波形彈簧加工工藝研究

劉明銘 黃晨華 薛 偉（沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043）

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波形彈簧加工工藝研究

劉明銘 黃晨華 薛 偉
（沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043）

摘 要：隨著黎航部件公司市場開拓力度加大，僅靠我公司現(xiàn)有零件號類型，已無法滿足客戶需求，因此我部門承攬了一些試驗(yàn)器和特殊零件加工任務(wù)。本文研究的某廠一波形彈簧零件就屬于這種情況，公司從未加工過該類零件。波形彈簧是用鋼板彎曲成型，再經(jīng)過定型處理。本文具體介紹了波形彈簧的機(jī)械加工工藝，分析了在加工過程中所遇到的難題，以及采用的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：波形彈簧；回彈量；技術(shù)措施

0 引言

目前機(jī)械制造水平的不斷發(fā)展，波形彈簧的應(yīng)用較為普通。波形彈簧一般選用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼（65Mn、60SiMnA、50CrV等）經(jīng)特定方法熱處理并根據(jù)具體情況，硬度一般在HRC44～55之間，表面發(fā)黑，具有良好的彈性。波形彈簧應(yīng)用于某機(jī)械裝置的軸承壓緊處。關(guān)于波形彈簧的加工，公司是第一次嘗試，本文介紹了在研制過程中，用機(jī)械加工方法生產(chǎn)波形彈簧的一些經(jīng)驗(yàn)，以及采取的重要技術(shù)措施。

1 波形彈簧的結(jié)構(gòu)和技術(shù)分析

波形彈簧是機(jī)械裝置軸承壓緊處的重要零件，它是同軸承配合使用，軸承與波形彈簧的波峰接觸，固定在一定高度，依靠波峰被壓縮所產(chǎn)生一定大小的力。

波形彈簧是由均勻分布波峰與波谷構(gòu)成。如圖1所示，波峰與波谷要求圓周半徑為17±2mm，內(nèi)徑為Φ57mm，外徑為Φ66.7mm。

技術(shù)要求：

（1）波形彈簧在無壓力狀態(tài)下要求高度H0=4±0.2mm，工作高度高度H= 3.2mm～ 3.4mm。

（2）波形彈簧彈力值要求：H= 3.5mm時，T=256N；H=3.1mm時，T=470N；H=2.9mm時，T=578N。彈力值可上下浮動5%。

（3）材料牌號為50CrV，材料規(guī)格為厚度1.6mm的板材，材料狀態(tài)為Y，硬度要求HV≥450，硬度和彈性極限很高。

圖1

2 波形彈簧的工藝路線

確定波形彈簧加工工藝路線：

（1）毛料：該波形彈簧表面粗糙度要求不高，原板材經(jīng)振動光飾即可達(dá)到要求，因此直接選用厚度1.6mm的板材。

（2）下料、線切割因?yàn)槭切∨可a(chǎn)，所以直接將板材用線切割加工成內(nèi)徑為Φ52mm，外徑為Φ70mm的圓環(huán)毛坯。

圖2

圖3

（3）冷壓成型將毛坯裝入壓型工裝，以中心銷軸為基準(zhǔn)，用壓力機(jī)將波簧冷壓成型，用螺栓鎖緊。

（4）熱處理將零件夾緊固定在工裝里，進(jìn)行熱處理定型。

（5）車加工內(nèi)、外圓用中心銷軸固定夾緊，車加工外圓，然后用螺栓固定夾緊，卸下中心銷軸，車加工內(nèi)孔。

（6）去毛刺及振動光飾將波簧從工裝中取出，去除毛刺，然后進(jìn)行振動光飾，提高表面光度。

（7）檢驗(yàn)按圖紙要求檢驗(yàn)波形彈簧的彈力值和有關(guān)尺寸。

3 波形彈簧加工過程中的技術(shù)難點(diǎn)及解決措施

波形彈簧為我公司第一次研制加工，特點(diǎn)是單件、小批生產(chǎn)。有以下3個加工難點(diǎn)：

3.1 波形彈簧原材料為板材，多為沖壓成型，需要沖壓模具，但是該模具制造周期長，并且成本高。壓型時材料存在拉伸，內(nèi)外徑尺寸相對減小，容易造成尺寸超差，影響最終裝配使用。因此，需要設(shè)計一個能完成冷壓成型的簡易工裝和一個能進(jìn)行車加工內(nèi)外徑的工裝。

