CN1712548A - 车制缓冲簧短压强化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车制缓冲簧短压强化处理方法，它针对现有传统加工方法的不足，在对承受大载荷、结构特殊的车制缓冲弹簧进行机械强化处理时，采用短压强化对弹簧进行反复多次的压缩，使弹簧发生充分的塑性变，以达到稳定其簧力，保证其输出特性，提高弹簧疲劳寿命的目的。该短压强化工艺适用于螺旋升角大、承受载荷大而又不能强压处理和立定处理的这一类零件。

Description

车制缓冲簧短压强化处理方法

技术领域

本发明属于弹簧制造技术领域，具体涉及一种弹簧机械强化处理工艺，用于对承受大载荷、螺旋升角大的车制圆柱螺旋弹簧进行机械强化处理。

技术背景

从弹簧设计理论及制造经验上来看，弹簧材料中的剩余应力如果与工作应力相反，则可提高弹簧的承载能力，在弹簧的制造过程中要采用机械强化工艺，使弹簧材料表面内产生有利的剩余应力，立定处理或强压处理就是目前弹簧制造使用的强化工艺。立定处理就是把弹簧压缩到工作极限高度或并紧高度数次，一般是3～5次；强压处理是指将弹簧压至各圈接触，使材料层的应力超过屈服点，材料表面产生负剩余应力，心部产生正剩余应力，以达到提高弹簧承载能力和稳定几何尺寸的目的。强压处理的工艺方法有两种，一种是静强压，把弹簧压缩至压并高度，保持6～48h，然后放开，这种方法占用工艺装置及设备较多，生产周期也长，适用于一些小弹簧；另一种方法是用较慢的速度把弹簧压缩至压并高度，然后缓慢放开，使弹簧发生塑性变形，随后再进行立定处理，这种方法与静强压有同样效果，适用于各类大弹簧。

根据调研获知，对于一般的车制缓冲弹簧，目前都是采用传统强化处理工艺，既强压处理或立定处理。但是对一些螺旋升角大、结构特殊、承受的载荷大缓冲弹簧，在采用传统方法强化处理时，弹簧已经发生了永久变形，簧身弯曲，自由长度不能回复，无法达到产品设计要求。因此采用何种工艺对这类弹簧进行机械强化处理，同时又能保证几何尺寸及输出特性，生产出合格的零件，如何使弹簧的疲劳寿命得以提高，这些都是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有弹簧制造工艺的不足，提出一种车制缓冲簧短压强化处理方法，代替传统的强压、立定处理工艺，对大载荷、大螺旋升角的车制缓冲弹簧进行机械强化处理，解决弹簧制造传统加工方法无法加工、无法生产出合格零件的难题，能使弹簧发生充分的塑性变形保证其几何尺寸及输出特性，提高该类弹簧的承载能力和疲劳寿命。

本发明的技术解决方案如下：

首先，将弹簧压缩到特定高度，第一次压缩量是预制高度H₀′的10％～20％，并保持一定时间即5～10min，然后缓慢卸载；经过一次压缩后弹簧发生了一定的塑性变形，自由高度会下降至H₁′；

然后，改变弹簧受力方向，第二次缓慢加载弹簧至第二个特定高度，压缩量在H₁′的15％～25％之间，并保持同样时间，通过第二次加载后弹簧自由高度会下降至H₂′；

以此类推，反复多次压缩弹簧，每次压缩，弹簧都会发生相应的塑性变形，其变形程度不断的减少，最后一次压缩弹簧并超过其工作结束位置H₂，超过范围按弹簧工作行程的15％～25％计算，即可让弹簧发生充分的塑性变形，稳定其几何尺寸及簧力，达到提高弹簧的承载能力和疲劳寿命的目的。

本方法需要根据各类弹簧参数的不同，确定每次的压缩量及最终压缩高度。

本方法特别适用螺旋升角在12°～25°，承受载荷在P2值大于2000N，尤其是大于4000N的车制圆柱螺旋弹簧。

本发明的技术效果如下：

1、工艺方法解决大螺旋升角、大载荷车制缓冲簧不能进行传统强化处理的关键问题，能避免弹簧发生永久变形，而使弹簧发生充分的塑性变形，保证弹簧的自由高度能稳定在一个较小的范围内，从而保证弹簧的输出特性。

