CN116393562A - 一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置及制作方法 - Google Patents

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王颢
马晓强
张燃
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    • B21D11/00—Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
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Abstract

本发明公开了一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置及制作方法，通过在芯轴端部沿周向均匀间隔设置若干个用于对原料弹片的端部进行卡装定位的卡槽，同时在套设在芯轴外侧的卷盘中心的卷绕凹腔的边缘处对应卡槽的数量与位置设置沿切线方向延伸的切向料口，通过切向料口卡装原料弹片，进而有效对原料弹片的位置进行限制；然后通过转动卷盘，进而使得若干根原料弹片在均匀力矩的作用下逐层均匀卷绕在卷绕凹腔中，直到原料弹片紧密逐层卷绕成形，保证了涡卷弹簧各涡卷层之间保持均等的间距，同时通过卷绕凹腔对涡卷弹簧定形以进行热处理，进而避免涡卷弹簧变形。

Description

一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置及制作方法
技术领域
本发明属于涡卷弹簧卷绕成形的技术领域，涉及一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置及制作方法。
背景技术
涡卷弹簧是一种一端固定而另一端作用扭矩的弹簧，在扭矩作用下弹簧材料产生弯曲弹性变形，使弹簧在平面内产生扭转，其变形角大小与扭矩成正比。
目前涡卷弹簧通常由全自动弹簧机绕制成形，一组或几组送料轮压紧原材料钢带，旋转带动钢带以指定的速度从出料口送出，出料口由八个程控机械爪臂带动相应模具，挤压和剪切钢带进行工件成形。但现有的全自动弹簧机受原材料均匀性限制，以及控制精度等各类因素影响，使得最终成形出产的涡卷弹簧各层涡卷之间的间距不均等，同时成形的涡卷弹簧从全自动弹簧机出料端掉落后无法有效定形，导致涡卷弹簧在后续的热处理过程中发生变形，最终使成品零件无法满足高精度等间距的要求。
因此，本发明针对上述现有的全自动弹簧机存在的难以保证涡卷弹簧各层涡卷之间的间距均等，且难以对涡卷弹簧定形的缺陷，公开了一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置及制作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置及制作方法，能够以均匀的扭矩逐层卷绕原料弹片以形成绕设紧密且各层涡卷之间间距均匀相等的涡卷弹簧，同时能够对成形的涡卷弹簧进行有效的定形直到热处理结束，有效避免涡卷弹簧变形。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置，包括芯轴，所述芯轴的外侧同轴套设有卷盘，所述卷盘能够沿着芯轴轴向滑动以及绕着芯轴的轴线进行周向转动；所述卷盘的一端端面上设置有与芯轴同轴的卷绕凹腔，所述芯轴的端部沿周向均匀间隔设置有若干卡槽，所述卷绕凹腔的边缘处对应卡槽的位置与数量沿周向均匀间隔设置有若干切向料口。
为了更好地实现本发明，进一步的，还包括轴向顶推装置，所述轴向顶推装置平行于芯轴设置，且轴向顶推装置的顶推端与卷盘远离卷绕凹腔的一端的端面连接。
为了更好地实现本发明，进一步的，还包括转动装置，所述转动装置用于驱动卷盘绕着芯轴的轴线同轴转动。
为了更好地实现本发明，进一步的，还包括导向装置，所述导向装置对应切向料口设置在卷盘的外侧，所述导向装置上设置有供涡卷弹簧原料弹片滑动穿过并对原料弹片进行导向的导向口。
为了更好地实现本发明，进一步的，还包括热处理装置，所述热处理装置用于对卷绕凹腔内部逐层卷套成形的涡卷弹簧进行热处理定形。
