彈簧制造工藝

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(dòng)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(fù)載特性（機(jī)械特性）是電器的重要特性之一。作用在銜鐵上的機(jī)械力和銜鐵行程關(guān)系特性P或F稱(chēng)為機(jī)械特性，也稱(chēng)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(jī)械特性(反力特性)如圖所示： 圖1 電器機(jī)械特性(反力特性)此特性是由作用于銜鐵的機(jī)械力和作用于觸頭的壓力組合而成的特性.在斷路器上

2、，觸頭也是采用壓縮彈簧，如下所示：Cdab觸頭彈簧動(dòng)觸頭弧角轉(zhuǎn)軸靜觸頭2：垃伸彈簧在斷路器四連桿機(jī)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(gè)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(shí)釋放能量恢復(fù)原形；加載變形過(guò)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(lèi)型：直線型；漸增型；漸減型。有些彈簧的特性線是上述兩

3、種或三種的組合（圖4-2），稱(chēng)為組合型特性線。如壓縮彈簧的特性線（圖4-2a）在開(kāi)始加載時(shí)為漸減型，當(dāng)變形在整個(gè)工作區(qū)間的30%70%時(shí)為直線性,在最后的30%時(shí)為漸增型.又如圓錐彈簧的特性線(圖4-2c),加載開(kāi)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(kāi)始為漸減型,后為漸增型,整個(gè)特性線呈S形;圖4-2d是兩個(gè)不同高度壓縮彈簧組合的特性線,加載開(kāi)始只有一個(gè)彈簧承受載荷,當(dāng)加載到一定程度時(shí),第二個(gè)彈簧也開(kāi)始承受載荷,特性線成為兩個(gè)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(jì)量器具中.圖2 組合型特性a)壓縮

4、彈簧特性曲線,b)碟形彈簧特性c)圓錐彈簧特性d)兩個(gè)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(chēng)為彈簧剛度.對(duì)于壓縮和拉伸彈簧的剛度為 (4-1a) 式中 壓縮和拉伸彈簧剛度(); 彈簧所受負(fù)荷力(N); 彈簧的變形量(mm).對(duì)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(duì)于直線型彈簧,其剛度不隨載荷變化而變化,即或: (4-1b) (4-2b)因此,對(duì)于具有直線型特性線的彈簧,其剛

5、度也稱(chēng)為彈簧常數(shù).彈簧的特性線對(duì)于設(shè)計(jì)和選用彈簧的類(lèi)型起著重要的指導(dǎo)作用.設(shè)計(jì)彈簧時(shí)可用分析計(jì)算及實(shí)驗(yàn)的方法找出它的特性線.但即使是最精確得計(jì)算,其結(jié)果和實(shí)際的數(shù)值也總會(huì)有一定的差異.這是由于彈簧在制造過(guò)程中不可避免的存在工藝差異,所用材料組織也并非絕對(duì)均勻之故.因此,在設(shè)計(jì)彈簧時(shí)必須經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),修改尺寸和參數(shù),使之達(dá)到理想的結(jié)果.三:彈簧的分類(lèi)彈簧的類(lèi)型很多，分類(lèi)方法不一，按其形狀和結(jié)構(gòu)可分為以下幾種類(lèi)型。1:圓柱螺旋彈簧這類(lèi)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(shí)，可選用矩形截面材料。此中大致可分為三種類(lèi)型：(1):圓柱螺旋壓縮彈簧（圖4-3）這種彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造

6、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(jiǎn)稱(chēng)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(diǎn)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(wú)初應(yīng)力的區(qū)別，故其特性線起點(diǎn)各異。多數(shù)由原形截面材料制成，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chǔ)能及轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，特性線呈直線型。多數(shù)由圓形截面材料制成，簡(jiǎn)稱(chēng)為扭轉(zhuǎn)彈簧。2.變徑螺旋彈簧包括錐形、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(lèi)彈簧的特點(diǎn)是穩(wěn)定性較好，結(jié)構(gòu)緊湊。其特性線開(kāi)始是直線，隨著載荷的增加

7、，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(lèi)彈簧的特性相當(dāng)于圓錐形彈簧。中凸形彈簧在某些場(chǎng)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(lèi)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(duì)材料的要求彈簧主要在動(dòng)載荷作用下工作，要求材料具有高的抗拉強(qiáng)度極限、屈服極限、彈性極限及疲勞極限，同時(shí)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(zhǎng)期載荷

8、作用下，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)也會(huì)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(qiáng)的抗腐蝕能力。對(duì)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(qiáng)度和塑性，以便容易成型。對(duì)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