2、工艺方法解决该类型车制缓冲簧簧力衰减严重的问题，提高弹簧承载能力；

3、通过采用短压强化对弹簧进行机械强化处理，提高了弹簧的疲劳寿命，保证了产品质量。

4、该工艺的提出打破了弹簧制造的传统加工方法，尤其适用于对大载荷的减震器簧、缓冲弹簧、复进簧的制造，工艺操作简单，生产周期短且强化效果好，性能稳定。

附图说明

图1是某产品缓冲弹簧的产品结构图；

图2是专用短压强化处理夹具的结构图；

图3A是弹簧从A端的受力示意图；

图3B是弹簧从B端的受力示意图。

具体实施方式：

以下以生产一种缓冲簧为例详细说明本方法：

该弹簧的结构参数见图1，弹簧的节距29mm，截面厚度23.8₀ ^+1.5mm，外径47_-0.25 ^+0.2mm，内径18_-0.2 ^+0.6mm，的成品长高度H₀为276_-2 ^+1.5mm，工作启始状态高度H₁为262mm，压力P₁为26KN，工作结束状态高度H₂为238.5mm，压力P₂为73±2KN，弹簧压并高度H_j：217mm；相应的压力P_j 156KN

先要根据弹簧的预制高度HI计算弹簧第一次压缩高度，并根据每次压缩情况确定弹簧下次压缩量，将各次压缩量及对应的压力P′和高度H′计算出来，见表1：

表1：缓冲簧短压试验一览表

                       表1：缓冲簧短压试验一览表

第6次试压	67.7	100	279.4	68.9	102	278.9
										成品零件	P2＝74.1KNH0＝277.1mm			P2＝74.3KNH0＝277.1mm			P2＝74KNH0＝277.1mm

然后，将弹簧放入专用短压强化夹具(见图2)中，并放置在弹簧试验机上，开始实施本工艺方法：

第1次：缓慢加载将弹簧压缩至预制高度H₀′298.7mm的10％～20％，压缩量48.7mm，加载压力P′85KN，保持5～10分钟，让弹簧发生塑性变形，然后卸载，这时弹簧高度为H′293.1mm；

第2次：改变弹簧受力方向，如图3A和图3B所示，由A端换到B端，第2次压缩弹簧至H′293.1mm的10％～20％，压缩量53.7mm，加载压力P′94KN，，保持5～10分钟，让弹簧发生塑性变形，然后卸载，压缩到高度H′为290.1mm；

第3、4、5、6次以次类推，按表1中所列参数进行，最后一次的压缩量须超过弹簧工作位置H₂，让弹簧发生充分的塑性变形，稳定其几何尺及簧力，最后获得成品，成品参数见表1。

注意：每次压缩量的增加，不能使弹簧簧身发生弯曲

上述只用了表中的1#零件的相关数据进行该工艺方法的说明，2#、3#零件也可用同样的方法实施工艺。

在本方法中使用的短压强化专用夹具结构见图2，它由芯轴1、夹具底座2、调节垫片3、外保护筒4、锁紧插销5、加载压块6和定位销7组成，其工作方式是：首先用芯轴1将弹簧穿好(根据弹簧的预制高度，加入适当的调节垫片3)装入外保护筒4中，在加载压块6的作用下进行加载，到特定位置后用锁紧插销5将弹簧锁紧并保持5～10分钟后卸载；然后将弹簧取出后调转方向(增加适当的调节垫片)进行第二次加载，以次反复，直至弹簧获得所需要的几何尺及簧力。

Claims (2)

1、车制缓冲簧短压强化处理方法，其特征在于所述方法按以下步骤进行

(1)将弹簧压缩到特定高度，压缩量为预制高度H₀′的10％.～20％，并保持5～10min，然后缓慢卸载，压缩后弹簧发生塑性变形，自由高度下降至H₁′；

(2)改变弹簧的受力方向，然后第二次缓慢加载弹簧至第二个特定高度，压缩量是H₁′的15％～25％，并保持5～10min，再缓慢卸载至特定高度H₂′；

(3)按上述加载、卸载方法反复多次压缩弹簧，并使其加载的特定高度超过弹簧的工作结束位置高度H₂，超过的范围按弹簧工作行程的15％～25％计算，使弹簧发生充分的塑性变形，直至其自由长度及几何尺寸稳定并满足产品要求。

2、根据权利要求1所述的车制缓冲簧短压强化处理方法，其特征在于所述的弹簧是螺旋升角在12°～25°，承受载荷在P2值大于2000N的车制圆柱螺旋弹簧。

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