CN112846004A - 弹性挡圈的加工方法及工具 - Google Patents

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Abstract

一种弹性挡圈的加工方法及工具，加工方法包括以下步骤：弹簧绕制；加工弹簧两端面，检查挡圈尺寸，对不满足的尺寸进行精校；将挡圈装入热处理夹具进行淬火和回火，使挡圈材料硬度值为82～86HR15N；精修挡圈的平整度以及端面尺寸，校正热处理变形；打磨毛刺，使挡圈的边缘光滑；检验挡圈全部尺寸，检验合格的挡圈表面进行防腐蚀和防锈处理，最后包装出厂。本发明还提供一种弹性挡圈的热处理夹具以及弹性挡圈的尺寸检验工具。针对大宽厚比75Mn丝材弹性挡圈的精密加工，本发明加工方法实现了该挡圈的尺寸和公差要求，控制变形，并满足大批量生产时的快速检测要求。

Description

弹性挡圈的加工方法及工具
技术领域
本发明属于精密加工领域，具体涉及一种弹性挡圈的加工方法及工具。
背景技术
以大宽厚比75Mn丝材为原料的弹性挡圈，常用于挡圈的轴向止挡。此类弹簧的两端有孔或缺口，以便于装拆。此类弹簧的加工难度大，具体表现在以下几个方面：
1.精度要求高，其外径公差低至+0.33，绕制和热处理导致的变形难以控制在公差范围内；2.原材料的宽厚比大，最大达4.1，送丝和绕制过程中丝材容易出现扭转，且挡圈的螺距以及内径小，导致成型困难，缠绕时易变形为碟形；3.挡圈两端头要求加工缺口，且缺口半径低至1.0mm，尺寸小，精度高，常用的冲压和砂轮打磨均难以实现小尺寸高精度的加工要求；4.原材料热处理后硬度值高达43.5～50.5HRC，导致端面缺口的加工难度大。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中大宽厚比75Mn丝材弹性挡圈加工难度大的问题，提供一种弹性挡圈的加工方法及工具，满足该挡圈高精度与大批量快速生产的要求。
为了实现上述目的，本发明有如下方案：
一种弹性挡圈的加工方法，包括以下步骤：
S1、弹簧绕制；
S2、加工弹簧两端面，检查挡圈尺寸，对不满足的尺寸进行精校；
S3、将挡圈装入热处理夹具进行淬火和回火，使挡圈材料硬度值为82～86HR15N；
S4、精修挡圈的平整度以及端面尺寸，校正热处理变形；
S5、打磨毛刺，使挡圈的边缘光滑；
S6、检验挡圈全部尺寸，检验合格的挡圈表面进行防腐蚀和防锈处理，最后包装出厂。
作为本发明加工方法的优选方案，所述的步骤S1采用CNC-620自动绕簧机进行弹簧绕制；将丝材经送线轮校直，通过芯轴的导丝孔，在曲线规的约束下绕制成型；通过调整鸟座的上、下距离满足挡圈外径要求，通过调整滑块的左、右距离使圈与圈并紧。
作为本发明加工方法的优选方案，所述的步骤S1先将CNC-620自动绕簧机的所有X、Y、Z轴起始点定为0，在手动缠绕的过程中编程，使缠绕的试验件满足尺寸要求，再启动程序进入自动生产；缠绕过程中，抽检挡圈检查尺寸，并根据检测结果调整参数。
作为本发明加工方法的优选方案，所述的步骤S2按设计要求的圈数对缠绕完成的弹簧进行下料，通过钳加工使弹簧的两端面呈现内R型或外R型。
作为本发明加工方法的优选方案，所述的步骤S3采用可控气氛炉进行淬火，设定炉内碳势与原材料的碳含量一致。
作为本发明加工方法的优选方案，所述的步骤S3的淬火温度为820～850℃，淬火时间为0.5～1.0h，淬火之后的冷却方式为油冷。
作为本发明加工方法的优选方案，所述的步骤S3的回火温度为250～350℃，回火时间为0.5～1.5h，回火之后的冷却方式为油冷。
作为本发明加工方法的优选方案，步骤S6所述的防腐蚀处理方式为发蓝处理，所述的防锈处理方式为对挡圈进行油封，最后单独包装。
本发明还提供一种弹性挡圈的热处理夹具，包括芯棒，芯棒的一端设置固定螺栓，另一端安装螺母，所述固定螺栓以及螺母内侧设置压紧块，芯棒直径与弹簧内径相适配，弹簧装配在两个压紧块之间，所述压紧块通过在固定螺栓或螺母之间设置调节垫圈调整相对位置；装夹若干圈弹簧后由分隔垫圈隔开使受力均匀，装夹完成后拧紧螺母完成整体固定。
