Технология изготовления пружин сжатия

Содержание

Технология изготовления пружин сжатия

Технология изготовления пружин сжатия

При изготовлении витых пружин могут использоваться различные способы, одним из которых является холодная навивка. В холодном состоянии навивка пружин осуществляется на специальных пружинонавивочных станках-автоматах ЧПУ, вручную или на токарных станках с использованием специальных приспособлений.

Технологическая гибка проволоки на пружинонавивочных автоматах предполагает обязательную навивку опытных образцов с последующей их обработкой (механической, слесарной, термической). В процессе работы проверяется соответствие образца чертежным требованиям. В зависимости от полученных результатов проводится коррекция последующего производства.

Навивка пружин без закалки, но с последующим низкотемпературным отпуском

Такой обработке подвергаются все пружины, навитые из закалённой (в том числе патентированной) проволоки, имеющей временное сопротивление разрыву σв свыше 100 кгс/мм2.

Технология холодной навивки должна обеспечивать пружине следующие параметры:

  • внутренний, наружный, средний диаметры
  • количество общих и рабочих витков
  • определенный шаг
  • высоту с учетом последующей обработки
  • конфигурацию зацепов

Кроме того, для пружин сжатия важным фактором является правильность поджатия опорных витков, для пружин растяжения – обеспечение дополнительных технологических витков для формирования зацепов.

После холодной навивки пружины, в зависимости от назначения, подлежат определенной механической обработке в зависимости от требований чертежа. Для пружин сжатия предполагается торцовка на специальных торцешлифовочных автоматах при помощи абразивных кругов с различной зернистостью.

Пружины кручения изготавливаются любой конфигурации в соответствии с требованиями чертежей на автоматах с ЧПУ. По окончанию навивки пружины отправляются на термообработку, которая производится в электрических печах.

С помощью низкотемпературного отпуска происходит снятие внутренних напряжений материала пружины и придание ей постоянных пружинящих свойств.

По окончанию термообработки пружины подлежат испытаниям и прохождению контроля ОТК.

Навивка пружин с закалкой и отпуском

Такой обработке подвергаются пружины с особыми требованиями, навитые из конструкционных легированных сталей диаметром проволоки 3 мм и более, имеющей временное сопротивление разрыву σв менее 100 кгс/мм2.

При навивке пружин с закалкой и отпуском процесс происходит аналогично предыдущему с разницей в том, что после процедуры навивки пружины подвергаются закалке с последующим отпуском.

Далее выполняется механическая обработка в соответствии с требованиями чертежей.

При этом под закалкой подразумевается нагрев изделий и их выдержка с соблюдением определенного температурного режима, а также их последующее резкое охлаждение в холодной среде (воде, масле, солевом растворе и пр.).

Процесс отпуска предполагает нагрев и выдержку навитых пружин при определенной температуре для придания им технологических параметров в соответствии с требованиями чертежа (например, определённой твёрдости, HRC).

По требованию заказчиков для пружин может производиться торцовка, осадка, дробеструйная обработка, галтовка, снятие фасок, покрытие поверхности антикоррозийным покрытием и пр.

Источник: http://dspring.ru/informatsiya/stati/tekhnologiya-kholodnoj-navii-pruzhin

Как сделать пружину из проволоки

Пружины – упругие элементы конструкций, служащие для накопления или рассеяния механической энергии. Они окружают нас со всех сторон — под клавишами клавиатуры компьютера, в подвеске автомобиля и в подъемном механизме дивана. Наиболее распространены витые пружины сжатия. Существует несколько способов сделать их.

Как сделать пружину

Витые пружины сжатия

Упругие элементы могут иметь различные пространственные формы. Исторически первыми пружинами освоенными человеком, были листовые.  Их и сегодня можно видеть — это рессоры у большегрузных грузовиков. С развитием технологий люди научились изготавливать более компактные витые пружины, работающие на сжатие. Кроме них, используются и пространственные упругие элементы.

Витые пружины

Особенности конструкции

Такие пружины при работе принимают нагрузку вдоль своей оси. В начальном положении между их витками существуют просветы.

Приложенная внешняя сила деформирует пружину, длина ее уменьшается до тех пор, пока витки не соприкоснуться. С этого момента пружина представляет собой абсолютно жесткое тело.

По мере уменьшения внешнего усилия форма изделия начинается возвращаться к первоначальной вплоть до полного восстановления при исчезновении нагрузки.

