弹簧制造工艺

1、第五讲 :弹簧结构分析与制造工艺（第四章：弹簧制造工艺）2014-8-3 ，上海讲座用第一节：概述一 :弹簧在电器产品中的应用电器中常用的弹簧有：螺旋弹簧 ：（1：压缩弹簧 ;2 ：垃伸弹簧 ;3 ：扭转弹簧； 4：片黄）1：压缩弹簧：在交流直动式接触器中常常采用压缩弹簧主要是触头压缩弹簧和铁心反力弹簧。如下特性。电器的负载特性（机械特性）是电器的重要特性之一。作用在衔铁上的机械力和衔铁行程关系特性P 或 F f称为机械特性，也称反力特性。弹性元件（螺旋弹簧和簧片）构成。弹簧构成电磁电器机械特性(反力特性 )如图所示F chjF fzhFxzhF x, yF chjFxchrS图 1电器机械特

2、性 (反力特性 )此特性是由作用于衔铁的机械力和作用于触头的压力组合而成的特性.在断路器上，触头也是采用压缩弹簧，如下所示：精选文库动触头触头弹簧转轴弧角aCbd静触头2：垃伸弹簧在断路器四连杆机构多数采用，拉伸弹簧： 在直流接触器中的衔铁反力弹簧是拉伸弹簧。3：扭转弹簧：脱扣器上采用的扭簧。4：片黄： 在继电器中广泛采用。从上述情况看，弹簧成为我们电器中一个十分重要的零件。它的质量直接影响我们各种电器的性能。二 :弹簧的基本性能弹簧的基本性能 是在载荷作用下产生形变 ，卸载时释放能量恢复原形 ；加载变形过程遵循一定的规律。1：弹簧的特性线：其特性就是： 载荷 P(M ）与变形 F ( )之间

3、的关系曲线成为弹簧的特性线，如图 4-1 所示。弹簧的特性线大致有三种类型 ： 直线型 ； 渐增型 ； 渐减型 。有些弹簧的特性线是上述两种或三种的组合（图 4-2 ），称为组合型特性线。如压缩弹簧-2精选文库的特性线（图4-2a ）在开始加载时为渐减型，当变形在整个工作区间的30% 70%时为直线性, 在最后的 30%时为渐增型 . 又如圆锥弹簧的特性线 ( 图 4-2c), 加载开始为直线 , 到一定程度后 , 变为渐增型 ; 蝶形弹簧的特性线 ( 图 4-2b) 开始为渐减型 , 后为渐增型 , 整个特性线呈 S形; 图 4-2d是两个不同高度压缩弹簧组合的特性线, 加载开始只有一个弹簧

4、承受载荷, 当加载到一定程度时, 第二个弹簧也开始承受载荷, 特性线成为两个弹簧的特性线, 因而其斜率发生了改变 . 拉伸弹簧的特性线基本上是一条直线, 由于其线性好, 故广泛用于电器元件和计量器具中 .图 2 组合型特性a) 压缩弹簧特性曲线,b) 碟形弹簧特性c) 圆锥弹簧特性d) 两个压缩弹簧组合特性曲线2. 弹簧刚度（ 有两种表述方法 ）弹簧所受载荷P 与变形量F 之比 , 即产生单位变形量所需荷载称为弹簧刚度.对于 压缩和拉伸弹簧的刚度为'PP(4-1a)f式中 P ' 压缩和拉伸弹簧刚度( N / mm );P 弹簧所受负荷力 (N);f 弹簧的变形量 (mm).对

5、于 扭转弹簧的刚度 为' MM(4-2a)式中 M ' 扭转弹簧的刚度 ( N / cm );M 扭转弹簧的扭矩 ( N cm );扭转弹簧的扭转角.特性线为渐增型弹簧 , 其刚度随着载荷的增加而增大 ; 渐减型弹簧 , 其刚度随着载荷的增加而减小 . 而对于直线型弹簧 , 其刚度不随载荷变化而变化 , 即'PPF常数-3精选文库或 :P 'PPGd3Fy8ncnGd y(4-1b)8Pc3'M常数(4-2b)M因此 ,对于 具有直线型特性 线的弹簧 ,其刚度也称为弹簧常数 .弹簧的特性线对于设计和选用弹簧的类型起着重要的指导作用.设计弹簧时可用分析计算