一种高精度等间距涡卷弹簧的制作方法，基于上述的高精度等间距涡卷弹簧的制作装置实现，包括以下步骤：
步骤1、将涡卷弹簧原料弹片的端部卡装至芯轴端部的卡槽中进行固定；
步骤2、将卷盘套装在芯轴的外侧，并通过轴向顶推装置轴向顶推卷盘，使得涡卷弹簧原料弹片进入卷绕凹腔的边缘处的切向料口中；
步骤3、将涡卷弹簧原料弹片绷紧，然后通过转动装置带动卷盘转动，进而通过切向料口对涡卷弹簧原料弹片施加的卷绕力将涡卷弹簧原料弹片逐层卷绕至卷绕凹腔的内部；
步骤4、将卷盘相对于芯轴的位置锁定，然后将芯轴、卷盘、逐层卷绕成形的涡卷弹簧放入热处理装置进行热处理定形。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤3的过程中，通过力矩检测仪实时检测卷盘的卷绕力矩Tj，并保证卷绕力矩Tj小于等于涡卷弹簧原料弹片的最大卷绕承载力矩Tmax。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明通过在芯轴端部沿周向均匀间隔设置若干个用于对原料弹片的端部进行卡装定位的卡槽，同时在套设在芯轴外侧的卷盘中心的卷绕凹腔的边缘处对应卡槽的数量与位置设置沿切线方向延伸的切向料口，通过切向料口卡装原料弹片，进而有效对原料弹片的位置进行限制；然后通过转动卷盘，进而使得若干根原料弹片在均匀力矩的作用下逐层均匀卷绕在卷绕凹腔中，直到原料弹片紧密逐层卷绕成形，保证了涡卷弹簧各涡卷层之间保持均等的间距，同时通过卷绕凹腔对涡卷弹簧定形以进行热处理，进而避免涡卷弹簧变形。
附图说明
图1为涡卷弹簧的制作装置的结构示意图；
图2为涡卷弹簧原料弹片的定位示意图；
图3为涡卷弹簧原料弹片逐层卷绕成形的示意图。
其中：1-芯轴；2-卷盘；100-卷绕凹腔；200-卡槽；300-切向料口。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置，包括芯轴1，所述芯轴1的外侧同轴套设有卷盘2，所述卷盘2能够沿着芯轴1轴向滑动以及绕着芯轴1的轴线进行周向转动；所述卷盘2的一端端面上设置有与芯轴1同轴的卷绕凹腔100，所述芯轴1的端部沿周向均匀间隔设置有若干卡槽200，所述卷绕凹腔100的边缘处对应卡槽200的位置与数量沿周向均匀间隔设置有若干切向料口300。
如图1所示，在卷盘2的一端端面上设置有卷绕凹腔100，在卷绕凹腔100的底部中心处设置有供芯轴1穿过的通孔，通孔与芯轴1轴向滑动配合以及周向转动配合。芯轴1的一端延伸至卷绕凹腔100的内部并在芯轴1端部的边缘沿周向均匀间隔设置有三个卡槽200。卷绕凹腔100的边缘上则沿周向均匀间隔设置有三个沿卷绕凹腔100切线方向延伸的切向料口300，切向料口300的宽度大于等于涡卷弹簧原料弹片的厚度。卷盘2的外圆面上还沿周向均匀间隔设置有三个定位卡口，通过在定位卡口中顶入卡爪或锁定销，进而固定卷盘2与芯轴1之间的相对位置。
进一步的，还包括轴向顶推装置，所述轴向顶推装置平行于芯轴1设置，且轴向顶推装置1的顶推端与卷盘2远离卷绕凹腔100的一端的端面连接。轴向顶推装置1包括平行于芯轴1设置的顶推气缸，顶推气缸的推杆端部与卷盘2远离卷绕凹腔100的一端的端面通过快接套可拆卸连接。通过顶推气缸带动卷盘2沿着芯轴1轴向滑动，使得原料弹片进入卷绕凹腔100边缘的切向料口300中。卷盘2需要转动时，取消顶推气缸的推杆端部与快接套的连接即可。
进一步的，还包括转动装置，转动装置用于驱动卷盘2绕着芯轴1的轴线同轴转动。转动装置包括驱动电机、驱动齿轮、驱动齿圈，卷盘2远离卷绕凹腔100的一端的端面上相对于芯轴1同轴设置有齿圈，齿圈与驱动齿圈啮合，驱动齿轮则套设在驱动电机的输出轴上。通过驱动电机带动驱动齿轮转动，进而带动驱动齿圈与卷盘2相对于芯轴1进行同轴的转动，以对原料弹片进行卷绕。
进一步的，还包括导向装置，所述导向装置对应切向料口300设置在卷盘2的外侧，所述导向装置上设置有供涡卷弹簧原料弹片滑动穿过并对原料弹片进行导向的导向口。导向装置包括对应切向料口300设置的导向套，导向套上设置有供涡卷弹簧原料弹片滑动穿过并对原料弹片进行导向的导向口，导向口的宽度等于原料弹片的厚度，使得原料弹片与导向口滑动配合，进而通过导向口对原料弹片的进料方向进行导向，使得原料弹片能够严格按照卷绕凹腔100的切线方向进入切向料口300。
