彈簧的設計與製造工藝介紹

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彈簧的設計:

彈簧大致分為:圓柱形螺旋彈簧(拉,壓,扭)、圓錐形螺旋壓簧、鼓形螺旋彈簧、盤簧、片狀彈簧

圓柱形螺旋壓縮彈簧

1.結構要素

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圓柱形螺旋壓縮彈簧結構要素

d----彈簧鋼絲直徑、D----彈簧中徑、D1-----彈簧最小內徑、D2-----彈簧最大外徑、h----彈簧自由高度、hd-----彈簧全壓縮高度、λd-----全壓縮時彈簧的變形量、t-----彈簧節距、α----螺旋角、L-----鋼絲展開長度、n----工作圈數、n1------總圈數、c-----彈簧指數(D/d).

彈簧單圈展開圖:

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彈簧單圈展開圖:

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單圈長度計算

工作圈n—實際參加工作的簧圈。

支承圈—保證彈簧軸線垂直於支承面,而不參加(壓縮)工作的彈簧, 一般為(0.75~1.25)圈。

n1= n +(1.5~2.5)圈

彈簧鋼絲:鋼絲直徑:0.2~1.5mm,鋼絲材料:高碳鋼(65H號以上);工具鋼:T8A、T9A、T10A

結構要素及尺寸公差選取的是否合理,直接影響彈簧製造的難易程度

一、彈簧指數C

C=D/d

C—彈簧指數(也稱纏繞比) D—彈簧中徑. d—鋼絲直徑.

C常取6~25範圍內的值。

當C=10~12時,工藝性最好。

C太大,纏繞時不易產生出穩定的變形。 C太小,纏繞時鋼絲中會產生較大的抗力。

二、彈簧的螺旋角。

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三、尺寸公差。

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彈簧的製造工藝:

卷簧是彈簧卷製成形的簡稱。卷簧是彈簧製造的第一道工序,也是重要的工序,卷制的精度對整個製造過程起著極為重要的作用,它基本上決定了彈簧的幾何尺寸和特性以及材料的利用率。

彈簧的卷制設備一般分有心軸卷制彈簧機與無心軸卷制彈簧機。下面分別敘述有心軸卷簧機和無心軸卷簧機卷制彈簧。

有芯軸纏制:將彈簧鋼絲在芯軸上纏繞,得到芯軸狀的彈簧。不同彈簧需要不同的芯軸。

無芯軸纏制:節距、直徑可調,可獲得不同形狀的彈簧。(圓柱形、圓錐形、腰鼓形)。

彈簧多采用無芯軸纏制——自動纏簧機。

自動纏簧機工作原理:

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自動纏簧機工作原理:

1--定徑銷 2--芯軸 3--送料鼓輪 4--校直機構 5--導向板 6--定距塊 7--待纏繞的彈簧

各部分機構組成及功能:

1.校直機構

組成:由交錯配置的磙子組成。

功用:消除鋼絲卷料的彎曲度,有利於提高彈簧的精度和抗力。

2.送料機構

組成:一對或兩對滾輪組成。

功用:靠滾輪轉動時與鋼絲間的摩擦力來實現送料。

3.導向機構

組成:由上下成對的導向板組成(導向板開有圓形槽)

功用:在送料過程中引導鋼絲沿圓槽軸線送進,避免鋼絲在纏簧前發生彎曲。

4.纏制機構

組成:由定徑銷,定距塊組成。

功用:纏製成一定形狀、直徑、節距的螺旋彈簧。

定徑銷—控制彈簧的直徑。

定距銷—控制彈簧的節距。

5.切斷機構

組成:由切斷刀和芯軸組成。

功用:切斷,控制彈簧總圈數。

彈簧纏制後的其它工序

1.切頭

目的:去掉毛刺,控制彈簧總圈數,使圈頭與相鄰圈間留有一定的間隙(有利於防腐處理)。

2.修整

目的:調整彈簧的自由高度和中徑等參數(因為鋼絲質量和纏簧機精度的影響,纏製出的彈簧不一定符合圖紙要求)。

3.磨端面

目的:控制彈簧的不垂直度,改善彈簧的受力情況。

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端部厚度

端頭厚度:Δ≥ 0.25d

當d ≥0.5mm時,需磨端面。

當d ≤0.5mm時,不需磨端面。

4.回火處理

目的:消除彈簧纏制後鋼絲中存在的內應力,增加材料的韌性,穩定彈簧的尺寸和抗力。

回火溫度:180°~240°C

保溫時間:5~ 15分

5.防腐處理

目的:防腐蝕,延長壽命,穩定彈簧抗力,常用度錫或發藍。

6.強壓處理

目的:穩定彈簧的尺寸,同時也為了暴露彈簧的隱患。

方法:1)靜壓法:

將彈簧壓到圈與圈碰上(壓死),並持續一定的時間。(幾分鐘~幾小時)

2)多次壓縮:

將彈簧多次壓縮(3~10次),每次壓到圈與圈碰上。

初壓縮量—彈簧“立定”以前自由高度的縮短量。

用可靠性環境應力篩選方法檢驗彈簧,質量更容易保證。

卷制方式有單個卷制和多個連續卷制。單個卷制一般用於條料製造的彈簧以及油封彈簧等;多個連續卷制是一次捲成一串螺旋彈簧,然後按尺寸分別切斷成單個彈簧。

為了在冷成形後得到所要求的尺寸精度,在彈簧設計、彈簧工藝裝置設計和編制工藝規程時,必須準確地掌握不同材料的各類彈簧在成形時的回彈量。

影響回彈量的因素很多,主要有材料的力學性能、彈簧的旋繞比和工藝裝置等。

回彈量與材料的抗拉強度fb成正比,與彈性模量E成反比,σ/E愈大,則回彈量愈大。材料的力學性能不穩定時,回彈量也不穩定。

彈簧的旋繞比和節距越大,塑性變形就越小,內應力就越不穩定,彈簧直徑和節距的精確度就越難控制。因此,在卷制旋繞比和節距大的彈簧時,各工序的操作應特別注意。例如,倒車時速度要慢,搬運卷好的彈簧毛坯時要輕,在去應力退火前儘量少移動等。對於旋繞比大的彈簧毛坯,最好在卷制完畢後固定,隨心軸同時進行去應力退火後,再從心軸上取下。


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