9、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(lèi)按新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB123989_所列大致可以分為四大類(lèi)：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?gòu)椈刹牧弦部煞譃閮纱箢?lèi)。一類(lèi)是在成材過(guò)程中經(jīng)強(qiáng)化加工的絲（線）材和帶材，即通常所說(shuō)的硬狀態(tài)。這種材料在彈簧成型后不需要淬火，只需要進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的回火處理。電器產(chǎn)品中所用彈簧材料主要是這一類(lèi)。另一類(lèi)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(jìn)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(gè)品種，即碳素彈簧鋼絲，琴鋼

10、絲，閥門(mén)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(lèi)材料可在 40120條件下正常工作，其性能特點(diǎn)是強(qiáng)度高，性能好，價(jià)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(shí)須經(jīng)表面電鍍或發(fā)藍(lán)處理。適合做小彈簧，在電器、儀表和機(jī)械中廣泛使用。 碳素彈簧鋼絲GB4357-84(相當(dāng)于原標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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。 琴鋼絲GB4358-84(相當(dāng)于原標(biāo)準(zhǔn)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

11、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(mén)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f2.06.0mm之間。 閥門(mén)用油淬火回火碳素彈簧鋼絲GB4359-84。它相當(dāng)于原標(biāo)準(zhǔn)中的重要用途彈簧鋼絲。此種材料用于制造內(nèi)燃機(jī)閥門(mén)彈簧及其他類(lèi)似條件所用的彈簧。 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(jī)械彈簧，在電器產(chǎn)品中僅在不太重要場(chǎng)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(qiáng)度、淬透性及回火穩(wěn)定性。其

12、主要性能特點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐沖擊。適于制造高負(fù)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大類(lèi)。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(biāo)準(zhǔn)YB(T)11-83規(guī)定，鋼絲根據(jù)牌號(hào)和抗拉強(qiáng)度分為A、B、C三組。可根據(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(diǎn)，可以在300以下正常工作。其強(qiáng)度取決于冷拉時(shí)的減面率，減面率越大強(qiáng)度越高。由于上述特點(diǎn)，使其在低壓電器產(chǎn)品

13、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(shí)表面要加一層潤(rùn)滑涂層。一般是涂樹(shù)脂或鍍鎳，以改善其卷繞性能。如果用裸線，需要在卷繞時(shí)加肥皂等作為潤(rùn)滑劑，否則難以成形。0Cr17Ni8Al鋼屬于超高強(qiáng)度沉淀硬化不銹鋼。具有很高的強(qiáng)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(jià)格較昂貴，故一般多在兵器上使用。4青銅線按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要分為三種類(lèi)型：即硅青銅、錫青銅和鈹青銅。它們共同的性能特點(diǎn)是強(qiáng)度和彈性都比較好，無(wú)磁性，導(dǎo)電性能好，耐磨、耐蝕及耐低溫。硅青銅線GB3123-82。硅青銅線具有較

14、高的彈性、強(qiáng)度、耐磨性及無(wú)磁性，價(jià)格便宜，因而在制造彈簧時(shí)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(zhǎng)時(shí)間存放會(huì)自行開(kāi)裂。因此在彈簧冷繞成型后要及時(shí)進(jìn)行170220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。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(duì)過(guò)熱和氣體的敏感性小，撞擊時(shí)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。鈹青銅

15、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(qiáng)度、硬度、彈性、耐磨性、耐熱性、耐寒性和疲勞強(qiáng)度。此外，有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、無(wú)磁性、撞擊時(shí)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(guò)鈉鹽鈍化，耐蝕性可以成倍提高，在低溫下無(wú)脆性。但是鈹有毒，而且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)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(hào)時(shí)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(jiǎn)單，所以廣泛

16、應(yīng)用。這種彈簧多數(shù)由園截面材料制成。但是，有時(shí)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(lèi)型。1：壓縮彈簧的端部結(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(jì)。一般常用的有三種：見(jiàn)表4-1所示。2：彈簧的直徑彈簧的中徑是彈簧的公稱(chēng)尺寸，也是各參數(shù)計(jì)算的依據(jù)。生產(chǎn)和設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格控制外徑的偏差，其偏差可由國(guó)標(biāo)中查出。：當(dāng)彈簧兩端固定時(shí)，從自由長(zhǎng)度壓到并緊時(shí)，直徑的增大值為：=0.05 （4-3a）：當(dāng)兩端面與支承座間可以自由回轉(zhuǎn)，摩擦力比較小時(shí)，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）。：彈簧的旋繞比,彈簧的中徑與材料的直徑之比稱(chēng)為彈簧的

