CN115255129B - 一种金属储能弹簧中空结构的加工方法及其加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种金属储能弹簧中空结构的加工方法及其加工装置，属于弹簧加工技术领域。方法如下：将剪切好的直条钢带的一端部放入压形夹具内挤压产生弧向螺旋变形钢带；将弧向螺旋变形钢带利用缠绕芯轴缠绕形成直筒形弹簧条；将直筒形弹簧条通过定形胎具进行剪切；将剪切后的直筒形弹簧条的两个端部焊接形成环形弹簧；手工调整环形弹簧的螺距；利用成型模总成分次冲压，产生三次形变来实现环形弹簧的中空结构，完成中空结构的加工。本发明解决了弹簧在冲压过程中弹簧各搭接段间断裂或转动造成搭接宽度不均的问题，提高了中空弹簧的加工速度，三级冲压在装模、冲压、拆卸、将弹簧完整拆卸整个过程中，解决了弹簧最终冲压后难以从模具中取出的难题。

Description

一种金属储能弹簧中空结构的加工方法及其加工装置
技术领域
本发明涉及一种金属储能弹簧中空结构的加工方法及其加工装置，属于弹簧加工技术领域。
背景技术
申请日为2015年01月17日，授权公告号为CN104625647B，授权名称为《一种用于U型聚四氟乙烯外壳中的金属储能弹簧加工方法》的中国发明专利，公开的U型聚四氟乙烯外壳中的金属储能弹簧无中空结构，在使用过程中，零件弹性较差，故通过结构改进改为有中空结构，但由于该弹簧由宽度为3.2mm，厚度为0.6mm的钢带缠绕而成，且钢带互相间搭接宽度要求为1.6mm，使得在实际加工存在较多加工困难：如搭接宽度不均、断裂，冲压后弹簧出现咬边现象、无中空结构等。因此，急需一种新型的金属储能弹簧中空结构的加工装置。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种金属储能弹簧中空结构的加工方法及其加工装置。
实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种金属储能弹簧中空结构的加工方法，所述方法包括如下步骤：
S1：将剪切好的直条钢带的一端部放入压形夹具内挤压产生弧向螺旋变形钢带；
S2：将S1所得弧向螺旋变形钢带利用缠绕芯轴缠绕形成直筒形弹簧条；
S3：将S2所得直筒形弹簧条通过定形胎具进行剪切；
S4：将剪切后的直筒形弹簧条的两个端部焊接形成环形弹簧；
S5：手工调整S4所得的环形弹簧的螺距；
S6：利用成型模总成分次冲压，产生三次形变来实现环形弹簧的中空结构，完成中空结构的加工。
本发明的一种金属储能弹簧中空结构的加工装置，包括压形夹具、缠绕芯轴、定形胎具以及成型模总成；
所述压形夹具包括底座、立板、下滚轮、上滚轮、轴承以及压盖；所述底座的左右两侧分别与对应的立板的下端固定连接，两个所述立板的上端与压盖的对应端固定连接，两个立板与上滚轮以及下滚轮的两端均通过轴承转动连接，所述上滚轮的一端设有矩形块，上滚轮的外壁设有环形凸起，所述环形凸起的外壁为楔形面，所述下滚轮的外壁设有与环形凸起对应设置的环形凹槽。
所述成型模总成包括初成型模、二次成型模以及校形模；
所述初成型模包括初成型模上模以及初成型模下模，所述初成型模下模为圆盘结构，初成型模下模上端的中部设有同心设置的初成型模凸台以及初成型模放置槽，所述初成型模放置槽环设在初成型模凸台的外侧，所述初成型模凸台、初成型模放置槽以及初成型模下模一体成型设置，初成型模放置槽的横截面为倒置的三角形，并三角形底端的角部倒角设置；所述初成型模上模为环形板；所述环形板的空心与初成型模凸台插接配合设置。
所述二次成型模包括二次成型模上模以及二次成型模下模，所述二次成型模下模为圆盘结构，二次成型模下模上端的中部设有同心设置的二次成型模凸台以及二次成型模放置槽，所述二次成型模放置槽环设在二次成型模凸台的外侧，所述二次成型模凸台、二次成型模放置槽以及二次成型模下模一体成型设置，二次成型模放置槽的横截面为U形；所述二次成型模上模为环形板，所述环形板的空心与二次成型模凸台插接配合设置，并二次成型模上模的下端面设有与其同心设置的环形的二次成型模上模压台，所述二次成型模上模压台与二次成型模放置槽配合设置，二次成型模上模压台的宽度小于二次成型模放置槽的槽宽。
