīng)迅速、狀態(tài)穩(wěn)定,并能適應(yīng)高速的可逆操作。德國瓦菲奧斯公司的FUL系列就是個代表。它有很寬的工作范圍,可加工的鋼絲直徑最大可達16mm?；驹O(shè)備中的自化裝置已能生產(chǎn)具有任意節(jié)距和外形的左、右旋螺旋彈簧。配備附加裝置后也同樣能卷繞出各種各樣鉤環(huán)的拉伸彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧。 這種機床的鋼絲輸入裝置、切割裝置、彈簧成形裝

63、置及離合器等都配有分離的傳動系統(tǒng)。對彈簧螺距(節(jié)距)進行外部調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)器(即彈簧長度調(diào)節(jié)器)由附加的伺服傳動裝置來完成(用按鈕進行手動操作—設(shè)有數(shù)據(jù)輸入---或通過一個彈簧長度測量并調(diào)整)。 彈簧節(jié)距裝置和成形裝置的工具移動由一個電液傳動裝置來完成。 CNC-系統(tǒng)的可靠性和安全性是計算機控制機床的起決定性作用的準則。安全性由CNC—系統(tǒng)對參與生產(chǎn)加工過程的系統(tǒng)組成部分的監(jiān)視功能來保障。全部數(shù)據(jù)用鍵盤和顯示屏以對話的形式輸入。在送入系統(tǒng)參數(shù)、鋼絲參數(shù)和彈簧尺寸后,即可按兩個按鈕直接調(diào)用計算機程序。 機床用顯示操作數(shù)據(jù)(如每根彈簧的鋼絲輸入長度,最大可能輸入速度)來表示為生產(chǎn)單個或多個彈簧作

64、好了準備。在對所生產(chǎn)的彈簧進行預(yù)檢后,如需要進行修正可呼叫圖象以輸入必需的修正值。當顯示屏上出現(xiàn)“修正”標志后,就能容易地輸入直徑、節(jié)距、送料長度的修正值。在重復(fù)加工中,可在1s內(nèi)調(diào)用已加工過的彈簧的輸入數(shù)據(jù),即自動裝置在不需要再次輸入的情況下已作了加工準備。這種設(shè)備為生產(chǎn)小批量、大批量、特殊形狀彈簧提供了方便。但由于價格昂貴,維修困難,目前國內(nèi)尚末采用。 二、彈簧檢測儀器 彈簧檢測儀器包括載荷檢測和扭矩檢測兩大類。儀器有指針盤式和電子控制、數(shù)字顯示兩種。前者精度、靈敏度均較低,屬落后的一種,但目前應(yīng)用較廣；后者精度高、靈敏度亦高,但由于目前國內(nèi)尚處于引進試制階段,故應(yīng)用較少。下面重點介紹

65、電子控制、數(shù)字顯示的彈簧測試儀。 (一)電子控制數(shù)字顯示彈簧載荷測試儀 它由移動距離施力裝量、距離和載荷數(shù)字顯示裝置、圖象顯示裝置及數(shù)據(jù)記錄打印裝置四部分組成。用以檢驗拉伸彈簧,壓縮彈簧的剛度值及在指定高度下的載荷值. (二)電子控制數(shù)字顯示彈簧扭矩測試儀 它由角度轉(zhuǎn)動施加扭矩裝置、數(shù)字顯示裝置、參數(shù)圖象顯示裝置及記錄打印裝置四部分組成。用以檢驗扭轉(zhuǎn)彈簧的剛度值及在指定轉(zhuǎn)角下的扭矩值。該設(shè)備的角度轉(zhuǎn)動施加扭矩裝置由轉(zhuǎn)動機構(gòu)(手動)、裝夾機構(gòu)、傳感器組成;數(shù)顯部分的上部顯示轉(zhuǎn)過的角度,單位為0.1。,下部顯示出扭矩值,單位為0.001N.cm。 三、彈簧生產(chǎn)的自動化 彈簧的用量越來越

66、大,精度要求也越來越高,故迫使彈簧生產(chǎn)向大批量自動化方向發(fā)展。實現(xiàn)彈簧生產(chǎn)自動化有兩種途徑.-是單機自動化、多機生產(chǎn)；二是裝備彈簧自動生產(chǎn)線。 (-)單機自動化 所謂單機自動化,就是用現(xiàn)代化專用設(shè)備裝備工廠。同種類型設(shè)備安裝在一起,形成一個相對封閉的生產(chǎn)單元,實行1人多機生產(chǎn),一般以1人管理4～6臺設(shè)備為宜。由于各部機器均配有自動控制、調(diào)整、分選裝置及自動送線線架,故可實現(xiàn)無人操作。在20臺左右的機群中至少要配備1名技術(shù)熟練的操作工人作為調(diào)整工,負責機床的調(diào)整及較大故障的排除。 (二)彈簧自動生產(chǎn)線 彈簧自動生產(chǎn)線由多種設(shè)備有機結(jié)合在一起,形成彈簧生產(chǎn)各工序間的自動化傳遞。它由彈簧繞制機、熱處理機(回火爐)、輸送設(shè)備、自動包裝機組成,見圖4-l6。 它的基本工作原理是,彈簧由繞制機繞出經(jīng)檢驗分選落入容器中,輸送系統(tǒng)將彈簧逐個送入圓桶狀臥式回火爐,回火后的彈簧經(jīng)空冷輸送到自動包裝機,包裝機將彈簧成品逐個壓合在兩片塑料薄膜中,再卷到圓盤上.圓盤卷滿由人工更換,如此實現(xiàn)彈簧生產(chǎn)的自動化。當然,如果生產(chǎn)需磨平的壓縮彈簧,則需在回火爐和包裝機間增加自動喂料系統(tǒng)和彈簧端面