17、旋繞比，即彈簧指數(shù)。即= （4-4）表42（838 ） 彈簧指數(shù)的參考值鋼絲直徑d（mm）0.20.40.511.12.22.567161650彈簧旋繞比7145125104948463：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5º10º，>10º時(shí)，則計(jì)算彈簧變形應(yīng)考慮螺旋角的影響。螺旋角由下式計(jì)算：= （4-6）相鄰彈簧兩圈中心沿彈簧軸線之間的距離稱(chēng)為彈簧的節(jié)矩。對(duì)于正常節(jié)矩的壓縮彈簧，要求當(dāng)壓縮到其整個(gè)變形區(qū)間的80時(shí)，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

18、指彈簧在不受外力的情況下彈簧高度，其值如下：對(duì)于兩端并緊并磨平的壓縮彈簧：當(dāng)1.5時(shí) （47a）當(dāng)2時(shí) 1.5 （47b）當(dāng)2.5時(shí) 2 （4-7c）對(duì)于兩端并緊不磨的壓縮彈簧當(dāng)1.5時(shí) 2.5 （4-7d）當(dāng)2時(shí) 3 （4-7e）當(dāng)2.5時(shí) 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(shí)的理論高度。其值如下：兩端磨平的壓并后 （0.5） （48a）兩端不磨平的壓并后 （0.5） （48b）6：彈簧的展開(kāi)長(zhǎng)度壓縮彈簧絲的展開(kāi)長(zhǎng)度可按下式計(jì)算： （49）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(jì)算： （410）式中，彈簧材料切變模量（）；彈簧

19、絲直徑（）；彈簧的有效圈數(shù)；彈簧中徑（）；彈簧的變形量（有時(shí)也用此符合表示）。8：彈簧的負(fù)荷計(jì)算彈簧所受負(fù)荷（彈簧力）等于其剛度與變形量的乘積。如下式： （411）P1P2PmdtH09：壓縮彈簧工作圖圖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(shí)線性比較好，因而在計(jì)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(shí)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(shí)鉤環(huán)形狀。一些常用的已經(jīng)納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表42。在設(shè)計(jì)和選用端部結(jié)構(gòu)型式時(shí)，主要考慮彈簧

20、在機(jī)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(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)型式。由于LI、LII、LIII型式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)于圈數(shù)較多的可不考慮。3：彈簧的自由長(zhǎng)度拉伸彈簧的自由長(zhǎng)度是指兩端鉤環(huán)內(nèi)側(cè)的距離，見(jiàn)式（412）。端部為半圓鉤環(huán)時(shí)：（1） （412a）端部為圓鉤環(huán)時(shí)：（1） 2 （4-12b）端部為圓鉤環(huán)壓中心時(shí)：（1.5）2 （4-12c）4：彈簧的螺旋角

21、及節(jié)矩拉伸彈簧的節(jié)矩，因而螺旋角很小，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)。5：展開(kāi)長(zhǎng)度5：展開(kāi)長(zhǎng)度拉伸彈簧材料的展開(kāi)長(zhǎng)度式（413）：鉤環(huán)部分展開(kāi)長(zhǎng)度 （413）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(fù)荷計(jì)算拉伸彈簧的負(fù)荷等于其剛度與變形量的乘積，見(jiàn)式（414）：（-） （414）式中，拉伸彈簧的剛度（）；拉伸彈簧的工作長(zhǎng)度（）；-拉伸彈簧的自由長(zhǎng)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(kāi)長(zhǎng)度8：扭轉(zhuǎn)彈簧工作圖9：扭轉(zhuǎn)彈簧扭矩的計(jì)算第四節(jié)：彈

22、簧制造工藝重點(diǎn)介紹冷卷彈簧的制造工藝。線徑在0.114mm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(jī)械繞制和手工繞制。機(jī)械繞制有分為有芯卷繞及無(wú)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。所用材料一般分為兩大類(lèi)。一類(lèi)為硬狀態(tài)材料,冷成型后只需進(jìn)行消除因冷成型時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；另一類(lèi)為軟狀態(tài)材料,即在冷成型后需進(jìn)行淬火和回火處理。冷成型彈簧加工大致可分為下列幾個(gè)工藝過(guò)程。當(dāng)用成型后不需淬火處理的材料生產(chǎn)彈簧時(shí),工藝過(guò)程為:第一類(lèi)：卷簧（即繞制)、低溫回火、端部加工、二次回火(壓縮彈簧不需進(jìn)行)、機(jī)械強(qiáng)化處理(有特殊要求時(shí)進(jìn)行)、檢驗(yàn)、表面防腐處理等

