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CN112547988A - 一种制造初拉力弹簧的方法和装置 - Google Patents

一种制造初拉力弹簧的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制造初拉力弹簧的方法和装置，所述方法包括：将未绕制的钢丝绕制在芯棒(2)上，得到初次绕制的钢丝，将初次绕制的钢丝的第一端固定在所述芯棒(2)上；将所述制造初拉力弹簧的装置(3)套设在芯棒(2)外，从所述初次绕制的钢丝的第二端起，沿所述初次绕制的钢丝的旋向的相反方向转动所述制造初拉力弹簧的装置(3)，使得所述初次绕制的钢丝逐圈释放，得到套设在所述制造初拉力弹簧的装置(3)外侧的具有初拉力的螺旋钢丝；在具有初拉力的螺旋钢丝的两端制作钩环，得到弹簧。保留下来的扭剪应力可达到材料的屈服极限，钢丝不易出现裂纹，加工方法更加简单、控制更容易。

Description

一种制造初拉力弹簧的方法和装置
技术领域
本发明属于弹簧技术领域，具体涉及一种制造初拉力弹簧的方法和装置。
背景技术
现有的初拉力弹簧加工技术有：并紧钢丝、给钢丝施加扭矩、二次绕制成形等方法，具有以下不足及缺陷：
1、加工过程中都伴随塑性变形，能保留在弹簧钢丝内的扭剪应力有限，一般保留下来的扭剪应力在0MPa-200MPa；
2、二次绕制法，钢丝经过两次塑性变形，钢丝容易形成裂纹。
发明内容
本发明提供一种制造初拉力弹簧的方法和装置，解决现有初拉力弹簧加工技术存在扭剪应力有限、容易产生裂纹的问题。
本发明提供一种制造初拉力弹簧的方法，采用制造初拉力弹簧的装置3，所述制造初拉力弹簧的装置3呈圆筒状；所述方法包括：
将未绕制的钢丝绕制在芯棒2上，得到初次绕制的钢丝，将初次绕制的钢丝的第一端固定在所述芯棒2上；
将所述制造初拉力弹簧的装置3套设在芯棒2外，从所述初次绕制的钢丝的第二端起，沿所述初次绕制的钢丝的旋向的相反方向转动所述制造初拉力弹簧的装置3，使得所述初次绕制的钢丝逐圈释放，得到套设在所述制造初拉力弹簧的装置3外侧的具有初拉力的螺旋钢丝；
在具有初拉力的螺旋钢丝的两端制作钩环，得到弹簧。
可选的，所述钢丝是冷拉钢丝。
可选的，所述将未绕制的钢丝绕制在芯棒2上，得到初次绕制的钢丝之后，所述方法还包括：
对所述初次绕制的钢丝进行去应力处理；
所述去应力处理过程中的温度根据所述钢丝材质确定，在200℃-500℃内。
本发明还提供一种制造初拉力弹簧的装置3，所述制造初拉力弹簧的装置3呈圆筒状，包括：直筒31、第一外挡片32、第二外挡片33、钢丝出口34和内挡片35；其中，
所述直筒31用于套设在第一端固定在芯棒2上的初次绕制的钢丝的外侧；
所述第一外挡片32、所述第二外挡片33、所述钢丝出口34和内挡片35设置在直筒31的第一端，所述钢丝出口34用于伸出初次绕制的钢丝的第二端；
所述第一外挡片32和所述第二外挡片33分别对称设置在所述直筒31的两侧，所述第一外挡片32和所述第二外挡片33依次设置在所述初次绕制的钢丝的行程上，用于实现所述初次绕制的钢丝逐圈释放；
所述内挡片35呈圆弧状，用于限位所述初次绕制的钢丝。
可选的，所述第一外挡片32相比和所述第二外挡片33靠近所述直筒31的第二端设置，所述第一外挡片32和所述第二外挡片33的高度高于预设高度；
所述直筒31的外壁直径根据所述钢丝的回弹量确定。
可选的，所述直筒31的第一端在所述第一外挡片32和所述第二外挡片33之间还设置有多个外挡片。
可选的，所述内挡片35包括多个挡片，所述多个挡片呈半圆弧状布置。
可选的，所述直筒31的内壁直径大于所述初次绕制的钢丝的外轮廓直径0.1mm-0.5mm。
可选的，所述直筒31的外壁直径小于具有初拉力的螺旋钢丝的内轮廓直径，且差值在0.2mm以内。
可选的，所述钢丝出口34的尺寸大于所述钢丝的截面尺寸，所述钢丝出口34的尺寸不大于0.5倍的钢丝直径。
本发明提供的制造初拉力弹簧的方法和装置，将芯棒上的钢丝逐圈释放形成弹簧，并在释放的过程中将旋向逆向，在这个过程中没有塑性变形，所以可以获得更大的初拉力，理论上保留下来的扭剪应力可以达到材料的屈服极限，整个制造过程只经历了钢丝绕制在芯棒上的一次塑性变形，钢丝不易出现裂纹；只需要控制钢丝的节距就可以实现对初拉力弹簧的性能的控制，与现有的加工方法相比，本发明提供的加工方法更加简单、控制更容易。
附图说明
图1是本发明提供的制造初拉力弹簧的装置的结构示意图一；
图2是本发明提供的制造初拉力弹簧的装置的结构示意图二；
图3是本发明提供的制造初拉力弹簧的过程示意图一；