Основными характеристиками, описывающими геометрию детали, считают:

  • Диаметр прутка, из которого навита пружина.
  • Число витков.
  • Навивочный шаг.
  • Внешний диаметр детали.

Внешняя форма может отличаться от цилиндрической и представлять собой одну из фигур вращения: конус, бочку (эллипсоид) и другие

Шаг навивки бывает постоянный и переменный. Направление навивки – по часовой стрелке и против нее.

Читайте также  Механический дровокол своими руками подробности изготовления

Устройство пружины

Сечение витков бывает круглым, плоским, квадратным и др.

Концы витков стачиваются до плоской формы.

Шире других используются цилиндрические винтовые пружины постоянного внешнего диаметра и постоянного шага. Они применяются в таких областях, как

  • Машиностроение.
  • Приборостроение.
  • Транспортные средства.
  • Добыча полезных ископаемых промышленность.
  • Бытовая техника .

Источник: https://steelfactoryrus.com/tehnologiya-izgotovleniya-pruzhin-szhatiya/

Технология изготовления пружин и требования к ним

Технология изготовления пружин сжатия

Технология изготовления пружин играет важную роль и имеет большое значение для их беспроблемной долгосрочной эксплуатации. Упругие элементы – это высокотехнологичные изделия, требующие наличия квалификации и опыта от инженеров-конструкторов и технологов, а также хорошего парка оборудования на предприятии-производителе.

От того, насколько правильными были расчеты пружины, подбор материала с учетом требуемых характеристик и особенностей ее применения, а также используемые технологии и точность изготовления, зависит работа целого агрегата, где эта деталь будет комплектующей.

Витые пружины сжатия: особенности конструкции и эксплуатации

Данный тип пружин в процессе эксплуатации воспринимает нагрузки, прилагаемые в продольно-осевом направлении. Пружины сжатия изначально имеют просветы между витками, приложение внешней силы приводит к деформации, характеризующейся уменьшением длины изделия, и ограничивается тем моментом, когда витки соприкасаются. При отмене воздействия пружина должна восстановить свою форму и геометрические размеры, какими они были до приложения нагрузки.

Основными размерами, определяющими вид отдельной детали, являются:

  • — Диаметр проволоки (прутков).
  • — Количество витков.
  • — Шаг навивки.
  • — Диаметр изделия.

Наиболее распространенными являются цилиндрические винтовые пружины сжатия, у которых диаметр изделия одинаков по всей длине. Эти детали широко используются в разных отраслях промышленности: приборо- и машиностроении, горношахтной отрасли, газонефтедобыче, других.

Вообще же пружины сжатия могут иметь не только цилиндрическую форму, но и конусную, бочкообразную, более сложную. Шаг витков может быть постоянный и переменный, а навивка – по или против направления движения часовой стрелки.

Это вносит особенности в общепринятую технологию их изготовления.

Требования к пружинам

Чтобы выполнять свою работу эффективно и правильно, эти элементы должны обладать хорошей прочностью, пластичностью, упругостью, выносливостью и релаксационной стойкостью.

Достижение этих качеств возможно при соблюдении многих факторов, в том числе:

  • — Правильном выборе материала.
  • — Грамотно проведенных расчетах.
  • — Соблюдении технологии изготовления.

Качественные пружины должны соответствовать требованиям ГОСТ и техническому заданию конкретного заказчика.

Согласно стандарту предусмотрены три группы точности по контролируемым деформациям:

  • — С допускаемым отклонениями до 5% (+/-).
  • — До 10%.
  • — До 20%.

В соответствии с этим определены три группы точности по геометрическим параметрам.

Важное требование к этим деталям – чистота поверхности, здесь не допускаются царапины и другие дефекты, так как они приводят к снижению прочности и надежности.

Требования к материалу

Пружины для работы в определенных условиях выбираются по типоразмерам с учетом характера и величины нагрузок, характерных для условий эксплуатации. Надежность работы этих деталей определяется многими факторами, в том числе – качеством и структурным состоянием металла/сплава после термической обработки, наличием остаточных внутренних напряжений. Кроме того, важно металлургическое качество стали/ сплава. Так что долговечная беспроблемная эксплуатация начинается с выбора материала с определенным комплексом свойств.

Винтовые пружины сжатия в зависимости от размеров, выполняемой работы и других факторов изготавливаются из различных сталей/сплавов, в том числе из конструкционных рессорно-пружинных, нержавеющих, других.