进一步的，还包括热处理装置，所述热处理装置用于对卷绕凹腔100内部逐层卷套成形的涡卷弹簧进行热处理定形。
实施例2：
本实施例的一种高精度等间距涡卷弹簧的制作方法，基于实施例1所述的高精度等间距涡卷弹簧的制作装置实现，包括以下步骤：
步骤1、如图1所示，将涡卷弹簧原料弹片的端部卡装至芯轴1端部的卡槽200中进行固定；
步骤2、如图2所示，将卷盘2套装在芯轴1的外侧，并通过轴向顶推装置1轴向顶推卷盘2，使得涡卷弹簧原料弹片进入卷绕凹腔100的边缘处的切向料口300中；
步骤3、将涡卷弹簧原料弹片绷紧，然后通过转动装置带动卷盘2转动，进而通过切向料口300对涡卷弹簧原料弹片施加的卷绕力将涡卷弹簧原料弹片逐层卷绕至卷绕凹腔100的内部；
步骤4、如图3所示，将卷盘2相对于芯轴1的位置锁定，然后将芯轴1、卷盘2、逐层卷绕成形的涡卷弹簧放入热处理装置进行热处理定形。
进一步的，所述步骤3的过程中，通过力矩检测仪实时检测卷盘2的卷绕力矩Tj，并保证卷绕力矩Tj小于等于涡卷弹簧原料弹片的最大卷绕承载力矩Tmax。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置，包括芯轴(1)，其特征在于，所述芯轴(1)的外侧同轴套设有卷盘(2)，所述卷盘(2)能够沿着芯轴(1)轴向滑动以及绕着芯轴(1)的轴线进行周向转动；所述卷盘(2)的一端端面上设置有与芯轴(1)同轴的卷绕凹腔(100)，所述芯轴(1)的端部沿周向均匀间隔设置有若干卡槽(200)，所述卷绕凹腔(100)的边缘处对应卡槽(200)的位置与数量沿周向均匀间隔设置有若干切向料口(300)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置，其特征在于，还包括轴向顶推装置，所述轴向顶推装置平行于芯轴(1)设置，且轴向顶推装置(1)的顶推端与卷盘(2)远离卷绕凹腔(100)的一端的端面连接。
3.根据权利要求2所述的一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置，其特征在于，还包括转动装置，所述转动装置用于驱动卷盘(2)绕着芯轴(1)的轴线同轴转动。
4.根据权利要求3所述的一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置，其特征在于，还包括导向装置，所述导向装置对应切向料口(300)设置在卷盘(2)的外侧，所述导向装置上设置有供涡卷弹簧原料弹片滑动穿过并对原料弹片进行导向的导向口。
5.根据权利要求4所述的一种高精度等间距涡卷弹簧的制作装置，其特征在于，还包括热处理装置，所述热处理装置用于对卷绕凹腔(100)内部逐层卷套成形的涡卷弹簧进行热处理定形。
6.一种高精度等间距涡卷弹簧的制作方法，基于权利要求1-5任一项所述的高精度等间距涡卷弹簧的制作装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将涡卷弹簧原料弹片的端部卡装至芯轴(1)端部的卡槽(200)中进行固定；
步骤2、将卷盘(2)套装在芯轴(1)的外侧，并通过轴向顶推装置(1)轴向顶推卷盘(2)，使得涡卷弹簧原料弹片进入卷绕凹腔(100)的边缘处的切向料口(300)中；
步骤3、将涡卷弹簧原料弹片绷紧，然后通过转动装置带动卷盘(2)转动，进而通过切向料口(300)对涡卷弹簧原料弹片施加的卷绕力将涡卷弹簧原料弹片逐层卷绕至卷绕凹腔(100)的内部；
步骤4、将卷盘(2)相对于芯轴(1)的位置锁定，然后将芯轴(1)、卷盘(2)、逐层卷绕成形的涡卷弹簧放入热处理装置进行热处理定形。
7.根据权利要求6所述的一种高精度等间距涡卷弹簧的制作方法，其特征在于，所述步骤3的过程中，通过力矩检测仪实时检测卷盘(2)的卷绕力矩Tj，并保证卷绕力矩Tj小于等于涡卷弹簧原料弹片的最大卷绕承载力矩Tmax。
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