23、。第二類(lèi)：當(dāng)用成型后需進(jìn)行淬火處理的材料生產(chǎn)彈簧時(shí),與上不同的只是彈簧成型后要進(jìn)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彈簧的繞制是彈簧生產(chǎn)過(guò)程中的主要工序。彈簧的繞制分為無(wú)芯卷繞和有芯卷繞兩種。1:無(wú)芯繞制.無(wú)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(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)完成?，F(xiàn)代化自動(dòng)卷簧機(jī)精度高,功能全,生產(chǎn)效率高,適合于大批量專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)。其萬(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)的工作原理,見(jiàn)圖4-11。彈簧鋼絲從線架上引出后,首先經(jīng)過(guò)鋼絲清潔器1, 由毛氈清除鋼絲表面的各種臟物；再進(jìn)入校直器2, 進(jìn)行水平和垂直兩個(gè)方向的校

24、直；再經(jīng)輸入導(dǎo)軸3進(jìn)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(gè)互成60。80。的卷簧擋銷(xiāo)8,使鋼絲在擋銷(xiāo)糟中彎卷成圓形；節(jié)距斜鐵6的上下移動(dòng)(或節(jié)距爪沿彈簧軸向的前后移動(dòng))開(kāi)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(gè)工作循環(huán)完成了一個(gè)彈簧的生產(chǎn)。節(jié)距斜鐵(爪)的移動(dòng)距離及速度由機(jī)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(gè)卷簧擋銷(xiāo)裝在繞制板的兩個(gè)滑塊上。如果在繞制板上加裝所需凸輪,控制滑塊移動(dòng)，則可生產(chǎn)出變直徑的錐形、雙錐形等彈簧。圖4-11 自動(dòng)卷黃機(jī)工作原理圖(參看錄像)上述全部過(guò)程均由機(jī)內(nèi)凸輪軸上的各種凸輪控制完成。凸

25、輪軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,就完成一個(gè)工作周期,繞制成一個(gè)彈簧。如此往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)就實(shí)現(xiàn)了彈簧的自動(dòng)化成型。在無(wú)芯自動(dòng)化卷簧過(guò)程中，影響彈簧質(zhì)量的因素是多方面的。第一是彈簧材料的力學(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(jī)床設(shè)備的精度,各類(lèi)機(jī)床工具如導(dǎo)軌、送料軸、擋銷(xiāo)、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(gè)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(chǎng)合。當(dāng)然現(xiàn)代化扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機(jī)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

26、及時(shí)解決問(wèn)題。（l）:繞制過(guò)程 在有芯繞制彈簧過(guò)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時(shí)進(jìn)線角度的大小。機(jī)械有芯繞制過(guò)程見(jiàn)圖4-l2。首先將罐繞芯軸5固定在機(jī)床卡盤(pán)1上；彈簧鋼絲經(jīng)由套在芯軸上的手動(dòng)送料裝置4卡在芯軸擋銷(xiāo)2上(或夾在卡盤(pán)上)；隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng),送料裝置在芯軸上作軸向轉(zhuǎn)動(dòng),彈簧毛坯3就繞成了。主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,送料裝置沿軸向移動(dòng)的距離就等于彈簧的節(jié)距。改變?cè)搮?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(chēng)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

27、力學(xué)性能的影響回彈量與材料的抗拉極限強(qiáng)度sb成正比,與彈性模量E成反比。也就是sb/ E的值愈大,則回彈量愈大。當(dāng)材料的力學(xué)性能不穩(wěn)定時(shí),回彈量的大小也不一樣,導(dǎo)致整個(gè)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?yàn)殇摻z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(duì)回彈量的影響有二：一是導(dǎo)向裝置距離繞桿(芯軸)的遠(yuǎn)近,遠(yuǎn)則回彈量大,近則回彈量??；二是繞制時(shí)鋼絲所受拉力的大小,拉力大時(shí)回彈量減小,拉力小時(shí)回彈量增大。另外與進(jìn)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

28、):冷繞彈簧芯軸尺寸的計(jì)算計(jì)算冷繞彈簧回彈量大小的實(shí)質(zhì)就是要確定繞制芯軸的直徑。由于影響回彈量的因素較多，只能用經(jīng)驗(yàn)公式加以計(jì)算，芯軸直徑D0的計(jì)算見(jiàn)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(qiáng)度（N/mm2）; E -材料的彈性模量（N/mm2）?；颍?-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

