弹簧制造工艺

第5课：弹簧结构分析与制造工艺(第4章：弹簧制造过程)2014-8-3，上海讲座第一节：概述:弹簧在电气产品中的应用家用电器中常用的弹簧包括：:螺旋弹簧：(1:压缩弹簧；2:全弹簧；3:扭转弹簧；4:黄色1:压缩弹簧：在交流直接接触器中经常使用压缩弹簧。主要是接触压缩弹簧和芯反力弹簧。以下特性：仪器的负载特性(机械特性)是仪器的重要特性之一。作用于电枢的机械力和电枢行程关系特性p或f=机械特性，也称为反作用力特性。由弹性元件(螺旋弹簧和簧片)组成。弹簧构成电磁装置的机械特性(反作用力特性)，如图所示：图1电气机械特性(反作用力特性)该特性是由作用于电枢的机械力和作用于触点的压力组合而成的特性。在断路器中，接触还使用压缩弹簧，如下所示：cdAb接触弹簧移动触点圆弧角度转轴静态接触2:拉伸弹簧通常在断路器四连杆机构中使用的拉伸弹簧：直流接触器中的电枢反力弹簧是拉伸弹簧。3:扭转弹簧：用于跳闸的扭转弹簧。4:黄色：在继电器中广泛使用。鉴于上述，弹簧成为我们电的一个很重要的部件。其质量直接影响我们各种家电的性能。:弹簧的基本性能弹簧的基本性能是在载荷下生成变形，卸载时释放能量以恢复原型。载荷变形过程遵循一定的规律。1:弹簧的特性线：此特性是载荷P(M)和变形F(j)之间的关系曲线成为弹簧的特性线，如图4-1所示。弹簧的特性线通常有三种类型：直线。渐进类型；减少型。某些弹簧的性质线是上述两个或三个组合(图4-2)，称为组合类型性质线。压缩弹簧的特性线(图4-2a)在载荷开始时变锥，变形在整个工作区的30%到70%时变成直线，在最后的30%时变锥。载荷是直线，在一定程度上锥化，如圆锥弹簧的特征线(图4-2c)所示。蝶形弹簧的性质线(图4-2b)以推拔开始，以推拔开始，整个性质线以s形显示。图4-2d是两个不同高度压缩弹簧组合的特性线，其中只有一个弹簧负载，在一定程度上负载后，第二个弹簧也开始负载，特性线成为两个弹簧的特性线，从而改变了斜率。拉伸弹簧的特性线基本上是直线，因此广泛用于电气零部件和计量器具。图2组合功能a)压缩弹簧特性曲线，b)碟形弹簧特性c)圆锥弹簧特性d)两条压缩弹簧部件特性曲线弹簧刚度(有两种表达方法)弹簧的负载p与变形f的比率，即产生单位变形所需的负载称为弹簧刚性。压缩弹簧和拉伸弹簧的刚度为(4-1a)中间 压缩和拉伸弹簧刚度()；弹簧的负载力(n)；弹簧变形量(mm)。扭转弹簧的刚性为(4-2a)风格 扭转弹簧的刚性()；扭转弹簧的扭矩()；J 扭转弹簧的扭转角度。特性线是随着载荷的增加而增加刚度的渐进弹簧。刚度随载荷的增加而减小的还原弹簧。对于直弹簧，载荷更改时刚度不会更改或：(4-1b)(4-2b)因此，对于具有直线特性线的弹簧，刚度也称为弹簧常数。弹簧的特性线是弹簧设计和选择类型的重要向导。设计弹簧时，可以使用分析计算和实验方法查找特性线。但是，即使在最精确的计算中，结果和实际数值也总是略有不同。设计弹簧时必须反复测试尺寸和参数，以达到理想结果，因为制造时弹簧的工艺差异不可避免，并且使用的材料配置不是绝对均匀的。:弹簧分类弹簧的类型很多，分类方法也多种多样，根据其形状和结构，可以分为以下类型：1:圆柱螺旋弹簧这些弹簧大多数是用圆形截面材料制造的，但是如果在相同的空间条件下需要更大的刚度，则可以选择矩形截面材料。这个方案大致可分为三种类型。(1):圆柱螺旋压缩弹簧(图4-3)该弹簧结构简单，制造方便，特性接近直线型，刚度值更稳定(在电器产品中)，使用最广泛，简单称为压缩弹簧。(2):圆柱螺旋拉伸弹簧(图4-4)此弹簧性能和特性与压缩弹簧相同。具有特性线为直线的拉伸载荷很重要。由于初始应力和无初始应力之间的差异，特性线的起点不同。大部分是用圆形截面材料制作的，简称拉伸弹簧。