Наиболее широко используемыми материалами можно назвать сталь 60С2А ГОСТ 14959-79, а также 50ХФА, 51ХФА, 60С2ХФА и аналогичные сплавы. Из нержавеющих самое широкое применение находит сталь 12Х18Н10Т.

Особенности технологии

В зависимости от предусмотренного назначения таких деталей и их спецификации уместно говорить об особенностях технологии их производства. Изготовление изделий из материалов, имеющих круглое сечение, может быть выполнено путем холодной или горячей навивки. Первым способом обычно изготавливают мелкие/средние пружины (из проволоки до 8 мм в диаметре), а вторым – крупные.

Кроме того, различие обуславливается применение различных видов термической обработки, что связано с необходимостью придать изделиям определенные характеристики.

Технология холодной навивки пружин без закалки

Навивка заготовок выполняется из проволоки, которая производителем заранее была подвергнута патентированию. Этот процесс представляет собой нагрев до температуры, превышающей интервал превращений, что отлично подготавливает материал для последующей холодной пластической деформации.

В сформированных навивкой заготовках обеспечиваются соответствие таких обязательных параметров, как:

  • Диаметр (этот параметр может быть внутренним, средним или наружным).
  • Количество предусмотренных витков (рабочих и общих).
  • Шаг и размер по высоте изготавливаемой детали (учитываются изменения, возможные в результате последующей обработки).
  • Правильность выполнения поджатия крайних витков.

Следующий этап – механическая отделка (торцевание), в процессе которой концевые витки (нерабочие) обрабатываются до образования поверхности, перпендикулярной оси. После этого производится термическая обработка – в данном случае – только низкотемпературный отпуск.

Это придает постоянные упругие свойства и нивелирует созданные при навивке напряжения. Важный технологический момент – правильно определить температуру и время воздействия, ориентируясь на диаметр выбранного материала и требования стандартов.

Если по требованиям эксплуатации предусмотрено антикоррозионное покрытие, его нанесение становится последним этапом производства таких деталей. Только в том случае, если применялась гальваника, детали прогреваются для обезводороживания.

Технология холодной навивки пружин с закалкой и отпуском

Отличие данной технологии от описанной ранее начинается только на этапе термической обработки. Предыдущие действия: навивка и необходимая механическая обработка, выполняются точно так же.

Первым этапом термической обработки выполняется закалка: нагрев до определенной температуры (в зависимости от используемого материала), выдержка детали в течении указанного времени и принудительное (быстрое) охлаждение специальной среде, в основном в масле (иногда в воде, солевом растворе, других). Важно: для нагрева пружин под закалку их располагают горизонтально во избежание просадки под собственным весом.

Завершается термообработка отпуском – прогревом до сравнительно небольшой температуры и выдержкой строго определенное время для придания необходимых качеств.

После этого производится контроль таких параметров, как твердость, правильность сжатия/восстановления. Если предусмотрено технологией изготовления конкретной детали – применяется очистка пескоструем, упрочнение дробью, нанесение предотвращающего коррозию защитного покрытия.

Технология горячей навивки пружин с закалкой и отпуском

Горячая навивка подразумевает предварительный прогрев материала в электрической или газовой печи (возможный вариант – применение токов высокой частоты).

Подготовленная таким образом заготовка подвергается навивке согласно требованиям техзадания, разводке, а также торцовке и доводке геометрических значений с помощью инструментов. После этого деталь подается на закалку, параметры которой определяются используемым материалом, а потом – на отпуск.

По окончании термообработки производится контроль параметров и, если это необходимо, обжатие, заневоливание, другие дополнительные операции и обработка поверхности. Завершается процесс производства окрашиванием и сушкой.

Используемое оборудование и оснастка

Для изготовления пружин требуется различное оборудование, которое лучше всего соответствует требованиям каждого шага технологического процесса.

Навивка осуществляется или на специальных пружинонавивочных станках, или на переоборудованном для этих целей токарном оборудовании. Возможно также использование ручной оснастки или специализированных полуавтоматов. Дальнейшая обработка – механическая – осуществляется торцешлифовальными станками, а термическая – в закалочных и отпускных печах. Важно: для предотвращения коробления при термообработке используются специальные оправки. Для деталей небольшого размера они применяются при отпуске, а большие проходят закалку на оправке.

Контроль качества также проводится на специальном, предназначенном именно для этого процесса оборудовании.