29、藝對(duì)于直徑小于8mm，且經(jīng)過(guò)強(qiáng)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(dá)到技術(shù)條件的要求，故不需要進(jìn)行高溫淬火及中溫回火處理。但應(yīng)進(jìn)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(qiáng)度有所提高。1:回火規(guī)范回火的溫度及保溫時(shí)間要根據(jù)材料的種類(lèi)及直徑的大小而定。：碳素彈簧鋼絲及琴鋼絲的回火溫度一般在250¾300之間。鋼絲直徑較小時(shí)，要用較低的溫度及較少的保溫時(shí)間，規(guī)范見(jiàn)表4-4。 表4-4 碳素彈簧鋼絲回火規(guī)范鋼絲直徑加熱溫度（）保溫時(shí)間（min）0.8220-25017>0.81.2>1.22.0>2.04.0&g

30、t;4.06.0270-28020253545對(duì)于拉伸彈簧回火時(shí)，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(shí)，溫度要按上表規(guī)范降低1030。：油淬火回火合金彈簧鋼絲冷卷成彈簧后也要進(jìn)行消除應(yīng)力的回火，規(guī)范見(jiàn)表4-5。表4-5 油淬火回火合金鋼絲回火規(guī)范材料牌號(hào)鋼絲直徑（mm）加熱溫度（）保溫時(shí)間（min）50CrVA2.03603802050CrVA>2.03804003060Si2MnA2.03804002060Si2MnA>2i2MnWA2in2MnWA>2.0440-46030奧氏體不銹鋼鋼絲的強(qiáng)度取決

31、于拉拔時(shí)減面率的大小。鋼絲直徑愈小，拉拔次數(shù)愈多，強(qiáng)度就愈高。當(dāng)直徑大于6mm時(shí)，由于拉撥次數(shù)少、減面率小，強(qiáng)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(jìn)行消除應(yīng)力的回火處理?；鼗鸷髲?qiáng)度可提高8%，回火規(guī)范見(jiàn)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(shí)間（min）3.0>3.0340-380380-4003030目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)進(jìn)口奧氏體不銹鋼絲較多；由于各國(guó)工藝條件不同，所以在確定回火規(guī)范時(shí)要根據(jù)具體情況而區(qū)別。如日本進(jìn)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(guó)產(chǎn)奧氏體不銹

32、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。銅合金線（錫青銅、硅青銅）供貨時(shí)均已經(jīng)過(guò)冷拉強(qiáng)化加工。冷卷成彈簧后，只需要進(jìn)行消除應(yīng)力的回火處理?；鼗鸷?，強(qiáng)度稍有提高，但回火溫度高于220時(shí)強(qiáng)度將下降?；鼗鹨?guī)范見(jiàn)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(shí)間（min）2.0>2.0180-200180-22040-6060-90沉淀硬化不銹鋼和鈹青銅冷卷彈簧后要進(jìn)行時(shí)效處理，從而提高其強(qiáng)度并獲得較高的綜合力學(xué)性能。規(guī)范見(jiàn)表4-8和4-9。表4-8沉淀硬化不銹鋼時(shí)效處理規(guī)范材料牌號(hào) 時(shí)效溫度（）保溫時(shí)間（h）Ni36CrT

33、iAlOCr17Ni7AlOCr15Ni7AlNi42CrTiCo40CrNiMoNCu28-2.5-1.5Ni42CrTiCr15Ni36W3TiCr14Ni25Mo600650480500480500550600450550300340600650一次780790，二次73074065070024121224表4-鈹青銅線時(shí)效處理規(guī)范供貨狀態(tài)時(shí)效溫度（）保溫時(shí)間（min）軟(M)½硬(½Y)(Y)硬315±1518012060經(jīng)回火后的彈簧如再經(jīng)幾何尺寸休整，則必須進(jìn)行二次回火。二次回火時(shí)加熱溫度不變，而保溫時(shí)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

34、均要在鉤、臂加工完成后進(jìn)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(fēng)電路。(1):硝鹽爐即鹽浴爐這是目前國(guó)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(jì)自動(dòng)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(diǎn)是加熱溫度均勻、控溫準(zhǔn)確、投資少。缺點(diǎn)是硝鹽蒸汽對(duì)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(shí),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(fēng)電爐這是國(guó)內(nèi)目前新近采用的回火設(shè)備,加熱最高濕度為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(fēng)裝置,促使?fàn)t內(nèi)熱空氣流動(dòng),保證零件受熱均