图4是本发明提供的制造初拉力弹簧的过程示意图二；
图5是初次绕制的钢丝自由释放之后的状态示意图；
图6是本发明提供的具有初拉力的螺旋钢丝的状态示意图；
附图标记说明：
1—钢丝； 2—芯棒； 3—制造初拉力弹簧的装置；
31—直筒； 32—第一外挡片； 33—第二外挡片；
34—钢丝出口； 35—内挡片。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明提供的制造初拉力弹簧的方法及装置进行解释说明。
参照图1-4，本发明提供的利用钢丝回弹特性的制造初拉力弹簧的方法，包括：
钢丝1绕制在芯棒2上，利用制造初拉力弹簧的装置3将芯棒上的钢丝逐圈释放，并在释放的过程中将旋向改变，形成钢丝，在钢丝两端制作钩环，形成的弹簧具有初拉力，并可通过控制钢丝的节距t的大小来控制初拉力的大小，以及通过控制钢丝的节距t是否均匀来控制初拉力是否均匀，这个逐圈释放的过程相当于，以A点为相对静止点将B点沿弹簧轴向产生了L1(L1为假设初次绕制的钢丝直接释放形成弹簧的长度)加L(L为采用本发明提供的方法生成的弹簧的长度)的弹性变形，或以B点为相对静止点将A点沿弹簧轴向产生了L加L1的弹性变形，该弹性变形产生的弹力就表现为弹簧的初拉力。。
其中，采用的制造初拉力弹簧的装置3具有直筒31、第一外挡片32、第二外挡片33、钢丝出口34和内挡片35。
所述直筒31的内壁直径略大于钢丝的外轮廓直径，直筒31的外壁直径略小于钢丝的内轮廓直径，第一外挡片32和第二外挡片33的高度应足以挡住放开后的钢丝，且不影响装置3的旋转即可，钢丝出口34宽度略大于钢丝直径d，使钢丝能够顺利通过，内挡片35的半径略大于芯棒2的直径，并使钢丝不会从缝隙中滑出。
示例性的，制造初拉力弹簧的实施步骤具体包括：
第一步：准备钢丝1、芯棒2、装置3；
第二步：钢丝1绕在芯棒2上形成状态的钢丝，将钢丝的右端固定在芯棒2上；
第三步：将装置3套在芯棒2及钢丝的外面，带第一外挡片32和第二外挡片33的一端在左侧；
第四步：沿旋转方向C转动装置3，芯棒2不动，钢丝的左端从钢丝出口34缓缓放出，钢丝头到达第一外挡片32时引导钢丝在第一外挡片32的左侧，钢丝头到达第二外挡片33时引导钢丝在第二外挡片33的右侧，钢丝头再次到达第一外挡片32时引导钢丝在挡片32的右侧，继续引导钢丝头再次到达第二外挡片33时在第一圈钢丝的右侧，然后连续沿旋转方向C转动装置3直至钢丝全部释放为钢丝即可。
第五步：制作两端钩环、热处理、表面处理等直至零件交付。
可选的，所述钢丝1是冷拉钢丝。
可选的，所述钢丝是圈并圈的。
可选的，所述直筒31的内壁直径略大于钢丝的外轮廓直径，略大值的范围控制在0.1mm-0.5mm为宜。
可选的，所述直筒31的外壁直径略小于钢丝的内轮廓直径，略小值的范围控制在0.2mm以内为宜。当直筒31的厚度不足或计算出来为负数时，直筒31的外壁直径可以适当增大，但是直筒31的外壁直径不能超过钢丝的内轮廓直径加上钢丝的内轮廓直径与芯棒2的直径之差。
可选的，钢丝出口34宽度略大于钢丝截面尺寸，略大值控制在0.5mm以内为宜，且不能超过0.5倍钢丝直径。
可选的，内挡片35的直径略大于芯棒2的直径，略大值控制在0.5以内为宜，且不能让钢丝从间隙滑出。
可选的，在钢丝1绕在芯棒2上之后，直至沿旋转方向C转动装置3之前，这个时段内可以增加一次去应力处理，去应力的温度在200℃-500℃，具体温度与材料牌号有关。
可选的，如果钢丝的节距t是均匀的，那么钢丝的各圈的初拉力也是均匀的。
参照图5和图6，钢丝的初拉力大小在于：假设初次绕制的钢丝直接释放形成弹簧，弹簧的长度为L1，那么本发明的方法得到的弹簧的初拉力等于弹簧的刚度乘以L1加L之和的乘积。如果初次绕制的钢丝的节距t是变化的，那么钢丝的各圈的初拉力也是变化的。
可选的，所述第一外挡片32、第二外挡片33可以多于两个。
可选的，所述内挡片35的分布范围可以更大或更小，并且也可以是断续分布的形式。
可选的，所述将钢丝的右端固定在芯棒2上，可以用任意方式固定。
可选的，所述的左、右、旋转方向等特征都是在所举示例状态下的，根据实际情况做出的任何相应的变化，都在本发明的保护范围。
可选的，所述的方法中可以通过表面改性及使用润滑剂等手段减小各个接触部位的摩擦。
本发明提供的装置3将芯棒上的钢丝逐圈释放形成钢丝，并在释放的过程中将旋向逆向，在这个过程中没有塑性变形，所以可以获得更大的初拉力，理论上保留下来的扭剪应力可以达到材料的屈服极限。整个过程只经历了钢丝1绕制在芯棒2上的一次塑性变形，钢丝不易出现裂纹。只需要控制钢丝的节距t就可以实现对初拉力弹簧的性能的控制，与现有的加工方法相比，方法更加简单、控制更容易。