本发明还提供一种弹性挡圈的尺寸检验工具，包括外径检测工具和内径检测工具；所述的外径检测工具根据挡圈外径公差上限设置第一凸台，根据挡圈外径公差下限设置第二凸台，如果挡圈的各个角度能够通过第一凸台且无法通过第二凸台，则挡圈的外径尺寸合格；所述的内径检测工具为柱形件，其一端为挡圈内径公差上限，另一端为挡圈内径公差下限，如果挡圈各处能够通过下限，且无法通过上限，则挡圈的内径尺寸合格。
相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：针对大宽厚比75Mn丝材弹性挡圈的精密加工，本发明加工方法实现了该挡圈的尺寸和公差要求，控制变形，并满足大批量生产时的快速检测要求。弹簧加工通常先热处理再钳加工，本发明先进行端面尺寸加工，再进行热处理，解决了75Mn热处理后硬度过高难以加工两端缺口的问题。本发明能够完成大宽厚比75Mn丝材弹性挡圈的精密加工和快速检测，提高了加工效率与加工质量。
进一步的，本发明根据75Mn扁钢丝的宽度和厚度尺寸，将丝材经送线轮校直，通过芯轴的导丝孔，在曲线规的约束下绕制成型，解决了大宽厚比丝材的送丝和校直问题，保证丝材绕制时为平直状态，根据扁钢丝特性和挡圈的尺寸要求，设计制作曲线规，同时调整鸟座和滑块位置，并调整程序参数，解决了挡圈的并紧、切断和碟形变形问题。
进一步的，本发明根据挡圈两端的缺口半径尺寸，设计加工钳，并通过钳加工使弹簧的两端面呈现内R型或外R型，能够实现挡圈两端缺口的快速精密加工。
进一步的，本发明对挡圈表面进行发蓝处理，在挡圈表面产生一层黑色氧化膜，由此起到挡圈防腐蚀的作用；通过油封，满足了挡圈的防锈要求。
相较于现有技术，本发明弹性挡圈的尺寸检验工具能够实现对挡圈内外径的快捷检测，操作简便，实现了大批量加工时挡圈的快速准确检测，提高了加工效率和质量。
附图说明
图1本发明实施例外挡圈的结构示意图：(a)侧视图；(b)主视图；
图2本发明实施例内挡圈的结构示意图：(a)侧视图；(b)主视图；
图3本发明实施例送线轮与芯轴的装配结构示意图；
图4本发明实施例曲线规的结构示意图：(a)立体视图；(b)剖视图；(c)俯视图；
图5本发明实施例热处理夹具的结构示意图；
图6本发明实施例加工钳的结构示意图；
图7本发明实施例弹簧端面呈现外R型的示意图；
图8本发明实施例弹簧端面呈现内R型的示意图；
图9本发明实施例外径检测工具示意图：(a)侧视图；(b)俯视图；
图10本发明实施例内径检测工具示意图；
附图中：1-送线轮；2-芯轴；3-导丝筒；4-导向块；5-螺栓；6-垫圈；7-压紧块；8-螺母；9-底座；10-第一侧限位块；11-第二侧限位块；12-锁紧螺栓；13-定位销；14-第一凸台；15-第二凸台；16-通端；17-止端。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明弹性挡圈的加工方法，包括以下步骤：
S1、弹簧绕制；采用CNC-620自动绕簧机进行弹簧绕制；将丝材经送线轮校直，通过芯轴的导丝孔，在曲线规的约束下绕制成型；通过调整鸟座的上、下距离满足挡圈外径要求，通过调整滑块的左、右距离使圈与圈并紧。CNC-620绕簧机为半自动设备，先将所有X、Y、Z轴起始点定为0，在手动缠绕的过程中编程，使缠绕的试验件满足尺寸要求，再启动程序进入自动生产；缠绕过程中，间隔抽检挡圈检查尺寸，并根据检测结果调整参数。
S2、加工弹簧两端面，检查挡圈尺寸，对不满足的尺寸进行精校；按设计要求的圈数对缠绕完成的弹簧进行下料，通过钳加工使弹簧的两端面呈现内R型或外R型。本发明加工钳的钳口采用硬质合金，钳口形状与挡圈的缺口尺寸相匹配。
S3、将挡圈装入热处理夹具进行淬火和回火，采用可控气氛炉进行淬火，设定炉内碳势与原材料的碳含量一致，以防止零件氧化脱碳。淬火温度为820～850℃，淬火时间为0.5～1.0h，冷却方式为油冷。回火温度为250～350℃，回火时间为0.5～1.5h，冷却方式为油冷。对淬火、回火后的材料硬度进行检测，使挡圈材料硬度值为82～86HR15N；