6、及实验的方法找出它的特性线.但即使是最精确得计算 ,其结果和实际的数值也总会有一定的差异 .这是由于弹簧在制造过程中不可避免的存在工艺差异,所用材料组织也并非绝对均匀之故 .因此 ,在设计弹簧时必须经过反复试验,修改尺寸和参数,使之达到理想的结果 .三 :弹簧的分类弹簧的类型很多，分类方法不一，按其形状和结构可分为以下几种类型。1:圆柱螺旋弹簧这类弹簧多数由圆形截面材料制成，但在同样空间条件下需要更大的刚度时，可选用矩形截面材料。此中大致可分为 三种类型：(1): 圆柱螺旋压缩弹簧（图 4-3）这种弹簧结构简单，制造方便， 特性接近于直线型，刚度值较稳定， （在电器产品中）应用最广，简称为压缩

7、弹簧。(2): 圆柱螺旋拉伸弹簧（图 4-4）这种弹簧性能和特点与压缩弹簧相同。重要承 受拉伸载荷 ，其特性线是直线型。由于有初应力和无初应力的区别，故其特性线起点各异。多数由原形截面材料制成，简称为拉伸弹簧。-4精选文库（3） :圆柱螺旋扭转弹簧（图4-5）这种 弹簧主要承受扭矩作用，用于压缩、储能及转动系统中，特性线呈直线型。多数由圆形截面材 料制成，简称为扭转弹簧。2.变径螺旋弹簧包括锥形、双锥形弹簧及不规则变直径弹簧，后者应用较少。（ 1） :圆锥形螺旋弹簧（ 图 4-6）这类弹簧的特点是稳定性较好，结构紧凑。其特性 线开始是直线，随着载荷的增加，逐渐变成渐增形， 有利于缓和冲击和共振

8、。（ 2） :中凸和中凹形弹簧 （即双锥簧）（图 4-7）这类弹簧的特性相当于圆锥形弹簧。中凸形弹簧在某些场合可以代替圆锥弹簧使用；中凹形弹簧主要用作坐垫和床垫。-5精选文库3:悬臂梁式片状弹簧这类 弹簧由薄片材料制成，结构形状繁多。主要用于仪表及继电器电器元件中。此外， 还有空气弹簧、液压弹簧、橡胶弹簧、弹性触头及扭杆弹簧等。第二节：弹簧材料一:弹簧性能对材料的要求弹簧主要在动载荷作用下工作，要求材料 具有高 的抗拉强度极限、屈服极限、弹性极限及疲劳极限， 同时还要求具有高的冲击韧性和塑性。在特殊条件下还要求其材料具有耐热、防腐、导电、防磁、耐低温等性能。金属材料在高温 、长期载荷作用下，其

9、内部组织结构也会发生不同程度的变化。因此，在高温条件下工作的弹簧，其材料应具有足够的热稳定性能 。在低温下， 一般金属材料的抗拉极限、弹性极限均随温度下降而增大，冲击韧性和塑性减小，变的冷脆。在低温下工作的弹簧要选用具有稳定的低温性能和良好的低温韧性的材料。在腐蚀介质中 工作的弹簧 ，由于其表面受腐蚀介质的作用而遭破坏，疲劳寿命将显著下降，因此要求其材料具有较强的抗腐蚀能力。对于电器中的弹簧 要求其具有导电、防磁和恒弹性等性能 。此外，弹簧材料还应具有良好的加工工艺性 。 冷拉（轧）材料应有均匀一致的强度和-6精选文库塑性，以 便容易成型 。对 于热成型的弹簧 材料，应在热状态下容易成型，不易

10、脱碳，并具有良好的脆透性和低的热敏感性。二: 常用弹簧材料的性能及用途弹簧材料的种类按新的国家标准（GB1239 89_所列大致可以分为四大类：碳素弹簧钢丝，合金弹簧钢丝，弹簧用不锈钢丝和青铜线。按交货状态，金属弹簧材料也可分为两大类。一类是在成材过程中经强化加工的丝 （线）材和带材，即通常所说的硬状态 。这种材料在弹簧成型后不需要淬火， 只需要进行消除内应力的回火处理。 电器产品中所用弹簧材料主要是这一类。另一类是热轧材及在成材后以退火或高温状态供货的丝材或带材。这种材料在弹簧成型后需要进行淬火、回火处理。如合金钢丝，异型钢丝及马氏体不锈钢丝等。下面介绍各种弹簧材料的性能和用途。1: 碳素弹