所述校形模包括校形模上模以及校形模下模；所述校形模下模为圆盘结构，校形模下模上端的中部设有同心设置的校形模凸台以及校形模放置槽，所述校形模放置槽环设在校形模凸台的外侧，所述校形模凸台、校形模放置槽以及校形模下模一体成型设置，校形模放置槽的横截面为U形，且校形模放置槽的槽截面宽度小于二次成型模放置槽的槽截面宽度；所述校形模上模为环形板，所述环形板的空心与校形模凸台插接配合设置，并校形模上模的下端面设有与其同心设置的环形的校形模压台，所述校形模压台与校形模放置槽配合设置，校形模压台的宽度小于校形模放置槽的槽宽，校形模放置槽贯穿校形模下模的下底面设有卸料孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明解决了弹簧在冲压过程中弹簧各搭接段间断裂或转动造成搭接宽度不均的问题，提高了中空弹簧的加工速度，三级冲压在装模、冲压、拆卸、将弹簧完整拆卸整个过程中，整体操作时间可控制在10分钟以内，并解决了弹簧最终冲压后难以从模具中取出的难题。
附图说明
图1是压型夹具的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是缠绕芯轴的结构示意图；
图4是引导机构的结构示意图；
图5是图4的B-B剖视图；
图6是定型胎具的结构示意图；
图7是图6的C-C剖视图；
图8是初成型模的结构示意图；
图9是初成型模上模的结构示意图；
图10是初成型模下模的结构示意图；
图11是图8的D处放大图；
图12是二次成型模的结构示意图；
图13是二次成型模上模的结构示意图；
图14是二次成型模下模的结构示意图；
图15是图12的E处放大图；
图16是校型模的结构示意图；
图17是校型模上模的结构示意图；
图18是校型模下模的结构示意图；
图19是图16的F处放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种金属储能弹簧中空结构的加工方法，所述方法包括如下步骤：
S1：将剪切好的宽度为3.2mm，厚度为0.6mm的直条钢带的一端部放入压形夹具18内挤压产生弧向螺旋变形钢带；
S2：将S1所得弧向螺旋变形钢带利用缠绕芯轴19缠绕形成直筒形弹簧条；
S3：将S2所得直筒形弹簧条通过定形胎具20确认剪切长度后并进行剪切；
S4：将剪切后的直筒形弹簧条的两个端部进行点焊焊接形成环形弹簧31；
S5：手工调整S4所得的环形弹簧31的螺距；
S6：通过改变模具角度、冲压方法利用成型模总成分次冲压，产生三次形变来实现环形弹簧31的中空结构，减少零件弹性回弹对结构的影响，并对弹簧长度进行分级，完成中空结构的加工。
S601：通过初成型模21的第一次冲压，让环形弹簧31产生初次形变，此时环形弹簧31的截面呈三角形结构，避免一次冲压成型产生弹簧各螺距间断裂或传动造成搭接宽度不均情况；
S602：通过二次成型模22的第二次冲压，使初成型模产生的三角形结构进一步变形，让环形弹簧31截面呈U形结构；
S603：通过校形模23的第三次冲压，进一步改变下模角度，使二次成型模22冲压产生的U形结构最终定型，完成产品的中空结构加工。
本发明的一种金属储能弹簧中空结构的加工装置，包括压形夹具18、缠绕芯轴19、定形胎具20以及成型模总成；
所述压形夹具18包括底座1、立板2、下滚轮3、上滚轮5、轴承6以及压盖7；所述底座1的左右两侧分别与对应的立板2的下端通过螺钉二11以及圆柱销12定位固定连接，两个所述立板2的上端与压盖7的对应端通过螺钉一10固定连接，两个立板2与上滚轮5以及下滚轮3的两端均通过轴承6转动连接，所述上滚轮5的一端设有矩形块9，上滚轮5的外壁沿其周向设有环形凸起，所述环形凸起的外壁为楔形面，所述下滚轮3的外壁沿其周向设有与环形凸起对应设置的环形凹槽。
使用时，将剪切好的直条钢带的一端部放入下滚轮3的环形凹槽内，而后利用扳手转动上滚轮5的矩形块9带动上滚轮5转动，继而利用环形凸起的楔形面对直条钢带进行挤压，使得直条钢带产生弧向变形，继而产生螺旋结构，为后续缠绕弹簧做基础。
所述上滚轮5两端的轴承6的外侧均套装有滑块4，所述压盖7的两端均旋接有螺栓8，每个所述螺栓8的下端分别与对应的滑块4配合设置，通过改变螺栓8的旋入深度改变与滑块4的压紧度，继而改变上滚轮5的使用角度，以适应不同弹簧的生产需求。
所述缠绕芯轴19为圆柱形杆体，所述圆柱形杆体的端部设有安装缺口28。
弧向螺旋变形钢带的一端紧密地插入缠绕芯轴19的安装缺口28内固定，并将缠绕芯轴19安装在普通的车床上，利用车床的转动带动缠绕芯轴19转动，继而使得弧向螺旋变形钢带转动缠绕在缠绕芯轴19的外侧，形成螺距为1.6mm的直筒形弹簧条。