(3):圆柱螺旋扭转弹簧(图4-5)此弹簧主要在扭矩的作用下，在压缩、储能和旋转系统中，当特性线为直线时使用。大部分是用圆形截面材料制作的，简称扭转弹簧。2.还原螺旋弹簧包括推拔、双推拔弹簧和不规则可变直径弹簧(套用较少)。(1):圆锥螺旋弹簧(图4-6)这种弹簧的特点是稳定性好，结构紧凑。特性线开始变直，随着载荷的增加逐渐变锥，有助于缓解冲击和共振。(2):的凸面和中间凹面弹簧(即双锥弹簧) (图4-7)这些弹簧的性质与圆锥弹簧相同。在某些情况下，可以使用中间凸面弹簧代替锥形弹簧。中凹弹簧主要用作坐垫和床垫。33:悬臂薄板弹簧这种弹簧由薄板材材料制成，具有多种结构。主要用于仪表和继电器电气部件。还包括空气弹簧、液压弹簧、橡胶弹簧、弹性接触和扭杆弹簧。第2部分：弹簧材料:弹簧性能对材料要求的弹簧主要在动态载荷下工作，需要冲击韧性和塑性以及具有高拉伸强度极限、屈服极限、弹性极限和疲劳极限的材料。特殊条件下还需要耐热、防腐、导电、防磁、耐低温等特性。金属材料在高温下长期负载，其内部组织结构也会发生多种变形。因此，在高温条件下工作的弹簧在其材料中必须具有足够的热稳定性能量。在低温下，普通金属材料的拉伸极限和弹性极限随温度的降低而增加，冲击韧性和塑性的减少，使其变冷，变脆。在低温下工作的弹簧应选择具有稳定低温性能和良好低温韧性的材料。在腐蚀介质中工作的弹簧，如果其表面受腐蚀介质的影响而损坏，其疲劳寿命将大大降低，因此材料需要很强的防腐能力。电器的弹簧需要导电、磁阻和一定的弹性。此外，弹簧材料必须具有良好的加工技术。冷轧(轧制)材料必须具有均匀的强度和塑性，以便于成型。热成型弹簧材料在热状态下容易成型，不易脱碳，脆性好，热敏感度低。:通常使用弹簧材料的性能和用途根据新的国家标准(GB 1239-89 _中列出)，弹簧材料的种类可以分为四大类。碳弹簧线、合金弹簧线、弹簧用不锈钢线和青铜线。根据递送状态，金属弹簧材料也可以分为两大类。一种类型是材料制造过程中的强化加工线(线)材料和条带，通常称为硬状态。此材料在弹簧成型后无需淬火，只需进行回火处理即可消除内部应力。电器用的弹簧材料主要是这类。其他种类是在成为热轧材料和材料后以退火或高温状态供应的线材或带材。此材料在弹簧成型后需要淬火、回火处理。合金线材、成型线材和马氏体不锈钢线材等。各种弹簧材料的性能和用途如下所述。1:碳弹簧钢丝碳弹簧钢丝、钢琴钢丝、阀门有四个品种，即用油回火的碳弹簧钢丝和油淬火回火的碳弹簧钢丝。这种材料在40 120下正常工作，特点是强度高、性能好、价格低、生产加工方便，但需要淬透性、不良的防腐性能、表面电镀或蓝色处理。适合制造小型弹簧，广泛应用于电气、仪表和机器。碳弹簧钢丝GB4357-84(对应于原始标准的第II组，第III组)根据用途分为3组。集a用于普通弹簧b组用于低应力弹簧，例如手动按钮等。c组用于高应力弹簧，例如接触器、继电器等电气产品中的各种弹簧。钢琴丝GB4358-84(相当于原始标准的碳弹簧线I组，IIa组)该线用于不经过热处理或制造低温回火专用弹簧，在低压电器元件中应用最广。电线可以根据用途分为三组。G1组用于各种重要目的弹簧G2组用于各种高应力弹簧，例如低压电气零件的接触弹簧、反作用力弹簧等。f组用于阀弹簧。f组钢丝微结构必须是烧结体和托特体，并允许少量铁氧体。直径通常在f 2.0-6.0mm之间。阀油调质碳弹簧钢丝GB4359-84。与原始标准的重要用途弹簧线材相同。此材料用于创建内燃机气门弹簧和其他类似条件下使用的弹簧。油调质碳弹簧钢丝GB4360-84，此材料适用于普通机械弹簧，是在电气产品中不重要的情况下才使用的弹簧。2。合金弹簧钢丝此材料在钢中加入硅和锰，以提高强度、淬透性和回火稳定性。主要性能特点是高强度，抗冲击。