Способ изготовления пружин с некруглым профилем витка Советский патент 1993 года по МПК B21F21/00 B21F35/00 

(Л

С

Использование: для изготовления пружин с различной некруглой формой поперечного сечения витка пружины. Сущность изобретения; заготовку проволоки помещают в инструмент, выполненный в виде пружины и вставленной внутрь нее оправки, и осуществляют навивку проволоки путем вкручивания ее между витками проволоки пружины-инструмента. Последняя выполнена из проволоки с некруглым поперечным сечением витка из материала, твердость которого выше твердости материала пружины заготовки. Затем осуществляют силовое воздействие на инструмент с навитой заготовкой и получают пружину, которую потом выкручивают из инструмента, Изготовленную пружину подвергают затем растяжению, сжатию слесарной и термообработке. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

. Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использова- но при изготовлении пружин с произвольной, обычно, некруглой формы поперечного сечения витка пружины.

Нафиг.1-5 представлены основные этапы изготовления пружины; на фиг. 1 - пружина-инструмент высокой твердости; на фиг.2 - навивка круглой проволоки 2 диаметром d между витками пружины-инструмента 1, надетой на оправку 3; на фиг.З - схема силового воздействия на инструмент 1 с навитой заготовкой 2, помещенных на опору 4, оправку 3, внутри обоймы - пресс- формы 5; 6 - опора, через которую осуществляется силовое воздействие Q на витки пружины; на фиг.4 - процесс рассоединения инструмента и полученной после опрессов- ки пружины с плоским поперечным сечением витка; на фиг.5 - пример конфигурации элементов и форма высокоэффективного инструмента 1 с полученной при опрессовке пружины 2.

На фиг,1-5 приняты следующие обозначения: DH - наружный диаметр, D8 - внутренний диаметр пружины, а х b - сечение прямоугольного профиля пружины-инструмента; ai x bi - сечение близкого к прямоугольному профилю полученной пружины; Ri, RZ - радиусы скруглений пружины.; t - шаг витков пружины.

Способ реализуется по следующей схеме. Первоначально изготавливают инструмент-пружину с параметрами, близкими к параметрам требуемой нам пружины. Пружина-инструмент (в дальнейшем именуется инструмент) имеет в поперечном сечении витка прямоугольную, ромбическую, форму

СО

Ј Ю

ю

СА)

огранки, трапециевидную, как указано на фиг.5, или любую (как правило) некруглую форму. Твердость инструмента в 1,5-2 раза выше твердости проволоки, из которой изготавливают пружину-заготовку. Требование к профилю инструмента - стабильность формы, нетрудно выдержать, т.к. его изготовление не носит массовый характер. Обычно инструмент не имеет поджатых конечных витков. Для увеличения эффективности процесса изготовления пружин и повышения износостойкости рабочие поверхности инструмента имеют упрочняющие покрытия.

На следующем этапе инструмент 1 помещают на оправку 3, которая имеет соединение с опорой 4, Между оправкой и инструментом зазор минимален, Затем, зафиксировав один конец проволоки, например в отверстии 7 опоры 4, проводят навивку проволоки между витками пружины-инструмента на оправку 3. Навивают пружинную проволоку круглого, прямоугольного или любого другого профиля. Авторы считают, что предпочтительна круглая прополока.

На следующем этапе пружину-инструмент с оправкой и навитой проволокой-заготовкой (именуем также заготовкой) подвергают силовому воздействию по окружности витка. При этом их могут помещать в обойму - пресс-форму 5 или спрессовывать без обоймы, с ограничением лишь по внутреннему диаметру, т.е. оправке. Воздействие Q, прикладываемое через кольцо б, осуществляют до тех пор, пока заготовка примет требуемую форму, т.е. прямоугольное сечение ai x bi, трапециевидное или форму битка, как показано на фиг.5.

Силовое воздействие осуществляют ступенчато с выдержкой во времени после приложения увеличивающейся нагрузки, или по схеме с равномерным увеличением прикладываемой нагрузки до полной деформации заготовки в требуемый профиль 4 размеры,

Усилие Q равномерно воздействует на заготовку, поэтому достигается стабильность процесса деформации в любом элементарном объеме А-А заготовки. На мягкий объем с, фиг.З, материала заготовки с двух сторон равномерно воздействуют через неподатливые участки инструмента k, m силы, суммарное действие которых обеспечивает равномерность деформаций, а в итоге - стабильность размера в поперечном сечении витка пружины,

После снятия нагрузки благодаря пружинным свойствам инструмента сжатая

пружина-заготовка начинает растягиваться. Между витками пружины-инструмента и оп- рессованной заготовки образуется зазор. Вращая обильно смазанные инструмент и

заготовку-пружину в разные стороны или зафиксировав одну из пружин и вращая другую, их разъединяют, фиг.4. Получают изготовленную пружину и инструмент-заготовку, пригодную для многократных вышеописанных операций по навивке и опрессовке заготовок.