所述缠绕芯轴19与引导机构配合设置，所述引导机构包括送料座14以及压料盖15；所述送料座14以及压料盖15均为矩形块结构，所述压料盖15设置在送料座14的上端，送料座14的上端设有两个并列设置的送料凸台13，两个所述送料凸台13之间形成送料通道，压料盖15的下端设有与所述送料通道对应设置的压料凸块29。
使用时，先将弧向螺旋变形钢带的一端引入到送料通道，而后再固定在安装缺口28内，通过引导机构的作用对弧向螺旋变形钢带进行引导，同时避免操作时手持弧向螺旋变形钢带对操作者的手部造成误伤。
所述定形胎具20为圆环体结构，所述圆环体结构的上表面设有与其同心设置的定形槽30，直筒形弹簧条即通过定形槽30确认剪切长度。
所述成型模总成包括初成型模21、二次成型模22以及校形模23；
所述初成型模21包括初成型模上模16以及初成型模下模17，所述初成型模下模17为圆盘结构，初成型模下模17上端的中部设有同心设置的初成型模凸台32以及初成型模放置槽33，所述初成型模放置槽33环设在初成型模凸台32的外侧，所述初成型模凸台32、初成型模放置槽33以及初成型模下模17一体成型设置，初成型模放置槽33的横截面为倒置的三角形，并三角形底端的角部倒角设置；所述初成型模上模16为环形板；所述环形板的空心与初成型模凸台32插接配合设置。
所述二次成型模22包括二次成型模上模24以及二次成型模下模25，所述二次成型模下模25为圆盘结构，二次成型模下模25上端的中部设有同心设置的二次成型模凸台34以及二次成型模放置槽35，所述二次成型模放置槽35环设在二次成型模凸台34的外侧，所述二次成型模凸台34、二次成型模放置槽35以及二次成型模下模25一体成型设置，二次成型模放置槽35的横截面为U形；所述二次成型模上模24为环形板，所述环形板的空心与二次成型模凸台34插接配合设置，并二次成型模上模24的下端面设有与其同心设置的环形的二次成型模上模压台36，所述二次成型模上模压台36与二次成型模放置槽35配合设置，二次成型模上模压台36的宽度小于二次成型模放置槽35的槽宽。
所述校形模23包括校形模上模26以及校形模下模27；所述校形模下模27为圆盘结构，校形模下模27上端的中部设有同心设置的校形模凸台37以及校形模放置槽38，所述校形模放置槽38环设在校形模凸台37的外侧，所述校形模凸台37、校形模放置槽38以及校形模下模27一体成型设置，校形模放置槽38的横截面为U形，且校形模放置槽38的槽截面宽度小于二次成型模放置槽35的槽截面宽度；所述校形模上模26为环形板，所述环形板的空心与校形模凸台37插接配合设置，并校形模上模26的下端面设有与其同心设置的环形的校形模压台40，所述校形模压台40与校形模放置槽38配合设置，校形模压台40的宽度小于校形模放置槽38的槽宽，校形模放置槽38贯穿校形模下模27的下底面设有卸料孔39。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种金属储能弹簧中空结构的加工方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：将剪切好的直条钢带的一端部放入压形夹具(18)内挤压产生弧向螺旋变形钢带；
S2：将S1所得弧向螺旋变形钢带利用缠绕芯轴(19)缠绕形成直筒形弹簧条；
S3：将S2所得直筒形弹簧条通过定形胎具(20)进行剪切；
S4：将剪切后的直筒形弹簧条的两个端部焊接形成环形弹簧(31)；
S5：手工调整S4所得的环形弹簧(31)的螺距；
S6：利用成型模总成分次冲压，产生三次形变来实现环形弹簧(31)的中空结构，完成中空结构的加工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S6包括如下步骤：
S601：通过初成型模(21)的第一次冲压，让环形弹簧(31)产生初次形变，此时环形弹簧(31)的截面呈三角形结构；
S602：通过二次成型模(22)的第二次冲压，让环形弹簧(31)截面呈U形结构；