11、簧钢丝它有四个品种，即碳素弹簧钢丝，琴钢丝，阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝及油淬火回火碳素弹簧钢丝。这类材料可在40120条件下正常工作，其性能特点是强度高，性能好， 价格便宜，易于生产和加工，但是淬透性差，防腐性能差，使用时须经表面电镀或发蓝处理。适合做小弹簧，在电器、仪表和机械中广泛使用。 碳素弹簧钢丝GB4357-84( 相当于原标准中的II 组、 III组)按用途分为三组。A 组用于一般弹簧B 组用于低应力弹簧，如手动按纽等。C组用于较高应力弹簧，如接触器、继电器等电器产品中的各种弹簧。 琴钢丝GB4358-84( 相当于原标准中的碳素弹簧钢丝I 组、 IIa组 ) 此钢丝用于制造具有重

12、要用途的，不经热处理或仅经低温回火处理的弹簧，在低压电器元件中使用最广。钢丝按用途可以分为三组。G1组用于各种重要用途弹簧G2组用于各种高应力弹簧，如低压电器元件中的触头弹簧，反力弹簧等；F 组用于阀门弹簧。F 组钢丝显微组织应为索氏体和托氏体，允许有少量的铁素体。其直径一般在2.0 6.0mm 之间。 阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝 GB4359-84。它相当于原标准中的重要用途弹簧钢丝。此种材料用于制造内燃机阀门弹簧及其他类似条件所用的弹簧。 油淬火回火碳素弹簧钢丝 GB4360-84，这种材料适用于一般普通机械弹簧， 在电器产品中仅在不太重要场合使用的弹簧。2. 合金弹簧钢丝这种材料由于在

13、钢中加入了硅、锰元素，从而提高了强度、淬透性及回火稳定性。其主要性能特点是强度高、耐冲击。适于制造高负荷及冲击频率较高的各种重要弹簧。合金弹簧钢丝主要有三种： 即硅锰合金弹簧钢丝、铬硅合金弹簧钢丝和铬钒合金弹簧钢丝。3:弹簧用不锈钢丝弹簧用不锈钢丝按组织可为三大类。线径在 6mm以下的一般为奥氏体不锈钢，较大直径选用马氏体及沉淀硬化不锈钢。按冶金部标准 YB(T)11-83 规定，钢丝根据牌号和抗拉强度分为 A、 B、 C 三组。可根据使用要求选用。-7精选文库1Cr18Ni9 和 0Cr19Ni10 属于奥氏体不锈钢。这两种材料耐腐蚀性能比较好，而且具有耐高温及耐低温的特点，可以在300以下

14、正常工作。其强度取决于冷拉时的减面率，减面率越大强度越高。由于上述特点， 使其在低压电器产品及仪器仪表中被广泛使用。但由于其加工性能较差， 故要求其材料在出厂时表面要加一层润滑涂层。 一般是涂树脂或镀镍，以改善其卷绕性能。如果用裸线，需要在卷绕时加肥皂等作为润滑剂，否则难以成形。0Cr17Ni8Al 钢属于超高强度沉淀硬化不锈钢。具有很高的强度和足够的韧性，可承受很高的应力。 这种钢在奥氏体状态下加工性能好，耐高温、 耐腐蚀可冷成型。 但是由于含有较多贵重合金元素，热处理工艺复杂，价格较昂贵，故一般多在兵器上使用。4 青铜线按国家标准主要分为三种类型：即硅青铜、锡青铜和铍青铜。它们共同的性能特

15、点是强度和弹性都比较好，无磁性，导电性能好，耐磨、耐蚀及耐低温。硅青铜线GB3123-82。硅青铜线具有较高的弹性、强度、耐磨性及无磁性，价格便宜，因而在制造弹簧时广泛采用。但是这种材料也有不足，QSi3-1有应力腐蚀破裂倾向，冷成型后长时间存放会自行开裂。因此在弹簧冷绕成型后要及时进行170 220低温回火处理，以消除应力裂纹倾向，并使其合金性能略有提高。锡青铜线GB3124-82。锡青铜线具有较高的力学性能和减磨性。对过热和气体的敏感性小，撞击时不产生火花，抗磁性和耐低温性能也好，有良好的耐碱性、导电性、可焊性也比较好。但是在氯气和酸溶液环境下，耐蚀能力较差。含锡量高的材料塑性较差，弹簧成

16、型困难。旋绕比较小的弹簧最好选用含锡量低的线材。该种材料的使用温度不应高于120 ，适于制造仪表弹簧。铍青铜线GB3124-82。 铍青铜线具有优良的物理、化学、工艺和力学性能。经调质后，有较高的强度、 硬度、弹性、 耐磨性、 耐热性、 耐寒性和疲劳强度。 此外，有良好的导电性、导热性、无磁性、撞击时不产生火花，在大气、海水和淡水中有较高的耐蚀性。如经过钠盐钝化，耐蚀性可以成倍提高， 在低温下无脆性。 但是铍有毒， 而且生产工艺复杂， 价格较贵，故使用上受到限制。 主要用于制造各种重要用途的弹簧。 如继电器、 精密仪表及载荷变化幅度较大的弹性元件。这种材料常用的型号时QBe2。此外，片状弹簧材