适合制造高负载和高冲击频率的各种重要弹簧。合金弹簧钢丝主要有三种类型：si-mn合金弹簧钢丝、铬硅合金弹簧钢丝和铬钒合金弹簧钢丝。3:弹簧用不锈钢线材弹簧不锈钢丝可分为三类。6mm以下的钢丝直径通常是奥氏体不锈钢，大直径是马氏体和沉淀硬化不锈钢。根据冶金标准YB(T)11-83，线材根据等级和抗拉强度分为三个群组：a、b、c。您可以根据使用要求进行选择。1Cr18Ni9和0Cr19Ni10属于奥氏体不锈钢。这两种材料具有良好的耐腐蚀性，耐高低温，可以在300 以下工作。其强度取决于冷轧时的损耗率，损耗率越大，强度越高。由于这些特性，在低压电器及仪表中得到了广泛应用。但是，由于处理性能下降，材料必须在工厂表面应用一层润滑涂层。一般涂上树脂或镀镍以提高感冒性能。使用裸线的话，缠绕的时候要把肥皂等加进润滑剂。否则很难成型。0Cr17Ni8Al钢属于超高强度沉淀硬化不锈钢。具有足够的韧性，能承受高强度和高应力。这种钢在奥氏体状态下可加工性好，耐高温，耐腐蚀性强，可冷成型。但是由于贵金属元素更多，热处理工艺复杂，价格昂贵，所以一般常用在武器上。4。青铜线国家标准大致分为硅青铜、锡青铜、铍青铜三种类型。他们的共同特点是强度和弹性优秀，不磁性，导电性能好，耐磨性好，耐磨损性好，耐腐蚀性好，耐低温。硅青铜线材GB3123-82。硅青铜线具有弹性、强度、耐磨性、磁性，价格低廉，在弹簧制造中被广泛采用。但是，该材料也存在不足，QSi3-1有应力腐蚀破裂的倾向，冷成型后长期保存会导致自身开裂。因此，弹簧冷成型后要以170 220的低温回火消除应力裂纹倾向，略微提高合金特性。锡青铜线GB3124-82。锡青铜线具有高机械性能和减少磨损的特性。对过热和气体的敏感度低，冲击时不产生火花，耐低温耐受度好，耐碱性、导电、可焊性好。但是在氯和酸溶液环境下，耐腐蚀性较低。锡含量高的材料塑性低，弹簧成型困难。旋转相对较小的弹簧时，最好使用锡含量较低的钢丝。此材料适用于仪表弹簧制造，使用温度不得超过120 。铍青铜线GB3124-82。铍青铜线具有优良的物理、化学、技术和机械特性。强度、硬度、弹性、耐磨性、耐热性、抗冻性和疲劳强度都很高。此外，良好的导电、导热、非磁性、冲击时不会产生火花，在大气、海水和淡水中具有高耐蚀性。经过钠盐钝化，耐蚀性加倍，低温下没有脆性。但是铍具有毒性，生产工艺复杂，价格昂贵，使用受到限制。主要用于多种重要用途的弹簧。继电器，精密仪器和负载变化幅度大的弹性元件。此材质常用的型号QBe2。此外，片状弹簧材料为条状，低压电器和继电器使用片状洒水头。第iii节：弹簧的结构型式和参数一：压缩弹簧圆柱螺旋压缩弹簧应用广泛，因为生产容易，工艺简单。这个弹簧大部分是用花园单面材料做的。但是，为了提高其刚度，有时在特定条件下采用矩形截面材料。还有其他类型。1:压缩弹簧的末端结构压缩弹簧末端结构样式更多，并根据条件自行设计。常用的类型有三种：请参阅表4-1。2:弹簧直径弹簧的中间直径是弹簧的公称尺寸，是每个参数计算的基础。生产和设计时要严格控制外径的偏差，其偏差可以在国家标准中发现。弹簧两端固定时，如果在自由长度处挤压，直径的增量值为：=0.05 (4-3a)两端和支撑座之间可以自由旋转，比较摩擦力时，直径的增加如下。=0.1样式，弹簧中径(mm)；弹簧节距(mm)；弹簧材料直径(mm)。:弹簧的旋转比，弹簧中间直径与材料直径的比率，称为弹簧的旋转比，即弹簧指数。也就是说=(4-4)表4-2 (8-38)弹簧指数的参考值线材直径d(mm)0.2至0.40.5-11.1-2.22.5-67-1616-50弹簧旋转系数7-145-125-104-94-84-63:弹簧的圈数2=类型，弹簧有效圈数；弹簧的总圈数；弹簧的支撑线圈数。4