35、勻。爐內(nèi)上、中、下三點(diǎn)分裝三個(gè)控溫元件,(現(xiàn)在多數(shù)為上部-個(gè)),由水銀溫度計(jì)控制溫度。這種設(shè)備的特點(diǎn)是使用操作方便梗,不污染環(huán)境,處理后的彈簧短時(shí)間存放不易腐蝕并容易進(jìn)行表面處理。缺點(diǎn)是開(kāi)門(mén)散熱快,彈簧回火保溫時(shí)間要相應(yīng)延長(zhǎng)。(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(jìn)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?gòu)楛S兩端(或一端)鉤環(huán)的加工及扭轉(zhuǎn)彈簧兩支承臂的加工。1:壓縮彈簧端面的磨削加工YI型彈簧兩端面要進(jìn)行磨削加工。目的是增加彈簧使用時(shí)的穩(wěn)定性,并改善垂直度?，F(xiàn)在部分大工廠多數(shù)已采用彈簧端面磨平機(jī)

36、進(jìn)行。這種設(shè)備能一次同時(shí)將彈簧兩端面磨好.經(jīng)磨平機(jī)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(dāng)?shù)纳拜?包括磨料及粒度等。磨削時(shí)應(yīng)注意吃刀量不宜過(guò)大,以防過(guò)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1/31/4,最薄不少于l/8d,端面粗糙度不大于Ra12.5m。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(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾家工廠擁有現(xiàn)代化進(jìn)口的拉伸彈簧自動(dòng)繞制機(jī)及萬(wàn)能加工中心。在這兩種設(shè)備上,拉

37、伸彈簧可一次成型,無(wú)需手操作。在一般條件下,拉伸彈簧先由萬(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)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(jiàn)的鉤環(huán)有半圓鉤環(huán)、圓鉤環(huán)及長(zhǎng)臂半圓鉤環(huán)。長(zhǎng)臂半圓鉤環(huán)需用工具將彈簧體兩端圈展成直線、彎起,再?gòu)澇砂雸A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(jī)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;另一種是先由普通萬(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)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(dāng)然也可用芯軸繞出兩端帶直尾的彈簧,再由工具或手工來(lái)加工兩臀。目前國(guó)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

38、很低,質(zhì)量較差。二:熱成型彈簧的制造工藝當(dāng)彈簧所用材料直徑大于12mm時(shí),由于冷繞成型困難,多數(shù)用熱繞工藝。對(duì)于線徑510mm,旋繞比比較小的彈簧,有時(shí)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(kāi)節(jié)距及整形)、熱處理(淬火、回火)、端部加工、機(jī)械強(qiáng)化處理、檢驗(yàn)、表面防腐處理等。這些工藝過(guò)程可根據(jù)材料狀態(tài)、設(shè)備條件、設(shè)計(jì)要求及加工方法等情況適當(dāng)調(diào)整和采用。(一):下料下料可根據(jù)事先計(jì)算好的尺寸,采用沖床或鋸床下料。下料的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)加工方法來(lái)確定。當(dāng)采用兩端鍛扁工藝時(shí),下料長(zhǎng)度應(yīng)短于彈簧的展開(kāi)長(zhǎng)度。下料長(zhǎng)度L計(jì)算見(jiàn)式(4-24): (4-24)式中D彈簧中

39、徑(mm)sn1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(qiáng)度低、塑性好的特點(diǎn),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(shí)要保證燒透,并使其受熱均勻。繞制芯軸要比彈簧內(nèi)徑小0.31mm,具體尺寸由試?yán)@確定。(三):開(kāi)節(jié)距和整形這道工序是經(jīng)人工對(duì)彈簧的各幾何尺寸進(jìn)行修整,以使其達(dá)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(jìn)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(shí)間,并減少表面氧化脫炭的程度,既經(jīng)濟(jì)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780830；

40、硅錳鋼絲如60Si2Mn，淬火加熱溫度為860880；65Mn鋼絲淬火加熱溫度為810830。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，有時(shí)可采用各種專(zhuān)用的淬火夾具。彈簧淬火后，要進(jìn)行中溫回火。目的是要得到較高的彈性極限、強(qiáng)度極限和疲勞強(qiáng)度，并保持適當(dāng)?shù)捻g性。各類(lèi)彈簧在淬火、回火后的硬度值為4550HRC.常用彈簧材料熱處理規(guī)范見(jiàn)表4-10。表4-10 常用彈簧材料熱處理規(guī)范材料型號(hào) 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HRC65780830水或油400600材料直徑小于15mm的螺旋75780830水或油400600彈簧，彈簧墊