Claims (10)

1.一种制造初拉力弹簧的方法，其特征在于，采用制造初拉力弹簧的装置(3)，所述制造初拉力弹簧的装置(3)呈圆筒状；所述方法包括：
将未绕制的钢丝绕制在芯棒(2)上，得到初次绕制的钢丝，将初次绕制的钢丝的第一端固定在所述芯棒(2)上；
将所述制造初拉力弹簧的装置(3)套设在芯棒(2)外，从所述初次绕制的钢丝的第二端起，沿所述初次绕制的钢丝的旋向的相反方向转动所述制造初拉力弹簧的装置(3)，使得所述初次绕制的钢丝逐圈释放，得到套设在所述制造初拉力弹簧的装置(3)外侧的具有初拉力的螺旋钢丝；
在具有初拉力的螺旋钢丝的两端制作钩环，得到弹簧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将未绕制的钢丝绕制在芯棒(2)上，得到初次绕制的钢丝之后，所述方法还包括：
对所述初次绕制的钢丝进行去应力处理；
所述去应力处理过程中的温度根据所述钢丝材质确定，在200℃-500℃内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢丝是冷拉钢丝。
4.一种制造初拉力弹簧的装置(3)，其特征在于，所述制造初拉力弹簧的装置(3)呈圆筒状，包括：直筒(31)、第一外挡片(32)、第二外挡片(33)、钢丝出口(34)和内挡片(35)；其中，
所述直筒(31)用于套设在第一端固定在芯棒(2)上的初次绕制的钢丝的外侧；
所述第一外挡片(32)、所述第二外挡片(33)、所述钢丝出口(34)和内挡片(35)设置在直筒(31)的第一端，所述钢丝出口(34)用于伸出初次绕制的钢丝的第二端；
所述第一外挡片(32)和所述第二外挡片(33)分别对称设置在所述直筒(31)的两侧，所述第一外挡片(32)和所述第二外挡片(33)依次设置在所述初次绕制的钢丝的行程上，用于实现所述初次绕制的钢丝逐圈释放；
所述内挡片(35)呈圆弧状，用于限位所述初次绕制的钢丝。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述直筒(31)的第一端在所述第一外挡片(32)和所述第二外挡片(33)之间还设置有多个外挡片。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述内挡片(35)包括多个挡片，所述多个挡片呈半圆弧状布置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一外挡片(32)相比和所述第二外挡片(33)靠近所述直筒(31)的第二端设置，所述第一外挡片(32)和所述第二外挡片(33)的高度高于预设高度；
所述直筒(31)的外壁直径根据所述钢丝的回弹量确定。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述直筒(31)的内壁直径大于所述初次绕制的钢丝的外轮廓直径0.1mm-0.5mm。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述直筒(31)的外壁直径小于具有初拉力的螺旋钢丝的内轮廓直径，且差值在0.2mm以内。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述钢丝出口(34)的尺寸大于所述钢丝的截面尺寸，所述钢丝出口(34)的尺寸不大于0.5倍的钢丝直径。
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