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螺旋拉伸彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧的制造
一、 圓柱螺旋彈簧結(jié)構(gòu)
圓柱螺旋彈簧根據(jù)受力性質(zhì)，有三種類型：
1. 圓柱螺旋壓縮彈簧
1）彈簧各圈間距
設(shè)彈簧的節(jié)距為p；彈簧絲的直徑為d；在自由狀態(tài)下各圈之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g距δ。為了使彈簧在壓縮后仍能保持一定的彈性，還應(yīng)保證在最大載荷作用下，各圈之間仍具有一定的間距δ1。δ1的大小一般推薦為:δ1=0.1d≥0.2mm
2）死圈
彈簧的兩個(gè)端面圈與鄰圈并緊(無(wú)間隙)，只起支承作用，不參與變形，故稱為死圈。當(dāng)彈簧的工作圈數(shù)n≤7時(shí)，彈簧每端的死圈約為0.75圈；當(dāng)n>7時(shí)，每端的死圈約為1～1.75圈。
3）端部結(jié)構(gòu)形式
YI型：兩個(gè)端面圈均與鄰圈并緊，并在專用的磨床上磨平；
YII型：加熱卷繞時(shí)彈簧絲兩端鍛扁且與鄰圈并緊(端面圈可磨平，也可不磨平)；
YIII型：兩個(gè)端面圈均與鄰圈并緊不磨平
在重要的場(chǎng)合，應(yīng)采用YI型，以保證兩支承端面與彈簧的軸線垂直，從而使彈簧受壓時(shí)不致歪斜。彈簧絲直徑d≤0.5mm時(shí)，彈簧的兩支承端面可不必磨平。d>0.5mm的彈簧，兩支承端面則需磨平。磨平部分應(yīng)不少于圓周長(zhǎng)的3/4。端頭厚度一般不小于d/8，端面粗糙度應(yīng)低于
2．圓柱螺旋拉伸彈簧
1）端部掛鉤型式
拉伸彈簧為了便于聯(lián)接、固著及加載，兩端制有掛鉤。
LI型和LII型掛鉤制造方便，應(yīng)用很廣。但因掛鉤過(guò)渡處產(chǎn)生很大彎曲應(yīng)力，故只宜用于彈簧絲直徑d≤l0mm的彈簧中。
LVII、LVIII型掛鉤不與彈簧絲聯(lián)成一體，故無(wú)前述過(guò)渡處的缺點(diǎn)，而且這種掛鉤可以轉(zhuǎn)到任意方向，便于安裝。在受力較大的場(chǎng)合，最好采用LVII型掛鉤，但它的價(jià)格較貴。
2）有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧
圓柱螺旋拉伸彈簧空載時(shí)，各圈應(yīng)相互并攏。另外，為了節(jié)省軸向工作空間，并保證彈簧在空載時(shí)各圈相互壓緊，常在卷繞的過(guò)程中，同時(shí)使彈簧絲繞其本身的軸線產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制成的彈簧，各圈相互間即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產(chǎn)生了一定的預(yù)應(yīng)力，故稱為。這種彈簧一定要在外加的拉力大于初拉力F0后，各圈才開(kāi)始分離，故可較無(wú)預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧節(jié)省軸向的工作空間。
3、螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧
扭轉(zhuǎn)彈簧，為了便于聯(lián)接、固著及加載，兩端制有桿臂：
(二) 圓柱螺旋彈簧制造
螺旋彈簧的制造工藝包括：a)卷制；b)掛鉤的制作或端面圈的精加工；c)熱處理；d)工藝試驗(yàn)及強(qiáng)壓處理。
卷制是把合乎技術(shù)條件規(guī)定的彈簧絲卷繞在芯棒上。大量生產(chǎn)時(shí)，是在萬(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)上卷制；單件及小批生產(chǎn)時(shí)，則在普通車床或手動(dòng)卷繞機(jī)上卷制。
卷制分冷卷及熱卷兩種。冷卷用于經(jīng)預(yù)先熱處理后拉成的直徑 d<(8～10)mm的彈簧絲；直徑較大的彈簧絲制作的強(qiáng)力彈簧則用熱卷。熱卷時(shí)的溫度隨彈簧絲的粗細(xì)在800～1000℃的范圍內(nèi)選擇。不論采用冷卷或熱卷，卷制后均應(yīng)視具體情況對(duì)彈簧的節(jié)距作必要的調(diào)整。
彈簧在完成上述工序后，均應(yīng)進(jìn)行熱處理。熱處理后的彈簧表面不應(yīng)出現(xiàn)顯著的脫碳層。冷卷后的彈簧只作回火處理，以消除卷制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
