大型弹簧制造过程（弹簧的设计与制造工艺介绍）

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弹簧的设计：

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

圆柱形螺旋压缩弹簧结构要素

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）.

弹簧单圈展开图：

弹簧单圈展开图：

单圈长度计算

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。

三、尺寸公差。

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：

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。

端部厚度

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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