制动器用截锥形螺旋弹簧设计与制造技术规范

----制动器用截锥形螺旋弹簧设计与制造技术规范(企业标准)1主题内容及适用范围本规范规定了本公司汽车制动器、助力器和各种泵类用冷卷圆截面截锥形螺旋弹簧(简称锥形弹簧)的设计与制造技术。本规范也适合于公司其它类型产品上所使用的锥形弹簧的设计与制造技2引用标准及文件①GB/T1805弹簧术语②GB/T1239.2冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件③GB/T4357④GB/T4358⑤YB(T)11⑥QC/T625碳素弹簧钢丝重要用途碳素弹簧钢丝弹簧用不锈钢丝汽车用涂镀层和化学处理⑦GB/T1239.5圆柱螺旋弹簧抽样检查⑧GB6458金属覆盖层中性盐雾试验3术语和定义截锥螺旋弹簧：呈截锥状的螺旋弹簧(以下简称为锥形弹簧)锥形弹簧的高度是指弹簧在无载荷时的高度。锥形弹簧的总圈数是指沿弹簧螺旋轴线两端间的螺旋圈数。锥形弹簧的有效圈数是指计算弹簧载荷时的圈数。锥形弹簧的支承圈是指端部用于支承或固定弹簧体的簧圈。锥形弹簧的小端尺寸是指锥形弹簧有效圈小端头的曲率半径(中半径)锥形弹簧的大端尺寸是指锥形弹簧有效圈大端头的曲率半径(中半径)锥形弹簧工作过程中承受的力称为工作负荷。锥形弹簧工作过程中出现的最大负荷称为工作极限负荷。锥形弹簧允许承载的最大负荷称为试验负荷。对应于弹簧材料屈服极限的负荷称为极限负荷。将热处理后(指最后一次回火处理后)的锥形弹簧压缩到工作极限负荷高度以下，极限负荷以上，连续多次短暂压缩，以达到稳定锥形弹簧几何尺寸为主要目的的一种工艺方法。----4设计按弹簧结构形式，锥形弹簧可以分为等节距截锥螺旋弹簧和等螺旋升角截锥螺旋弹簧两种。形成簧丝有效圈的螺旋线节距是一个常量的锥形弹簧。它的外形见下图。弹簧的有效圈螺旋线投影示意图AR1tR212.5它的弹簧丝轴线是一条空间螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支承面上的投影是一条阿基米德螺旋线，其数学表达式为:121R—弹簧丝小端头的曲率半径；1R—弹簧丝大端头的曲率半径；2θ—由弹簧丝小端头R处为起始点到该弹簧丝上任意一点之间所夹的角度(弧度)1n—弹簧的工作圈数。形成簧丝有效圈的螺旋线升角α是一个常量的锥形弹簧。它的外形结构如下图。αα--PPF--PPF它的弹簧丝轴线是一条空间螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支承面上的投影是一条对数螺旋线，其数学表达式为:R＝Remθ121R—弹簧丝小端头的曲率半径；1R—弹簧丝大端头的曲率半径；2θ—由弹簧丝小端头R处为起始点到该弹簧丝上任意一点之间所夹的角度(弧度)1n—弹簧的工作圈数。等节距截锥螺旋弹簧的计算公式见表1等等节距截锥螺旋弹簧(t＝常数)的计算公式节距压并时高度的负荷CCJ指数RiH0αtdHbcJZFJKC21i121i2210——t＝(H-d)/n001212b21c2021J1021NZ2121J012nJ02112nRnCC12C2CJ2CK＝4C-1/4C-3+0.615/CJ2Cmmmmc02J01C＝2R/dJ21bPa——N等螺旋升角截锥形弹簧的计算公式见表2--H--H等螺旋升角截等螺旋升角截锥螺旋弹簧(α＝常数)21代号单位计算公式Rii121HmmH＝LSinα000αradα＝αrcSin(H/L)00tmm——L0mm021n21P2mmH＝dcP0221JP0121ZP21FJJP2C1022C21CCJ22C＝4C-1/4C-3+0.615/CJ2C节距全压并时的极限负荷PP的C在P＜P≤P阶CJ指数bbC＝2R/dJNmPaKCNPPFJZc5技术要求锥形弹簧应该按照经规定的程序批准的产品图样及技术文件制造，并符合以下规定的要求。级可以根据需要分别独立选定。))NP锥形螺旋弹簧的特性线：弹簧承载后，在簧圈接触前，特性线为线性型，当负荷逐渐增加时，弹簧圈从大端开始逐渐接触，有效圈随之相应减少，弹簧刚度也渐渐增大，直到弹簧圈完----锥形弹簧的刚度为变值，其圆锥角θ越大，弹簧的自频率的变化率越高，对于缓和或消除共振弹簧的θ角可以大到使弹簧大端半径R与小端半径R的差即(R-R)≥nd。