17、料为带材，低压电器和继电器都采用片状弹簧片。第三节：弹簧的结构型式与参数一：压缩弹簧圆柱螺旋压缩弹簧由于容易生产、 工艺简单， 所以广泛应用。 这种弹簧多数由园截面材料制成。但是，有时为了提高其刚度，在一定条件下，采用矩形截面材料。还有其它类型。1：压缩弹簧的端部结构压缩弹簧端部结构型式较多，根据条件自行设计。一般常用的有三种 ：见表 4-1 所示。-8精选文库2：弹簧的直径弹簧的中径 D 是弹簧的公称尺寸，也是各参数计算的依据。生产和设计时要严格控制外径的偏差，其偏差可由国标中查出。：当弹簧两端固定时 ，从自由长度压到并紧时，直径的增大值D 为：t 2d2D =0.05（ 4-3a ）D：当

18、两端面与支承座间可以自由回转，摩擦力比较小时，直径的增大值D 为：t 20.8td 0.2d 2D =0.1D式中， D 弹簧中径（ mm ） ;t 弹簧节距（ mm ）;d 弹簧材料直径（ mm ）。：弹簧的旋绕比C , 弹簧的中径 D 与材料的直径 d 之比称为弹簧的旋绕比，即弹簧指数。即C = D（4-4 ）d表 4 2（ 838 ） 弹簧指数 C 的参考值钢丝直径 d（mm） 0.20.40.511.12.22.567161650弹簧旋绕比C1412510948675443：弹簧的圈数n1 = n + n2式中， n 弹簧的有效圈数；n1 弹簧的总圈数；n2 弹簧的支承圈数。4：弹簧的

19、螺旋角和节距弹簧的旋转角 一般取 5o 10o， >10o时，则计算弹簧变形应考虑螺旋角的影响。螺旋角由下式计算：= arctg t（ 4-6）D相邻弹簧两圈中心沿弹簧轴线之间的距离称为弹簧的节矩 t 。对于正常节矩的压缩弹簧，要求当压缩到其 整个变形区间的 80时，弹簧圈间不应接触。5：弹簧的高度（1）：自由高度-9精选文库压缩弹簧的自由高度H 0 是指弹簧在不受外力的情况下弹簧高度，其值如下：对于两端并紧并磨平的压缩弹簧：当 n2 1.5时H 0 n t d（ 4 7a）当 n22 时H 0 n t 1.5 d（ 4 7b）当 n22.5时H 0 n t 2 d（4-7c ）对于两端

20、并紧不磨的压缩弹簧当 n21.5时H 0 n t 2.5 d（4-7d ）当 n2 2 时H 0 n t 3 d（4-7e ）当 n2 2.5 时H 0 n t 3.5 d（4-7f ）（2）：压并高度压并高度 H b 是指压缩弹簧压至各圈接触时的理论高度。其值如下：两端磨平的压并后H b （ n1 0.5 ）d（ 4 8a）两端不磨平的压并后H b （ n1 0.5 ）d（ 4 8b）6：弹簧的展开长度压缩弹簧丝的展开长度L 可按下式计算：Dn1Dn1（ ）L 4 9cos7：弹簧刚度弹簧刚度 p ' 是指使弹簧产生单位变形所用的载荷，即p' P / f ，刚度由下式计算：4

21、p ' Gd（410）8 D 3式中， G 弹簧材料切变模量（N / mm2 ）；d 弹簧丝直径（）； n 弹簧的有效圈数； D 弹簧中径（）；f 弹簧的变形量（有时也用此F 符合表示）。-10精选文库8：弹簧的负荷计算弹簧所受负荷（弹簧力）P 等于其刚度与变形量f 的乘积。如下式：P p ' f（411）9：压缩弹簧工作图PmP2P1f1f 2tf mD 2dH 0图 4-8 压缩弹簧工作图P1 初压力；P2 终压力；Pm 极限压力；f1 初压力变形量；f 2 终压力变形量；f m 极限变形量二：拉伸弹簧由于其工作时线性比较好，因而在计量器和电器中得到广泛应用。但由于端部钩环