此外，彈簧還須進(jìn)行工藝試驗(yàn)和根據(jù)彈簧的技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行精度、沖擊、疲勞等試驗(yàn)，以檢驗(yàn)彈簧是否符合技術(shù)要求。要特別指出的是，彈簧的持久強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度，在很大程度上取決于彈 簧絲的表面狀況，所以彈簧絲表面必須光潔，沒(méi)有裂紋和傷痕等缺陷。表面脫碳會(huì)嚴(yán)重影響材料的持久強(qiáng)度和抗沖擊性能。因此脫碳層深度和其它表面缺陷應(yīng)在驗(yàn)收彈簧的技術(shù)條件中詳細(xì)規(guī)定。重要的彈簧還須進(jìn)行表面保護(hù)處理(如鍍鋅)；普通的彈簧一般涂以油或漆。
對(duì)于重要的彈簧，還要進(jìn)行強(qiáng)壓處理。強(qiáng)壓處理是使彈簧在極限載荷作用下受載持續(xù)6～48h，以便在彈簧絲截面的危險(xiǎn)區(qū)產(chǎn)生塑性變形和殘余應(yīng)力。由于殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力符號(hào)相反，因而強(qiáng)壓處理過(guò)的彈簧最大工作應(yīng)力較小，一次強(qiáng)壓處理可提高彈簧靜載的承載能力25%。若經(jīng)噴丸處理可提高20%。但用于長(zhǎng)期振動(dòng)，高溫和腐蝕性介質(zhì)中的彈簧，以及一般用途的彈簧不宜采用這種強(qiáng)化工藝。
螺旋拉伸、扭轉(zhuǎn)彈簧的制造，目前除少數(shù)制造廠在引進(jìn)國(guó)外CNC數(shù)控彈簧成形機(jī)上一次自動(dòng)成形加工各種式樣的拉伸、扭轉(zhuǎn)彈簧外。絕大多數(shù)制造廠仍采用傳統(tǒng)的加工方法來(lái)制造，現(xiàn)分別作一簡(jiǎn)單的介紹。
1、螺旋拉伸彈簧。其工藝與螺旋壓縮彈簧基本相同，不同的只是端部的鉤環(huán)加工，拉伸彈簧的成形方法如下：
1）用與螺旋壓縮彈簧相同的方法，卷繞成形后進(jìn)行去應(yīng)力退火，再進(jìn)行鉤環(huán)加工，除特殊形狀的鉤環(huán)或要求初拉力很高的螺旋拉伸彈簧用車床有心卷制或手工卷制外，大部分的彈簧是用自動(dòng)卷簧機(jī)卷制。
2）用直尾卷簧機(jī)卷制。它是一種心軸垂直的立式有心卷簧機(jī)。卷制后進(jìn)行去應(yīng)力退火，然后進(jìn)行鉤環(huán)加工。 螺旋拉伸彈簧的端部結(jié)構(gòu)形式很多，加工方法也很多。常用的有：小型彈簧使用鉗子式的專用工具或?qū)Ｓ霉に囇b置進(jìn)行手工加工；普通的螺旋拉伸彈簧則以彎鉤器或模具用手動(dòng)或自動(dòng)的操作方法進(jìn)行加工；長(zhǎng)臂鉤環(huán)的拉伸彈簧，一般是卷繞時(shí)留出拉鉤所需料長(zhǎng)，或者是卷制后留出加工所需的圈數(shù)，用拉直工具將兩端拉直，然后用專用工具彎制鉤環(huán)。 去應(yīng)力退火的工藝規(guī)范如前所述。彈簧卷制好后先進(jìn)行去應(yīng)力退火，然后再切斷和進(jìn)行鉤環(huán)加工，鉤環(huán)加工完畢后，一般再要進(jìn)行了1～2次的去應(yīng)力退火。為了防止兩鉤環(huán)的相對(duì)角度發(fā)生變化，故在去應(yīng)力退火時(shí)要使鉤環(huán)加工完畢后的溫度比卷制好后的溫度低20～30°C。 螺旋拉伸彈簧一般不進(jìn)行拋丸和強(qiáng)拉處理。
2、螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧。其工藝和螺旋壓縮、拉伸彈簧基本相同，不同的也嵌瞬康募庸ぁ?在小批量生產(chǎn)和扭臂比較復(fù)雜的情況下，多數(shù)采用手工或半自動(dòng)的有心軸卷簧法成形，然后用工裝夾具將扭臂按圖樣要求進(jìn)行加工。在大批量生產(chǎn)時(shí)，則可在直尾卷簧機(jī)和扭簧專用機(jī)上卷制，扭臂不能按圖樣完成的，再分工序用工裝、夾具來(lái)加工。 根據(jù)螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：
1） 螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧端部扭臂在制造時(shí)應(yīng)一次彎曲成形，避免加工疵病和校正整形加工。扭臂加工完后應(yīng)進(jìn)行第二次去應(yīng)力退火；
2） 目前的螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧多為密圈，這樣在彈簧圈之間就產(chǎn)生了相當(dāng)于拉伸彈簧的初拉力類似的壓緊力，在加載和卸載時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦力而出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，當(dāng)加載與旋向相同或圈數(shù)增加時(shí)，這種傾向增加；另外也給表面處理工序帶來(lái)困難。因此在設(shè)計(jì)和成形時(shí)，彈簧圈間應(yīng)稍留間隙。 在大量生產(chǎn)中，制造廠在有條件的情況下，對(duì)螺旋拉伸、扭轉(zhuǎn)彈簧的展開(kāi)、折彎、彎鉤等工序可采用液壓、氣動(dòng)等方法去加工。