Источник: https://kurskmk.com/articles/texnologiya-izgotovleniya-pruzhin-i-trebovaniya-k-nim/

Разработка технологического процесса изготовления пружины сжатия

Технология изготовления пружин сжатия

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

  • ОГЛАВЛЕНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • 1.АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
    • 2. РАСЧЕТ СУММАРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ УПРУГОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
    • 3. РАЗРАБОТКА МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИНЫ
    • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
    • fВВЕДЕНИЕ
    • Пружины сжатия наиболее распространены в приборостроении в связи с простотой конструкции и возможностью получения наибольшего упругого перемещения при минимальных габаритных размерах.
    • Цилиндрические винтовые пружины сжатия получили наибольшее распространение, так как их форма сочетается с формой валиков, стаканов и других тел вращения. Такие пружины являются измерительными и работают в качестве чувствительных элементов датчиков линейных ускорений, датчиков давлений и других приборов. Особенность измерительных пружин состоит в том, что они работают в значительном диапазоне упругих перемещений.
    • Цель работы: разработка технологического процесса изготовления пружины первого класса точности, с использованием материала второй группы.
    • f1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
    • Темой курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления упругого элемента — пружины сжатия первого класса точности из материала второй группы.
    • Исходя из условий технического задания выберем материал второй группы — углеродистая сталь марки 51ХФА по ГОСТ 14959-79. В качестве заготовки берем проволоку диаметром 1.1 мм для пружин холодно навиваемых, второго класса точности: 51ХФА-2- 1.1 по ГОСТ 9389-75.
    • Для выбранного материала необходима термообработка: закалка при 850 °С, охлаждение в масле, отпуск при 380 °С в течении 30 мин., с целью получения упругих свойств.
    • Климатическое исполнение — умеренно-холодное, категория размещения атмосфера, нужно защитить упругий элемент от коррозии и других вредных воздействий окружающей среды путем нанесения защитного покрытия.
    • Производство пружин согласно условиям задания — мелкосерийное, поэтому в технологическом процессе используют универсальное оборудование, приспособление и оснастку.

Оснастка: микрометр рычажный МВП с ценой деления 0.005 мм, лупа 5-кратного увеличения

2) Навивка: может быть осуществлена на оправке соответствующего диаметра или на автоматах. Витые цилиндрические пружины навиваются на оправках в холодном состоянии при небольшом объеме производства. Навивка производится на изношенных специально приспособленных станках токарного типа с вращающейся оправкой.

При навивке пружин в холодном состоянии диаметр оправки следует выбирать равным, примерно 0,8 — 0,95 внутреннего диаметра пружины в зависимости от свойств проволоки.

Уменьшать диаметр оправки следует потому, что после снятия усилия натяжения проволоки, необходимого при навивке, диаметр пружины увеличивается вследствие других свойств материала. [4]

Читайте также  Изготовление форм для литья грузил из свинца

Оборудование: токарный станок;

Оснастка: оправка, специальное приспособление для поджатия витков.

3) Разрезка на отдельные пружины: навитые на оправке длинные спирали разрезаются на отдельные заготовки. В мелкосерийном производстве это иногда еще делается вручную молотком и зубилом. Более производительным и целесообразным способом является разрубка заготовок штампом на прессе. [4]

Оборудование: молоток и зубило;

4) Шлифование торцов: Концевые нерабочие витки пружин, работающие на сжатие, шлифуются с торцов для образования поверхностей, перпендикулярных оси пружины. При небольшом объеме производства пружин каждая пружина шлифуется на абразивно-заточном станке в две установки, при этом шлифуемые торцы пружины прижимаются к цилиндрической поверхности абразивного круга. Пружины вставляются по одной и шлифуются в приспособлении, удерживаемом в руке. [4]

Оборудование: абразивно-заточный станок для двухстороннего шлифования торцов пружин;

5) Термообработка: Для выбранной проволоки производится закалка с последующим отпуском, с целью получения упругих свойств. Закалка выполняется при 850 °С, с последующим охлаждением в масле. Перед отпуском необходимо удалить масло с поверхности пружин. Для этого их промывают в течение 10 мин. в содовом растворе и сушат в опилках. Отпуск производится с целью повышения упругости пружин и обеспечения постоянства их характеристик. Отпуск осуществляется при 380 °С в течении 30 мин. [3]

Оборудование: вакуумная печь, ванна для охлаждения, ванна с содовым раствором, электропечь.

Оснастка: поддон, противень, клещи.