22、加工较难， 且易损坏影响寿命， 使用时又受到限制， 故尽可能采用压缩弹簧代替。拉伸弹簧采用材料多为圆钢丝。1：拉伸弹簧的端部结构其端部结构主要时钩环形状。一些常用的已经纳入国际标准，见表 42。在设计和选用端部结构型式时， 主要考虑弹簧在机构中的安装方式， 空间条件及载荷性质等因素。在满足使用的前提下，尽量选用简单的结构型式。由于 LI 、LII 、LIII 型式结构简单，加工容易，故在允许的条件下，尽量推荐选用。-11精选文库2：弹簧的圈数拉伸弹簧的总圈数就是有效圈数，工作圈数一般最少为2。拉伸弹簧的变形量除考虑弹簧变形量外，还应考虑到钩环的变形量。一般半圆钩环每端考虑0.2 圈，整圈钩环每

23、端考虑0.5 圈，对于圈数较多的可不考虑。3：弹簧的自由长度拉伸弹簧的自由长度H 0 是指两端钩环内侧的距离，见式（412）。端部为半圆钩环时：H 0 （ n 1） d D1（ 412a）端部为圆钩环时：H 0 （ n 1） d2 D1（4-12b ）端部为圆钩环压中心时：H 0 （ n 1.5 d ）2 D1（4-12c ）4：弹簧的螺旋角及节矩拉伸弹簧的节矩 t d ，因而螺旋角很小，计算时可以忽略不计。5：展开长度5：展开长度-12精选文库拉伸弹簧材料的展开长度L 式（ 413）：L D n钩环部分展开长度（ 4 13）式中， D 弹簧中径（）；n 弹簧圈数。6：拉伸弹簧的工作图，如图4

24、-9 所示。7：拉伸弹簧的负荷计算414）：拉伸弹簧的负荷等于其刚度与变形量的乘积，见式（P p ' （ H 1 - H 0 ）（4 14）式中， p' 拉伸弹簧的刚度（N / mm ）；H 1 拉伸弹簧的工作长度（） ；H 0 - 拉伸弹簧的自由长度（） 。三：扭转弹簧圆柱螺旋扭转弹簧也是一种应用较广的弹簧。扭转弹簧所用的材料截面多为圆形。1：扭转弹簧的结构型式-13精选文库2：弹簧受载后直径的变化4：弹簧的节距和螺旋角-14精选文库6：展开长度8：扭转弹簧工作图9：扭转弹簧扭矩的计算第四节：弹簧制造工艺重点介绍 冷卷弹簧的制造工艺。线径在0.1 14mm线材所制弹簧，多数采

25、用冷卷的-15精选文库方法。根据生产批量及设备条件可采用机械绕制和手工绕制。机械绕制有分为有芯卷绕及无芯卷绕两种。一: 冷成型弹簧的制造工艺弹簧线材在常温下加工成型为冷成型。所用材料一般分为两大类。一类为硬状态材料,冷成型后只需进行消除因冷成型时所产生的内应力；另一类为软状态材料 , 即在冷成型后需进行淬火和回火处理。冷成型弹簧加工大致可分为下列几个工艺过程。当用成型后不需淬火处理的材料生产弹簧时, 工艺过程为 :第一类：卷簧（即绕制) 、低温回火、端部加工、二次回火( 压缩弹簧不需进行) 、机械强化处理 ( 有特殊要求时进行) 、检验、表面防腐处理等。第二类： 当用成型后需进行淬火处理的材料

26、生产弹簧时, 与上不同的只是弹簧成型后要进行淬火、回火处理, 其它工序基本相同。下面主要介绍用成型后不需淬火处理的材科生产弹簧的各种工艺。( 一): 圆柱螺旋弹簧的绕制工艺弹簧的绕制是弹簧生产过程中的主要工序。弹簧的绕制分为无芯卷绕和有芯卷绕两种。1: 无芯绕制 . 无芯绕制就是不用芯轴 , 而使弹簧成型的加工方法。它主要 由万能自动卷簧机完成。 现代化自动卷簧机精度高 , 功能全 , 生产效率高 , 适合于大批量专业化生产。其万能自动卷簧机的工作原理 , 见图 4-11 。弹簧钢丝从线架上引出后 , 首先经过钢丝清洁器 1, 由毛毡清除钢丝表面的各种脏物； 再进入校直器 2, 进行水平和垂直