41、圈85780820水或油3804603640載荷較小的小螺旋彈簧、片彈簧65Mn810830油或水>604005004245板簧，510mm的簧片及材料直徑在715mm的螺旋彈簧55Si2Mn860880油>584004504550材料直徑在1025mm的螺旋彈簧60Si2MnA860880油>60400440455055Si2Mn860880油>58480500363444HBS厚度812mm的板彈簧60Si2MnA860880油>6050052070Si3MnA840860油>624204804852大截面的重載彈簧65Si2MnWA840860油>

42、;624304804852大截面的重載彈簧50CrMn840860油>58400550_截面較大，較重要的板簧及螺旋簧50CrVA850870油>58400450388415HBS大截面重要彈簧3704204550300以下工作的高溫彈簧60Si2CrVA850870油>60430480455250CrMnVA840860油>58420450_55SiMnMoV860880油4404604552大截面的重載彈簧55SiMnMoVB55SiMnMoVNb三:彈簧的機(jī)械強(qiáng)化處理彈簧機(jī)械強(qiáng)化處理的目的是用機(jī)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

43、能力，并提高彈簧的使用壽命。目前所用的強(qiáng)化處理工藝主要有兩種：強(qiáng)壓處理和噴丸處理。1:強(qiáng)壓處理強(qiáng)壓處理包括強(qiáng)壓、強(qiáng)拉和強(qiáng)扭。對(duì)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(jìn)行強(qiáng)壓處理。如閥門(mén)彈簧、兵器上使用的撞針、引信彈簧等。強(qiáng)壓處理就是將彈簧成品用機(jī)械的方法,從自由狀態(tài)強(qiáng)制壓縮到最大工作載荷高度(或壓并高度)35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(shí),應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)從金屬絲表面移到內(nèi)部,從而達(dá)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(jī)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?gòu)椡柁Z擊彈簧表面,使其形成一定

44、厚度的表面強(qiáng)化層。強(qiáng)化層內(nèi)形成較高的應(yīng)力。這種應(yīng)力在彈簧工作時(shí)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(qiáng)度。另外,通過(guò)噴丸處理還可清除彈簧表面的疪病。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(shí)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(guò)早損壞。因此,彈簧必須進(jìn)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(hù)層。這層保護(hù)層把彈簧與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi),達(dá)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

45、保護(hù)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(diǎn)是鍍層附著力好,結(jié)晶細(xì)致緊密,孔隙率小,厚度均勻,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(huì)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(diǎn)是成本低,工藝簡(jiǎn)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(guò)鈍化和去氫處理,以提高防腐能力和避免氫脆。特別是小彈

46、簧更易發(fā)生氫脆;在酸冼和電鍍時(shí)一定要特別汪意。2:氧化處理彈簧的表面氧化處理也稱(chēng)發(fā)蘭和發(fā)黑處理。氧化處理后,彈簧表面生成保護(hù)性的磁性氧化鐵,厚度約為0.62m。由于膜薄且多孔隙,保護(hù)能力較差。因此,氧化處理只能用于在腐蝕性不強(qiáng)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(jiǎn)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倍。: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(duì)于重要的彈簧，為提高油漆的

47、附著力和防腐能力，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(yàn)與質(zhì)量控制彈簧的檢驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)各種試驗(yàn)方法和手段對(duì)彈簧各種幾何參數(shù)及性能進(jìn)行測(cè)定。對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行正確的評(píng)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(yàn)分為以下幾個(gè)步驟：一：彈簧材料的檢驗(yàn)這是彈簧生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制的首要問(wèn)題。包括外觀、幾何尺寸檢驗(yàn)和理化試驗(yàn)兩大部分。1：外觀及幾何尺寸檢驗(yàn)檢驗(yàn)人員首先根據(jù)有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料的直徑、圓度單圈挑起的高度、表面缺陷等等。2：彈簧材料的理化檢驗(yàn)此外，還要進(jìn)行對(duì)材料

48、抽樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)和化學(xué)成分分析試驗(yàn)。確定是否符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求，以確定其彈簧的生產(chǎn)工藝。力學(xué)性能試驗(yàn)包括三項(xiàng)：抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)次數(shù)試驗(yàn)和彎折次數(shù)試驗(yàn)?；瘜W(xué)成分分析試驗(yàn)就是對(duì)材料組織成分進(jìn)行定量分析。二：生產(chǎn)工藝過(guò)程中的檢驗(yàn)內(nèi)容主要是有首件檢驗(yàn)、中間抽檢、序間檢驗(yàn)及完工檢驗(yàn)。1：首件檢驗(yàn)首件檢驗(yàn)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(shí)抽檢一次，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修正。3：序間檢驗(yàn)在生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行各工序的傳遞，在轉(zhuǎn)工序時(shí)要進(jìn)行按比例的抽樣檢查。確認(rèn)合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序。4：完工檢驗(yàn)及包裝檢驗(yàn)除不銹鋼絲、青銅線外其它鋼材所制彈簧，一般