S4、精修挡圈的平整度以及端面尺寸，校正热处理变形；
S5、打磨毛刺，使挡圈的边缘光滑；
S6、检验挡圈全部尺寸，对检验合格的挡圈表面进行防腐蚀和防锈处理，防腐蚀处理方式为发蓝处理，防锈处理方式为对挡圈进行油封，最后单独包装。
本发明还提供一种弹性挡圈的热处理夹具，包括芯棒，芯棒的一端设置固定螺栓，另一端安装螺母，所述固定螺栓以及螺母内侧设置压紧块，芯棒直径与弹簧内径相适配，弹簧装配在两个压紧块之间，所述压紧块通过在固定螺栓或螺母之间设置调节垫圈调整相对位置；装夹若干圈弹簧后由分隔垫圈隔开使受力均匀，装夹完成后拧紧螺母完成整体固定。
本发明还提供一种弹性挡圈的尺寸检验工具，包括外径检测工具和内径检测工具；所述的外径检测工具根据挡圈外径公差上限设置第一凸台，根据挡圈外径公差下限设置第二凸台，如果挡圈的各个角度能够通过第一凸台且无法通过第二凸台，则挡圈的外径尺寸合格；所述的内径检测工具为柱形件，其一端为挡圈内径公差上限，另一端为挡圈内径公差下限，如果挡圈各处能够通过下限，且无法通过上限，则挡圈的内径尺寸合格。
实施例1
参见图1中的(a)与(b)，采用本发明弹性挡圈的加工方法进行外挡圈的加工，外挡圈的原材料为75Mn扁钢丝，标准为WS9-S203扁丝-96，状态为退火。
图示外形涉及两个不同尺寸的弹性挡圈零件，具体尺寸分别示于表1。
表1外挡圈挡圈编号及对应尺寸
Figure BDA0002980654400000061
对于上述弹性挡圈，本发明的加工方法包括以下步骤：
1、缠绕
采用CNC-620自动绕簧机，按表1所示尺寸进行弹簧绕制。编程时，先将所有X、Y、Z轴起始点定为0，一边手动缠绕一边编程，试验件满足要求后启动程序开始自动缠绕。缠绕中，每隔五分钟抽检挡圈检查尺寸，并根据检测结果调整程序参数。
2.钳加工
对挡圈按圈数进行下料；
用外挡圈加工R专用钳，加工端面尺寸a,b,s；
检查挡圈尺寸，对不满足的尺寸进行精校。
3.热处理
将挡圈整齐套入淬火、回火夹具，拧紧螺母，装入可控气氛炉，设定炉内碳势为0.75±0.05，进行淬火，其参数为：840±10℃，30～40′，冷却方式：油冷，保持油温60±20；
将淬火后的挡圈和夹具清洗烘干，再整齐套入淬火、回火夹具，拧紧螺母，装入台车炉进行回火，其参数为：350±10℃，50+5′，冷却方式：空冷；
对淬火、回火后的材料硬度进行检测，值为82～86HR15N。
4.钳加工
精修外挡圈平整度及端面尺寸，校正热处理变形。
5.打磨
用砂纸打磨外挡圈表面，使边缘光滑。
6.尺寸检验
采用外挡圈内外径检测工具，对内外径进行检验。
用卡规、游标卡尺、平台等通用检测工具对外挡圈的其他尺寸、翘曲度进行检验。
7.发蓝
对外挡圈表面进行发蓝处理。
8.油封包装
对外挡圈进行油封，并单独包装。
实施例2
参见图2中的(a)与(b)，采用本发明弹性挡圈的加工方法进行内挡圈的加工，内挡圈原材料为75Mn扁钢丝，标准为WS9-S203扁丝-96，状态为退火。
图示内挡圈对应的挡圈编号及具体尺寸要求示于表2。
表2内挡圈挡圈编号及对应尺寸
Figure BDA0002980654400000071
对于上述弹性挡圈，本发明的加工方法包括以下步骤：
1、缠绕
采用CNC-620自动绕簧机，按表2所示尺寸进行弹簧绕制。注意编程时，先将所有X、Y、Z轴起始点定为0，一边手动缠绕一边编程，试验件满足要求后方可启动程序。缠绕中，每隔五分钟抽检挡圈检查尺寸，并根据检测结果调整程序参数。
2.钳加工
对挡圈的圈数进行下料；
用内挡圈加工R专用钳，加工端面尺寸a,b,s；
检查挡圈尺寸，对不满足的尺寸进行精校。
3.热处理
将挡圈整齐套入淬火、回火夹具，拧紧螺母，装入可控气氛炉，设定炉内碳势0.75±0.05，进行淬火，其参数为：840±10℃，30～40′，冷却方式：油冷；