27、两个方向的校直；再经输入导轴3 进入送料辊轮4；由送料辊轮将钢丝经由输出导轨5 推向两个互成60。 80。 的卷簧挡销8, 使钢丝在挡销糟中弯卷成圆形；节距斜铁6 的上下移动 ( 或节距爪沿弹簧轴向的前后移动) 开出弹簧的节距；弹簧卷绕成型后, 由切断刀7 下移与芯轴刀9 将卷好的弹簧切掉。一个工作循环完成了一个弹簧的生产。节距斜铁 ( 爪 ) 的移动距离及速度由机内节距凸轮及支架控制。如将节距凸轮制成特殊曲线, 可加工变节距弹簧。两个卷簧挡销装在绕制板的两个滑块上。如果在绕制板上加装所需凸轮 , 控制滑块移动，则可生产出变直径的锥形、双锥形等弹簧。图 4-11 自动卷黄机工作原理图( 参看录

28、像 )上述全部过程均由机内凸轮轴上的各种凸轮控制完成。凸轮轴每转动一周, 就完成一个工作周期 , 绕制成一个弹簧。如此往复运转就实现了弹簧的自动化成型。在无芯自动化卷簧过程中，影响弹簧质量的因素是多方面的。第一是弹簧材料的力学性能，内部组织的均匀性、表面状况及尺寸精度等。第 二是机床设备的精度, 各类机床工具如导轨、 送料轴、 挡销、 斜铁等的硬度与金属丝接触部位的粗糙度等。设备的工具大都由碳化-16精选文库钨材料经精加工制成。第三个因素就是操作工人的技术水平。2: 有芯绕制有芯绕制是将金属丝缠绕在芯轴上, 使弹簧成型的生产方法。主要用于中、小批量及有特殊要求的场合。 当然现代化扭转弹簧绕制机

29、也属于有芯绕制, 它适用于大批量生产。一般的有芯绕制属于落后的生产方式。由于这种方法投资少, 能及时解决问题。（l ） : 绕制过程在有芯绕制弹簧过程中, 弹簧直径取决于材料直径和和芯轴的尺寸；而节距和拉伸弹簧初拉力的大小取决于绕制时进线角度的大小。机械有芯绕制过程见图4-l2。首先将罐绕芯轴 5 固定在机床卡盘1 上；弹簧钢丝经由套在芯轴上的手动送料装置4 卡在芯轴挡销2 上 ( 或夹在卡盘上 ) ；随着主轴的转动 , 送料装置在芯轴上作轴向转动 , 弹簧毛坯3 就绕成了。主轴每转动一周 , 送料装置沿轴向移动的距离就等于弹簧的节距。改变该参数, 就可绕出所需要的节距。(2): 回弹的影响因

30、素用芯轴绕制出的弹簧, 内径均大于芯轴直径 , 这种现象称为回弹 。影响回弹量大小的因素教多，主要有材料的力学性能、旋绕比及工艺装置等。1): 材料力学性能的影响回弹量与材料的抗拉极限强度b成正比 , 与弹性模量E 成反比。也就是/E的值愈大,b则回弹量愈大。 当材料的力学性能不稳定时, 回弹量的大小也不一样, 导致整个弹簧外径不均匀。2): 弹簧指数的影响回弹与弹簧指数 ( 即旋绕比 ) 成正比。即旋绕比越小 , 回弹量亦越小。这是因为钢丝弯曲程度越大 , 在其截面内塑性变形比重越大 , 导致回弹量变小。3): 工装及绕制方向的影响工装对回弹量的影响有二：一是导向装置距离绕杆( 芯轴 ) 的

31、远近 , 远则回弹量大, 近则回弹量小；二是绕制时钢丝所受拉力的大小, 拉力大时回弹量减小, 拉力小时回弹量增大。另外与进线方向也有关, 如果按钢丝原有的弯曲方向绕制, 回弹量较大，反之则教小。(3):冷绕弹簧芯轴尺寸的计算计算冷绕弹簧回弹量大小的实质就是要确定绕制芯轴的直径。由于影响回弹量的因素较多，只能用经验公式加以计算，芯轴直径D0 的计算见式（4-22 ）或式（ 4-23 ）；D 0D1（4-22）11.7CbE式中D 0-D1-C -b -E -或芯轴直径（ mm） ;弹簧内径（ mm） ;旋绕比；2材料的抗拉极限强度（N/mm） ;2材料的弹性模量（N/mm）。D01.02ddd1