2121(这样还可以防止产品工作时出现簧圈相互压并或摩擦)33P2P1P≤3~10≤3~10≤3~10弹簧特性的极限偏差也可以根据需要不对称使用，其公差值不变。锥形弹簧大端头曲率半径的极限偏差按表4的规定。极限偏差必要时可以不对称使用，其公差28~152R10.025R238~15R10.03R2≤4~8.015R10.020R218~150.015R10.020R2≤4~8R10.025R215~22R10.025R2≤4~8R10.015R215~22R10.05R215~2210.03R2锥形弹簧的自由高度的极限偏差按表5的规定。极限偏差必要时可以不对称使用，其公差值不变。当弹簧有特性要求时，自由高度作为参考。过磨削的锥形弹簧，在自由状态时，弹簧轴心线对两端面的垂直度按表5的规定。精度等级123旋绕比≤4~88~1515~22≤4~88~1515~22≤4~88~1515~22自由高度±±±±±±±±±极限偏差0.01H0.015H0.020.02H0.03H0.04H0.03H0.04H0.06H00000000最小最小H最小最小最小最小最小最小0±1.00.08H(4。31′)00.02H(1。26′)00.05H(2。52′)0----偏差按表6的规定，当弹簧有特性要求时，总圈数偏差可以适当放宽。极极限偏差(圈)1＞10~20＞20~50等节距锥形弹簧的节距供设计和制造时参考，一般不作为验收依据。等螺旋升角锥形弹簧的螺旋升角供设计和制造时参考，一般不作为验收依据。锥形弹簧支承圈的结构可以按照需要设计成与有效圈端头并紧的等直径的圆圈，或者不并紧的(1)材料直径≤1.5mm时，大、小两端圈的结构可以采用图1和图3的形式。(2)材料直径＞1.5mm时，并且为了防止工作时因弹簧圈相互摩擦而发出异响声，大、小两(3)根据产品要求，支承圈的结构也可以有其它的形式。----簧圈两端头并紧并磨平的锥形弹簧，支承圈磨平部分应大于或等于3/4圈，其粗糙度不大于锥形弹簧表面应该光滑，在加工过程中不允许表面发生锈蚀、裂纹、起刺等缺陷，但允许表面(1)锥形弹簧可以采用表7规定的材料，必要时也可选择其它材料。材料质量应符合相应材料标a推荐使用工作温度(℃)1GB/T4357弹簧钢丝78000~81500-40~1202GB/T4358重要用途弹簧钢丝80000~82000-40~1203YB(T)11弹簧用不锈钢丝71500~73000-250~300(2)材料必须有材料制造厂的检验质量证明书，材料进厂后必须按标准经过相应的“力学性能”、“工艺性能”和“表面质量”复核检验后才能使用。6制造经冷成形的锥形弹簧应进行消应力回火处理，消应力回火处理在专门的弹簧连续式回火炉中进行，表8常用弹簧材料消除应力回火的规范12冷拉1Cr18Ni9CrNi10CrNi10钢丝0Cr17Ni8AIin16~2020~3025~4030~5030~60回火温度(℃)240~280260~280270~300320~380360~420直径(mm)2~4＞4~61~61~6保温时间可以根据弹簧钢丝的直径和装炉数量适当调整回火处理一般在弹簧绕制和校正完成后进行一次。也可以在弹簧绕制后和校正处理后分别进行进行两次，其中第二次回火处理的温度可以低于第一次回火处理温度的10℃~20℃，保温时间相应减少6~20分钟。为了防止弹簧非正常变形，回火时弹簧在回火炉中的堆积厚度为3~8厘米。回火处理后弹簧的表面硬度不作考核。需要进行表面处理的锥形弹簧，应该在图纸上注明表面处理的方式，根据需要表面处理有氧化处理；磷化处理；镀锌处理或镀镉处理等。表面处理按照QC/T625标准的相关规定进行。锥形弹簧的表面镀锌层或镀镉层的厚度为8μm~12μm。为了提高镀层的防腐蚀性能，在镀锌或镀镉后要进行钝化处理。为了防止弹簧产生氢脆，镀锌或镀镉后必须及时(在24小时内)进行除氢处理，----根据产品需要，可以在技术要求中对锥形弹簧提出下列要求：σ时