Способ изготовления пружин с некруглым профилем витка

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 F 21/00, 35/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) л»п

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5031816/27 (22) 12.03.92 (46) 23,04,93, Бюл. N. 15 (71) Центр безотходной технологии

"СПРИНГ" (72) О.В, Соловьев, В.Н. Старов и С,С. Медведев (73) О.В. Соловьев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1266623, кл. В 21 F 35/00, 1986, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН С

НЕКРУГЛЫМ ПРОФИЛЕМ ВИТКА (57) Использование: для изготовления пружин с различной некруглой формой поперечного сечения витка пружины, Сущность

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

На фиг.1-5 представлены основные этапы изготовления пругжины; 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.3— схема силового воздействия на инструмент

1 с навитой заготовкой 2, помещенных на опору 4, оправку 3, внутри обоймы — прессформы 5; 6 — опора, через которую осуществляется силовое воздействие Q на витки пружины; на фиг.4 — процесс рассоединения инструмента и полученной после опрессовки пружины с плоским поперечным сечени„„Я2„„1811429 А3 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.

1 ем витка; на фиг.5 — пример конфигурации элементов и форма высокоэффективного инструмента 1 с полученной при опрессовке QQ пружины 2. и

На фиг.1 — 5 приняты следующие обозна- д чения: 0,» — наружный диаметр, D8 — внут- . р ренний диаметр пружины, а х Ь вЂ” сечение прямоугольного профиля пружины-инструмента; а1 х b> — сечение близкого к прямоугольному профилю лолученнои пружины;

R1, R2 — радиусы скруглений пружины.; t— шаг витков пружийы. (.д

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

1811429

55 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 проволока.

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 опрессовывать без обоймы, с ограничением лишь по внутреннему диаметру, т,е. оправке. Воздействие Q, прикладываемое через кольцо 6, осуществляют до тех пор, пока заготовка примет требуемую форму, т,е, прямоугольное сечение a> x Ьъ трапециевидное или форму витка, 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 О равномерно воздействует на заготовку, поэтому достигается стабильность процесса деформации в любом элементарном объеме А-А заго овки. На

"мягкий" объем с, фиг.3, 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

40 пружина-заготовка начинает растягиваться.

Между витками пружины-инструмента и опрессованной 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 пру>кину 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 пру>кину калибруют по величине шага, Затем проводят слесарные операции по формированию опорных витков, термообработку, заневоливание и другие стандартные операции. Пружина готова, Примеры реализации способа. Пру>кины-инструменты изготавливали из легированной стали. В данных опытах для пружин выбирались постоянными Оя = 20 мм, 08 = .=10 мм, а х Ь =- 3,5 х 5 мм, а число витков и было различное от" до 17. Пружины изготавливали также с различным шагом с =

=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 íà оправку проволоку помещали в пресс-форму, чтобы ограничить наружный диаметр пружины и избе>кать травматизма при воздействии 0 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 с, Вторая — плавное нарастание нагрузки достаточное для деформации круглой проволоки до заданных размеров (а х Ь ).

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, 1811429

Фи<.2

Установлено, что число витков кружины-инструмента также не влияет на разброс толщины проволоки прямоугольного сечения изготовленной пружины. В вышеприведенных примерах n = 8 виткам. При числе 5 витков 16 в идентичных условиях опрессовки допуск на размер не превышал + 0,025 мм.

Пружины, изготовленные предложенным способом, имеют высокую работоспо- 10 собность. Например, использование новых пружин в штампах позволило увеличить стойкость до 500-600 тыс. циклов беэ разрушения или ухудшения технологических параметров, При этом свободная длина 15 пружины Ho = 40 мм„0н = 18 мм, рабочее усилие 90 кг, рабочий ход 14 мм, поперечное сечение (а х Ь ) = 3,2 х 5,0 мм.

Работу с высокими показателями при стойкости 1 млн. циклов обеспечивают пру- 20 жины, изготовленные по предложенному способу, если их профиль подобен форме, приведенной на фиг.5; здесь R> = 3 ммЯ =

=5 мм.

Таким образом, пружины, изготовлен- 25 ные по предлагаемому способу, имеют высокую стабильность профиля в поперечном сечении витка проволоки, что обеспечивает хорошие эксплуатационные показатели пружины. 30

Формула. изобретения

1.Способ изготовления пружин с не. круглым профилем витка, включающий навивку заготовки из проволоки, формирование профиля пружины путем осевого сжа- 35 тия проволоки посредством опрессовки, растяжение изготовленной пружины, слесарную и термообработку, о т л и ч а ю щ и йс 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 пружинаинструмент 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 пружиныинструмента путем захвата ее за оставшийся недеформируемый конец заготовки, при этом после растяжения изготовленную пружину подвергают сжатию и калибровке.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что пружину-инструмент с оправкой и навитой проволокой размещают в прессформу, а затем осуществляют опрессовку заготовки

3.Способ по п.1, о т л и ч à ю шийся тем, что пружина-инструмент выполнена из проволоки с упрочняющим покрытием на рабочих поверхностях.

1811429

Фиа. 4. и в.

Составитель G. Соловьев

Редактор M. Кузнецова Теехред М. Моргентал Корректор M. Петрова

Заказ 1457 ТираМс Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101