Способ изготовления пружин с некруглым профилем витка

(51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАН ЗО РЕ К ПАТЕ Нааай СО(71) Центр безотходной технологии(56) Авторское свидетельство СССРМ 1266623, кл. В 21 Р 35/00, 1986,(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН СНЕКРУГЛЫМ 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 пружины; на фиг.1 - пружина-инструмент высокой твердости; на фиг.2 - навивка круглой проволоки 2 диаметром д 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 0 на витки пружины; на фиг,4 - процесс рассоединения инструмента и полученной после опрессовки пружины с плоским поперечным сечениизобретения; 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,ем витка; на фиг.5 - пример конфигурации элементов и форма высокоэффективного инструмента 1 с полученной при опрессовке пружины 2.аааааНа фиг.1 - 5 приняты следующие обозна- д чения: О, - наружный диаметр, Ов - внут- . р ренний диаметр пружины, а х Ь - сечение прямоугольного профиля пружины-инструмента; а 1 х Ь 1 - сечение близкого к прямоугольному профилю полученной пружины; й 1, К 2 - радиусы скруглений пружины; т, - шаг витков пружийы. 6 дСпособ 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, форму50 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 пружиньг-инструмента на оправку 3, Навивают пружинную проволоку круглого, прямоугольного или лгобого другого профиля. Авторы считают, что предпочтительна круглая прополока,На следующем этапе пружину-инструмент с оправкой и навитой проволокой-заготовкой (именуем также заготовкой) подвергагот 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 О, прикладываемое через кольцо 6, осуществляют до тех пор, пока заготовка примет требуемую форму, т,е, прямоугольное сечение аг х 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 прикладьгваемой нагрузки до полной деформации заготовки в требуемый профиль 4 размеры,Усилие О равг;омерно воздействует на заготовку, поэтому достигается стабильность процесса деформации в лгобом элементарном объеме А-А загоовки, На "мягкий" объем с, фиг.3, материала заготовки с двух сторон равномерно воздействуют через "неподатливые" участки инструмента 1 г, гп 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 10 15 20 25 30 35 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 прукину и инструмент-заготовку, пригодную для многократных вышеописанных операций по навивке и опрессовке заготовок,При необходимости увеличить или уменьшить шаг изготовленной пружины ее подвергают равномерному растяжениго или сжатию, Иногда для стабильности шага витков прукину калибруют по величине шага, Затем проводят слесарные операции по формированию опорных витков, термообработку, заневоливание и другие стандартные операции. Пружина готова,Примеры реализации способа. Прукины-инструменты изготавливали из легированной стали, В данных опытах для пружин выбирались постоянными Оя = 20 мм, Ов = .=10 мм, а х Ь =- 3,5 х 5 мм, а число витков и было различное от 5 до 17. Пружины изготавливали также с различным шагом 1 = =7,10 мм,При навивке за базовый вариант брали круглуго 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,11 ружину-инструмент и навитую на оправку проволоку помещали в пресс-форму, чтобы ограничить наружный диаметр пружиньг и избекать травматизма при воздействии 0 через шайбу-опору 6.Э При силовом воздействии исследовали две схемы нагружения. Первая - ступенчатое воздействие на витки пружины в 3 - 4 приема с выдержкой между последующим нарастанием усилия 0 в течение 20-60 с, Вторая - плавное нарастание нагрузки достаточное для деформации круглой проволоки до заданных размеров (аг х Ь 1). Испытания показали следующее, При работе по первой схеме, сдавливая проволоку с 1 = 4 мм до 3 мм, разброс по толщине составил г.0,02 мм, При нагрузке по второй схеме, сдавливая проволоку г 1 = 3 мм до 2 мм, получили значения разброса толщины поперечного сечения пружины 4. 0,02 мм, т,е. схема нагружения не влияет на стабильность размера витка,Установлено, что число витков кружины-инструмента также не влияет на разброс толщины проволоки прямоугольного сечения изготовленной пружины. В вышеприведенных примерах и = 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 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 Но = 40 мм,Он = 18 мм, рабочее усилие 90 кг, рабочий ход 14 мм, поперечное сечение (а 1 х Ь 1) = 3,2 х 5,0 мм.Работу с высокими показателями при стойкости 1 млн. циклов обеспечивают пру жины, изготовленные по предложенному способу, если их профиль подобен форме, приведенной на фиг,5; здесь В 1= 3 ммЯ 2 = =5 мм.Таким образом, пружины, изготовлен ные по предлагаемому способу, имеют высокую стабильность профиля в поперечном сечении витка проволоки, что обеспечивает хорошие эксплуатационные показатели пружины. 30Формула. изобретения1,Способ изготовления пружин с не. круглым профилем витка, включающий навивку заготовки из проволоки, формирование профиля пружины путем осевого сжа 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 пружина- инструмент 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 пружины- инструмента путем захвата ее за оставшийся недеформируемый конец заготовки, при этом после растяжения изготовленную пружину подвергают сжатию и калибровке.2,Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пружину-инструмент с оправкой и навитой проволокой размещают в прессформу, а затем осуществляют опрессовку заготовки.З,Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пружина-инструмент выполнена из проволоки с упрочняющим покрытием на рабочих поверхностях.1811429 Составитель С. Соловьдактор М. Кузнецова Теехред М, Моргентал Корректор Петрова НТС Прои твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,акаэ 1457 ТираМс ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5