49、需進(jìn)行表明防腐處理。彈簧經(jīng)過(guò)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(jìn)行檢驗(yàn)，以確保合格成品包裝。第六節(jié)：彈簧設(shè)備及生產(chǎn)自動(dòng)化高精度、高效率、多功能的卷簧機(jī)在一些比較發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)很普遍。一、 彈簧加工設(shè)備彈簧加工設(shè)備種類(lèi)繁多，發(fā)展也相當(dāng)快。特別市年代以來(lái)出現(xiàn)了扇形體送料機(jī)構(gòu)的卷簧機(jī)，年出現(xiàn)了CNC電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化卷簧機(jī)，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(lèi)型。(一)萬(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)這是一種通用型圓柱螺旋彈簧加工設(shè)備。如德國(guó)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

50、野(OKUNO)公司的M系列等卷簧機(jī)都屬于這一類(lèi)。這類(lèi)機(jī)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(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)示意圖。由于該機(jī)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(jī)最高速度為每小時(shí)生產(chǎn)彈簧3萬(wàn)只。在這類(lèi)機(jī)床上加裝自動(dòng)分選裝置可實(shí)現(xiàn)彈簧生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)測(cè)量、分選、控制、調(diào)整,出現(xiàn)故障可自動(dòng)停機(jī)。圖4l4為配備于FA-6S機(jī)床的MR_10自動(dòng)分選裝置工作原理圖。如果為機(jī)器配備自動(dòng)送線線架,則可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。(二)拉伸彈簧繞制機(jī)這類(lèi)設(shè)備是由萬(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)與自動(dòng)彎鉤機(jī)組合而成。在該機(jī)上拉伸彈簧可直接成型

51、。以德國(guó)瓦菲奧斯公司生產(chǎn)的ZO2拉伸彈簧繞制機(jī)為例說(shuō)明其原理和功能。.ZO2型拉伸彈簧繞制機(jī)由FO2卷簧機(jī)和FOA2彎鉤機(jī)組合而成。在FO2卷簧機(jī)上裝有慢速精進(jìn)給系統(tǒng)。在彈簧繞制結(jié)束前,機(jī)器變正常進(jìn)給為慢速精確進(jìn)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(dòng)剎車(chē)離合器。當(dāng)彈簧端頭接觸到觸針時(shí),氣動(dòng)剎車(chē)離合器立刻動(dòng)作,停止送料。這個(gè)系統(tǒng)是作為慢速精進(jìn)給的一種補(bǔ)償,使彈簧端部停在準(zhǔn)確位置、以保證拉簧鉤環(huán)的精確。FOA2彎鉤機(jī)的主軸與FO2主軸相連,機(jī)上裝有兩個(gè)彎鉤盤(pán)、兩個(gè)切余頭盤(pán)及8個(gè)彈簧抓手,8個(gè)抓手分裝在左右兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上,每個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上有4個(gè)抓手。抓手在一個(gè)工作循環(huán)中完成

52、從卷簧機(jī)上抓取彈簧、送入彎鉤盤(pán)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(gè)動(dòng)作,如圖4-15所示。在該機(jī)上,拉伸彈簧可直接成型。通過(guò)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(zhǎng)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(shí)可生產(chǎn)拉伸彈簧2500件左右。還可在機(jī)上加裝載荷自動(dòng)檢測(cè)裝置,實(shí)現(xiàn)拉簧的自動(dòng)檢驗(yàn)分類(lèi)。(三)扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機(jī)扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機(jī)的種類(lèi)也比較多,結(jié)構(gòu)原理大體相同?，F(xiàn)以瑞士申克爾公司生的12T形扭轉(zhuǎn)彈簧繞制機(jī)為例,說(shuō)明其原理。該機(jī)由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),經(jīng)由頻數(shù)表(相當(dāng)于小型蘋(píng)果機(jī))實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，調(diào)速由電位器完成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)由皮帶、軸、齒輪等部件,將轉(zhuǎn)動(dòng)傳給一偏心輪，偏心輪將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)變成齒條的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；齒條再將直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪變成主軸(纏繞軸)的正、反向轉(zhuǎn)動(dòng),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(guò)調(diào)整偏心輪的偏心距完成，而放松多少則通過(guò)裝在主軸上的摩擦離合