3.2 波形彈簧首先進(jìn)行壓縮成形，再通過熱處理，最后校型。在加工中極易產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，并且回彈量難以控制，會影響波形彈簧最終高度尺寸。因此對壓型工裝波形高度有一定要求，怎樣克服零件回彈是一個難點(diǎn)。

4 加工難點(diǎn)解決技術(shù)措施

結(jié)合波形彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，通過理論和試驗(yàn)相結(jié)合，提出以下技術(shù)措施來解決加工過程中的困難。

4.1 自制簡易壓型工裝

波形彈簧為我公司研制加工，特點(diǎn)是單件、小批生產(chǎn)。所以不采用沖壓成型技術(shù)，而是自制簡易壓型工裝，先進(jìn)行壓縮成型，再通過熱處理定型，最后車加工其內(nèi)外圓完成最終加工。由于波形彈簧是在用工裝夾緊的狀態(tài)下車加工內(nèi)外徑，這樣就能有效預(yù)防材料在壓型時的拉伸變形而造成內(nèi)外徑尺寸相對減少的現(xiàn)象，保證零件尺寸合格。

因?yàn)椴ㄐ螐椈尚螤钐厥猓蟀磮A周均勻分布波峰與波谷固定，所以要用簡易壓型工裝進(jìn)行成型后，工裝要求處于夾緊狀態(tài)，防止波形配合錯位，零件發(fā)生變形，尺寸超差。但波簧需要車加工內(nèi)孔和外圓保證其內(nèi)外徑尺寸，因此設(shè)計該工裝需要用兩處夾緊裝置：一是用中心銷軸配合墊片和螺母鎖緊，依靠銷軸與上下壓型工裝配合，保證上下壓型工裝之間的同軸度要求；二是用在壓型工裝底座上沿圓周分布的三對螺栓與螺母鎖緊，由它們保證壓型工裝波形配合。因此設(shè)計出一套適合波形彈簧加工的專用壓型工裝，如圖2所示。

車加工使用中心銷軸固定夾具，夾緊波簧，車加工外圓，然后用三對螺栓和螺母固定上下壓型工裝底座，再卸下中心銷軸，車加工內(nèi)孔。

4.2 解決波形彈簧回彈問題

解決波形彈簧回彈問題主要有兩種方法。一是利用回彈量的經(jīng)驗(yàn)值，通過修正模具型面設(shè)計，使波形彈簧“型面”高度稍大于正常的“型面”高度，回彈后接近正常波形彈簧型面的（高度、波形）方法；二是利用熱處理定型的方法，通過熱處理固定波形彈簧“型面”，保證波形彈簧的幾何尺寸的方法。本次研制采用熱處理定型方法，獲得較好的效果。

具體方法是波形彈簧壓制成型后，再次安裝在如圖2所示的簡易工裝內(nèi)，夾緊緊固，波形彈簧與工裝一同進(jìn)行850℃油淬和450℃～500℃的回火，隨油冷卻。熱處理定型后，仍然在此加緊狀態(tài)下，進(jìn)行車削加工內(nèi)外圓，通過不斷摸索和調(diào)整。上述熱處理定型的方法，效果較好，在彈性檢測、波峰波谷等尺寸方面，合格率達(dá)到95%以上。

結(jié)論

本次工藝技術(shù)研究的成果為，一是所設(shè)計加工方法及工裝，經(jīng)過多批次的加工驗(yàn)證，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，說明工藝方法正確。二是制造出合格的波形彈簧零件，在尺寸檢測、彈力測定、表面粗糙度等方面都達(dá)到設(shè)計要求，并滿足試驗(yàn)設(shè)備的使用要求。最終波形彈簧零件實(shí)物如圖3所示。

該波形彈簧的合格交付，代表我公司在客戶評價中的技術(shù)提升，提高客戶滿意度，為我公司將來的市場開拓提供了更大的幫助。

參考文獻(xiàn)

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［4］王中.彈簧制作工藝學(xué)［M］.北京：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1983.

中圖分類號：TH135

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A