32、.85 bDE（4-23 ）式中D-弹簧中径（ mm） ;-17精选文库d-弹簧钢丝直径（mm） .芯轴的精度直接影响弹簧的绕制质量。所以芯轴所用材料应为弹簧钢或碳素工具钢，经热处理后表面应磨光。表面粗糙度应不低于Ra3.3m,表面硬度不低于45HRC。（二） : 冷卷弹簧的热处理工艺对于直径小于8mm，且经过强化处理的硬状态钢丝，冷卷成型的中、小型弹簧，因其性能已经基本达到技术条件的要求， 故不需要进行高温淬火及中温回火处理。 但应进行低温回火，以消除因冷成型所产生的内应力， 并起到定型的作用， 还可使其弹性极限和强度有所提高。1: 回火规范回火的温度及保温时间要根据材料的种类及直径的大小而

33、定。：碳素弹簧钢丝及琴钢丝的回火温度一般在250300之间。 钢丝直径较小时，要用较低的温度及较少的保温时间，规范见表 4-4 。表 4-4碳素弹簧钢丝回火规范钢丝直径加热温度（）保温时间（ min ）0.8220-250170.8 1.2201.2 2.0252.0 4.0270-280354.0 6.045对于拉伸弹簧回火时，要考虑是否有初应力要求。有初应力要求的拉伸弹簧在回火时，温度要按上表规范降低 1030。：油淬火回火合金弹簧钢丝冷卷成弹簧后也要进行消除应力的回火，规范见表 4-5 。表 4-5油淬火回火合金钢丝回火规范材料牌号钢丝直径（ mm）加热温度（）保温时间（ min ）50

34、CrVA 2.03603802050CrVA>2.03804003060Si2MnA 2.03804002060Si2MnA>2i2MnWA 2in2MnWA>2.0440-46030奥氏体不锈钢钢丝的强度取决于拉拔时减面率的大小。钢丝直径愈小， 拉拔次数愈多，强度就愈高。当直径大于6mm时，由于拉拨次数少、减面率小，强度较低。因此，直径较大的弹簧一般不选用奥氏体不锈钢。用冷拉奥氏体不锈钢丝冷绕成弹簧后，需要进行消除应力的回火处理。回火后强度可提高8%，回火规范见表4-6 。表 4-6 奥氏体不锈钢丝回火规范钢丝直径（

35、mm）加热温度（）保温时间（ min ）3.0340-38030>3.0380-40030目前国内市场进口奥氏体不锈钢丝较多；由于各国工艺条件不同，所以在确定回火规范时要根据具体情况而区别。如日本进口的SUB-304 钢丝用350回火为宜；瑞典的177PH,用 380回火温度适合。国产奥氏体不锈钢丝的回火温度低于340，线径在1mm以下的小线径钢丝，其回火温度应在280-310 之间。铜合金线（锡青铜、硅青铜）供货时均已经过冷拉强化加工。冷卷成弹簧后，只需要-18精选文库进行消 除应力的回火处理 。回火后，强度稍有提高，但回火温度高于220时强度将下降。回火规范见表 4-7 。表 4-7

36、铜合金线回火规范铜线直径（ mm）加热温度（）保温时间（ min ）2.0180-20040-60>2.0180-22060-90沉淀硬化不锈钢和铍青铜冷卷弹簧后要进行时效处理，从而提高其强度并获得较高的综合力学性能。 规范见表 4-8和 4-9。表 4-8 沉淀硬化不锈钢时效处理规范材料牌号时效温度（）保温时间（ h）Ni36CrTiAl600 6502 4OCr17Ni7Al480 5001 2OCr15Ni7Al480 5001 2Ni42CrTi550 6002 4Co40CrNiMo450 550NCu28-2.5-1.5300 340Ni42CrTi600 650Cr15Ni

37、36W3Ti一次 780 790，二次 730 740Cr14Ni25Mo650 700表 4- 铍青铜线时效处理规范供货状态时效温度（）保温时间（ min ）软(M)180?硬( ?Y)315 15120(Y) 硬60经回火后的弹簧如再经几何尺寸休整，则必须进行二次回火。二次回火时加热温度不变，而保温时间要缩短为原规范的1/3 。如拉伸弹簧和扭转弹簧一般均要在钩、臂加工完成后进行二次退火。2: 回火设备目前采用的回火设备主要有两种：硝盐炉和高温鼓风电路。(1):硝盐炉即盐浴炉这是目前国内各弹簧 厂广泛使用的弹簧回火设备 。它由热电偶及温度计自动控制硝盐溶液的温度。溶液由 55%的硝酸钾和 4