将淬火后的挡圈和夹具清洗干净并烘干，再将挡圈整齐套入淬火、回火夹具，拧紧螺母，装入井式炉进行回火，其参数为：350±10℃，50～55′，冷却方式：空冷；
对淬火、回火后的材料硬度进行检测，值为82～86HR15N。
4.钳加工
精修内挡圈平整度及端面尺寸，校正热处理变形。
5.打磨
用砂纸打磨内挡圈表面，使边缘光滑。
6.尺寸检验
采用内挡圈内外径检测工具，对内外径进行检验。
用卡规、游标卡尺、平台等通用检测工具对内挡圈的其他尺寸、翘曲度进行检验。
7.发蓝
对内挡圈表面进行发蓝处理。
8.油封包装
对内挡圈进行油封，并单独包装。
针对大宽厚比75Mn丝材弹性挡圈，本发明提供了一种精密加工方法和快速检测方法，以实现该挡圈的尺寸和公差要求，控制变形，并满足大批量生产时的快速检测要求。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限定，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均会落入权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹性挡圈的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、弹簧绕制；
S2、加工弹簧两端面，检查挡圈尺寸，对不满足的尺寸进行精校；
S3、将挡圈装入热处理夹具进行淬火和回火，使挡圈材料硬度值为82～86HR15N；
S4、精修挡圈的平整度以及端面尺寸，校正热处理变形；
S5、打磨毛刺，使挡圈的边缘光滑；
S6、检验挡圈全部尺寸，检验合格的挡圈表面进行防腐蚀和防锈处理，最后包装出厂。
2.根据权利要求1所述弹性挡圈的加工方法，其特征在于：采用CNC-620自动绕簧机进行弹簧绕制；将丝材经送线轮校直，通过芯轴的导丝孔，在曲线规的约束下绕制成型；通过调整鸟座的上、下距离满足挡圈外径要求，通过调整滑块的左、右距离使圈与圈并紧。
3.根据权利要求2所述弹性挡圈的加工方法，其特征在于：先将CNC-620自动绕簧机的所有X、Y、Z轴起始点定为0，在手动缠绕的过程中编程，使缠绕的试验件满足尺寸要求，再启动程序进入自动生产；缠绕过程中，抽检挡圈检查尺寸，并根据检测结果调整参数。
4.根据权利要求1所述弹性挡圈的加工方法，其特征在于：步骤S2按设计要求的圈数对缠绕完成的弹簧进行下料，通过钳加工使弹簧的两端面呈现内R型或外R型。
5.根据权利要求1所述弹性挡圈的加工方法，其特征在于：步骤S3采用可控气氛炉进行淬火，设定炉内碳势与原材料的碳含量一致。
6.根据权利要求1所述弹性挡圈的加工方法，其特征在于：步骤S3的淬火温度为820～850℃，淬火时间为0.5～1.0h，淬火之后的冷却方式为油冷。
7.根据权利要求1所述弹性挡圈的加工方法，其特征在于：步骤S3的回火温度为250～350℃，回火时间为0.5～1.5h，回火之后的冷却方式为油冷。
8.根据权利要求1所述弹性挡圈的加工方法，其特征在于：步骤S6所述的防腐蚀处理方式为发蓝处理，所述的防锈处理方式为对挡圈进行油封，最后单独包装。
9.一种弹性挡圈的热处理夹具，其特征在于：包括芯棒，芯棒的一端设置固定螺栓，另一端安装螺母，所述固定螺栓以及螺母内侧设置压紧块，芯棒直径与弹簧内径相适配，弹簧装配在两个压紧块之间，所述压紧块通过在固定螺栓或螺母之间设置调节垫圈调整相对位置；装夹若干圈弹簧后由分隔垫圈隔开使受力均匀，装夹完成后拧紧螺母完成整体固定。
10.一种弹性挡圈的尺寸检验工具，其特征在于，包括外径检测工具和内径检测工具；所述的外径检测工具根据挡圈外径公差上限设置第一凸台，根据挡圈外径公差下限设置第二凸台，如果挡圈的各个角度能够通过第一凸台且无法通过第二凸台，则挡圈的外径尺寸合格；所述的内径检测工具为柱形件，其一端为挡圈内径公差上限，另一端为挡圈内径公差下限，如果挡圈各处能够通过下限，且无法通过上限，则挡圈的内径尺寸合格。
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