S603：通过校形模(23)的第三次冲压，使二次成型模(22)冲压产生的U形结构最终定型，完成产品的中空结构加工。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：S1所述压形夹具(18)包括底座(1)、立板(2)、下滚轮(3)、上滚轮(5)、轴承(6)以及压盖(7)；所述底座(1)的左右两侧分别与对应的立板(2)的下端固定连接，两个所述立板(2)的上端与压盖(7)的对应端固定连接，两个立板(2)与上滚轮(5)以及下滚轮(3)的两端均通过轴承(6)转动连接，所述上滚轮(5)的一端设有矩形块(9)，上滚轮(5)的外壁设有环形凸起，所述环形凸起的外壁为楔形面，所述下滚轮(3)的外壁设有与环形凸起对应设置的环形凹槽。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述上滚轮(5)两端的轴承(6)的外侧均套装有滑块(4)，所述压盖(7)的两端均旋接有螺栓(8)，每个所述螺栓(8)的下端分别与对应的滑块(4)配合设置。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：S2所述缠绕芯轴(19)为圆柱形杆体，所述圆柱形杆体的端部设有安装缺口(28)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述缠绕芯轴(19)与引导机构配合设置，所述引导机构包括送料座(14)以及压料盖(15)；所述送料座(14)以及压料盖(15)均为矩形块结构，所述压料盖(15)设置在送料座(14)的上端，送料座(14)的上端设有两个并列设置的送料凸台(13)，两个所述送料凸台(13)之间形成送料通道，压料盖(15)的下端设有与所述送料通道对应设置的压料凸块(29)。
7.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于：所述定形胎具(20)为圆环体结构，所述圆环体结构的上表面设有定形槽(30)。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述初成型模(21)包括初成型模上模(16)以及初成型模下模(17)，所述初成型模下模(17)为圆盘结构，初成型模下模(17)上端的中部设有同心设置的初成型模凸台(32)以及初成型模放置槽(33)，所述初成型模放置槽(33)环设在初成型模凸台(32)的外侧，所述初成型模凸台(32)、初成型模放置槽(33)以及初成型模下模(17)一体成型设置，初成型模放置槽(33)的横截面为倒置的三角形，并三角形底端的角部倒角设置；所述初成型模上模(16)为环形板；所述环形板的空心与初成型模凸台(32)插接配合设置。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述二次成型模(22)包括二次成型模上模(24)以及二次成型模下模(25)，所述二次成型模下模(25)为圆盘结构，二次成型模下模(25)上端的中部设有同心设置的二次成型模凸台(34)以及二次成型模放置槽(35)，所述二次成型模放置槽(35)环设在二次成型模凸台(34)的外侧，所述二次成型模凸台(34)、二次成型模放置槽(35)以及二次成型模下模(25)一体成型设置，二次成型模放置槽(35)的横截面为U形；所述二次成型模上模(24)为环形板，所述环形板的空心与二次成型模凸台(34)插接配合设置，并二次成型模上模(24)的下端面设有与其同心设置的环形的二次成型模上模压台(36)，所述二次成型模上模压台(36)与二次成型模放置槽(35)配合设置，二次成型模上模压台(36)的宽度小于二次成型模放置槽(35)的槽宽。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述校形模(23)包括校形模上模(26)以及校形模下模(27)；所述校形模下模(27)为圆盘结构，校形模下模(27)上端的中部设有同心设置的校形模凸台(37)以及校形模放置槽(38)，所述校形模放置槽(38)环设在校形模凸台(37)的外侧，所述校形模凸台(37)、校形模放置槽(38)以及校形模下模(27)一体成型设置，校形模放置槽(38)的横截面为U形，且校形模放置槽(38)的槽截面宽度小于二次成型模放置槽(35)的槽截面宽度；所述校形模上模(26)为环形板，所述环形板的空心与校形模凸台(37)插接配合设置，并校形模上模(26)的下端面设有与其同心设置的环形的校形模压台(40)，所述校形模压台(40)与校形模放置槽(38)配合设置，校形模压台(40)的宽度小于校形模放置槽(38)的槽宽，校形模放置槽(38)贯穿校形模下模(27)的下底面设有卸料孔(39)。
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