38、5%的硝酸钠混合而成。其优点是加热温度均匀、控温准确、投资少。缺点是硝盐蒸汽对人体有害、污染环境, 另外还要配有冲冼的热水槽、冷水槽、烘干箱等辅助设备。在冲洗不彻底时, 弹簧表面附着的硝盐影响表面防腐处理的质量.(2):高温鼓风电炉这是国内目前新近采用的回火设备 , 加热最高湿度为 500。这种设备是在原普通电热干燥箱的基础上 , 加装鼓风装置 , 促使炉内热空气流动 , 保证零件受热均匀。炉内上、中、下三点分装三个控温元件 ,( 现在多数为上部 - 个), 由水银温度计控制温度。这种设备的特点是使用操作方便梗 , 不污染环境 , 处理后的弹簧短时间存放不易腐蚀并容易进行表面处理。缺点是开门散

39、热快 , 弹簧回火保温时间要相应延长。( 三): 弹簧的端部加工弹簧的端部加工一般在弹簧冷卷成型 , 经一次低温回火后进行。除非是由一次成型的现代化设备加工的弹簧不需再经端部加工。弹簧端部加工包括压缩弹簧两端面的磨削加工, 拉仲弹黄两端 ( 或一端 ) 钩环的加工及-19精选文库扭转弹簧两支承臂的加工。1: 压缩弹簧端面的磨削加工YI 型弹簧两端面要进行磨削加工。目的是增加弹簧使用时的稳定性, 并改善垂直度。现在部分大工厂多数已采用弹簧端面磨平机进行。这种设备能一次同时将弹簧两端面磨好.经磨平机磨削的弹簧两端面平面度好, 平行度亦好 , 两端面与弹簧轴线的垂直度也比较好。在不具备条件的中、小企

40、业, 一般采用砂轮、手工磨削。手工磨削的质量差, 效率低 , 只能适用于中、小批量生产。弹簧磨平要选择适当的砂轮, 包括磨料及粒度等。磨削时应注意吃刀量不宜过大, 以防过热导致端圈变形。压缩弹簧端面磨平部分应不少于圆周的3/4, 端头厚度一般为线径的1/3 1/4, 最薄不少于 l/8d,端面粗糙度不大于Ra12.5 m。2: 拉伸弹簧的端部加工拉伸弹簧端部 的钩环一般均由手工工装完成。目前国内只有少数几家工厂拥有现代化进口的拉伸弹簧自动绕制机及万能加工中心。在这两种设备上, 拉伸弹簧可一次成型, 无需手操作。在一般条件下 , 拉伸弹簧先由万能自动卷簧机绕制成圆柱形的弹簧体, 经回火处理后再加

41、工两端钩环。 常见的钩环有半圆钩环、 圆钩环及长臂半圆钩环。 长臂半圆钩环需用工具将弹簧体两端圈展成直线、弯起 , 再弯成半圆钩环。3: 扭转弹簧的端部加工目前有两种方式, 一种是由扭转弹簧绕制机绕出两端带直尾的弹簧( 也可借助附件一次成型 ), 然后借助弯形工具将两臂弯成所需形状 ; 另一种是先由普通万能自动卷簧机卷出弹簧体 , 再用工装或手工将两端展成直线 , 然后按要求弯制两臂。当然也可用芯轴绕出两端带直尾的弹簧 , 再由工具或手工来加工两臀。目前国内扭转弹簧的生产 , 绝大多数仍采用有芯卷绕、工装手工弯形的办法 , 其效率很低, 质量较差。二 : 热成型弹簧的制造工艺当弹簧所用材料直径

42、大于 12mm时, 由于冷绕成型困难 , 多数用热绕工艺。对于线径 510mm,旋绕比比较小的弹簧 , 有时也采用热绕的方法。热绕弹簧的工艺流程一般为：下料、端头、锻扁、加热、用芯轴绕制成型( 开节距及整形) 、热处理 ( 淬火、回火 ) 、端部加工、机械强化处理、检验、表面防腐处理等。这些工艺过程可根据材料状态、设备条件、设计要求及加工方法等情况适当调整和采用。( 一): 下料下料可根据事先计算好的尺寸 , 采用冲床或锯床下料。下料的长度应根据加工方法来确定。当采用两端锻扁工艺时, 下料长度应短于弹簧的展开长度。下料长度L 计算见式 (4-24):LD ( n10.3 0.4)(4-24)式中 D弹簧中径 (mm)sn1弹簧总圈数 .( 二 ): 加热卷绕成型加热卷绕主要是利用材料在高温下强度低、塑性好的特点, 使之容易成型。加热温度应按所用材料的热处理规范选择。加热时要保证烧透, 并使其受热均匀。绕制芯轴要比弹簧内径小 0.3 1mm,具体尺寸由试绕确定。( 三 ): 开节距和整形-20精选文库这道工序是经人工对弹簧的各几何尺寸进行修整, 以使其达到图