При необходимости увеличить или уменьшить шаг изготовленной пружины ее подвергают равномерному растяжению или

сжатию. Иногда для стабильности шага витков пружину калибруют по величине шага. Затем.проводят слесарные операции по формированию опорных витков, термообработку, заневоливание и другие стандартные

операции. Пружина готова.

Примеры реализации способа. Пружины-инструменты изготавливали из легированной стали. В данных опытах для пружин выбирались постоянными Он 20 мм, DB мм, а х b - 3,5 х 5 мм, а число витков п было различное от 5 до 17. Пружины изготавливали также с различным шагом t 7...10 мм.

При навивке за базовый вариант брали

круглую проволоку. В отдельных опытах навивались заготовки из проволоки, которая была предварительно прокатана в прямоугольный или трапециевидный профиль. Для пружин использовали углеродистые и легированные стали. Диаметр проволоки 1,6-3,5 мм.

Пружину-инструмент и навитую на оправку проволоку помещали в пресс-форму, чтобы ограничить наружный диаметр пружины и избежать травматизма при воздействии Q через шайбу-опору 6.

При силовом воздействии исследовали две схемы нагружения. Первая - ступенчатое воздействие на витки пружины в 3-4 приема с выдержкой между последующим нарастанием усилия Q в течение 20-60 & Вторая - плавное нарастание нагрузки.достаточное для деформации круглой проволоки до заданных размеров (ai x bi). Испытания показали следующее. При работе по первой схеме, сдавливая проволоку d 4 мм до 3 мм, разброс по толщине составил ±0,02 мм. При нагрузке по второй схеме, сдавливая проволоку d 3 мм до 2 мм, получили значения разброса толщины поперечного сечения пружины ± 0.02 мм, т.е. схема нагружения не влияет на стабильность размера витка.

Установлено, что число витков пружины-инструмента также не влияет на разброс толщины проволоки прямоугольного сечения изготовленной пружины. В вышеприведенных примерах п 8 виткам. При числе витков 16 в идентичных условиях опрессов- ки допуск на размер не превышал ± 0,025 мм..

Пружины, изготовленные предложенным способом, имеют высокую работоспо- собность. Например, использование новых пружин в штампах позволило увеличить стойкость до 500-600 тыс. циклов без разрушения или ухудшения технологических па- раметр ов. При этом свободная длина пружины Йо 40 MM,DH 18 мм, рабочее усилие 90 кг , рабочий ход 14 мм , поперечное сечение (ai x bi) 3,2 х 5,0 мм.

Работу с высокими показателями при стойкости 1 млн. циклов обеспечивают пру- жины, изготовленные по предложенному способу, если их профиль подобен форме, приведенной на фиг.5; здесь RI 3 мм.,На 5 мм.

Таким образом, пружины, изготовлен- ные по предлагаемому способу, имеют высокую стабильность профиля в поперечном сечении витка проволоки, что обеспечивает хорошие эксплуатационные показатели пружины.

Ф о р м у л а и з о б р е т ё н и я

тия проволоки посредством опрессовки, растяжение изготовленной пружины, слесарную и термообработку, отличающий- с я тем, что навивку заготовки из проволоки осуществляют посредством инструмента в виде пружины и вставленной внутри нее оправки путем вкручивания ее между витками пружины-инструмента, причем пружина- инструмент выполнена из проволоки с некруглым профилем витка в поперечном сечении, имеющим прямоугольную, овальную, трапецеидальную форму, форму огранки, а твердость материала проволоки пружины-инструмента выше твердости материала проволоки заготовки, причем формирование профиля пружины осуществляют путем осевого сжатия пружины-инструмента с навитой проволокой в несколько этапов, а после опрессовки и снятия усилия, полученную пружину выкручивают по винтовой линии из пружины- инструмента путем захвата ее за оставшийся недеформируемый конец заготовки, при этом после растяжения изготовленную пружину подвергают сжатию и калибровке.

i QM