6) Доводка: в нашем случае будем производить доводку электрополированием. Предварительно осуществляется контроль упругой характеристики, для этого разбраковываем упругую характеристику на две группы (рис. 2).

Группа 1 — нагружая пружину силой попадаем в заданный интервал 15%, следовательно доводка не требуется.

Группа 2 — нагружая пружину силой попадаем в интервал от 15% до 33%, следовательно, доводка требуется.

Для второй группы применяем доводку электрополированием: пружина полируется в течение определенного времени, полученного экспериментально, до тех пор, пока не будет достигнута заданная характеристика.

Оборудования: верстак, нагрузочный стенд, ванна с электролитом. [2]

Оснастка: тара, электроды.

Рисунок 2

7) Защитное покрытие: для стали выбранного диаметра d=1,1 мм применимо химическое оксидирование с масляной пропиткой. Оксидирование не вызывает хрупкости и изменения других механических свойств. Проводится в ванне с раствором каустической соды 650-700 г/л, натриевая селитра 200-250 г/л, нитрат натрия 50-70 г/л при T=135-145 °C в течение 30-60 мин. [3]

Оборудование: немеханизированная ванна.

Оснастка: поддон.

8) Стабилизация: выполняется в ТП с целью обеспечения постоянства упругой характеристики во времени и предупреждения остаточных напряжений. Выполняется различными способами:

· нагрев до определенной температуры и выдержка при этой температуре;

· нагружение пружины на 20% больше рабочей и выдержка в термостате (заневоливание);

· циклическое нагружение и разгружение пружины по заданному циклу.

Будем использовать первые два способа. Рабочая сила P=13,3 Н. В процессе стабилизации нагружаем пружину силой, большей рабочей на 20%, P=15,9 Н, выдерживаем в этом состоянии в течение 2-х часов при T=55?С (температура эксплуатации 40?С), разгружаем. Повторно нагружаем силой P=14,6 Н (большей на 10% рабочей), выдерживаем в этом состоянии в течение 2-х часов при T=45?С. [3]

Оборудование: термостат, нагрузочный стенд.

Оснастка: нагрузочное оборудование, динамометр.

9) Выходной контроль: производится для проверки упругости и геометрических форм пружины, а также для отбора деталей. Пружины после изготовления подвергают техническому контролю и испытаниям, основными из которых являются:

· технический осмотр и проверка размеров;

· испытания под рабочей нагрузкой со снятием характеристики зависимости между деформацией и силой;

· испытания динамические и длительной нагрузкой.

Геометрические размеры диаметра проволоки, внутреннего и наружного диаметров пружин измеряют штангенциркулем, микрометрами, индикаторными приборами и автоматическими устройствами. Пружины под рабочей нагрузкой со снятием характеристики зависимости между приложенной осевой силой и деформацией пружины испытывают на приспособлениях со шкалами и грузами, на гидравлических и механических прессах. В процессе контроля нагружаем пружину силой P=10 Н и с помощью микрометра измеряем деформацию: от 5,7 мм до 7,5 мм.

Оборудование: нагрузочный стенд, механический пресс.

Оснастка: микрометр с ценой деления 0,001 мм, штангенциркуль, линейка.

fБИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Справочник конструктора-приборостроителя. Проектирование. Основные нормы. / В.Л. Соломахо, Р.И. Томилин, Б.В. Цитович и др. — Минск: Высшая школа, 1988.- 272 с., ил.

2. Орлов П.И., Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.2 / Под ред. П.Н. Учаева. — М: Машиностроение, 1988. — 544 с., ил.

3. Справочник технолога-приборостроителя: в 2-х т. Т.2 / Под ред. П.В. Сыроватченко — М.: Машиностроение, 1980. 483 с., ил.

4. Справочник конструктора — машиностроителя. — http://skmash.ru/index.php

Справочник конструктора. — http://www.spravconstr.ru/.

Технология изготовления витых цилиндрических пружин. — http://leg.co.ua/knigi/oborudovanie/tehnologiya-i-oborudovanie-proizvodstva-elektricheskoy-apparatury-35.html

  • Назначение и классификация упругих элементов. Эксплуатационные свойства и материалы упругих элементов. Вид и режим термической обработки пружин. Характеристика винтовых пружин. Расчет цилиндрических винтовых пружин растяжения–сжатия и пружин кручения.реферат [1,3 M], добавлен 18.01.2009

Источник: https://knowledge.allbest.ru/manufacture/3c0a65635b2ad68a5c53b88421216d36_0.html