Способ изготовления винтовых пружин

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) и, кл. В 21 Е 35/00 с присоединением заявки М Государствеиина коиитет СССР ио дедам изобретеиий и открытий(71ЭД.РВйт-.:пв Днепропетровский ордена Тру,оного Коасного Знамени металлургический институт(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИНТОВЫХ ПРУЖИН 20 Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве холодным способом винтовых, преимущественно крупных, пружин, работающих на сжатие и растяжение с постоянной и переменной жесткостью, а также пружинных шайо. Известен способ изготовления винтовых пружин путем безоправочной навивки длинномерных заготонок, помещаемых н зазоре между двумя гладкими плитами. перемещающимися одна относительно другой в двух нзаимнс противоположных направлениях 1.Однако этот способ, применимый только для изготовления пружин малых размеров, характеризуется повышенным расходом металла при отделке их концов, Кроме того он состоит из сравнительно большого количества основных и особенно вспомогательных операций, связанных н частности, с предварительным образованием первого витка или утолщенного хностовика, требует приложения значительных усилий и выполнения донольно сложной геометрии формообразующих поверхностей плит,Известен такие спо"об:":эготовления винтовых пружин наннвкой прутковна оправке В холодном состоянии 2Однако и этот спо:о: .х: рант риэуетсяповышенным расходом металл а пои обрубке ко,цов, приме;-ть г. можнотолько для пружин и=-ых;-аэмерон,Кроме того, он трудо=мок,г: ибснее Олиэким ъ и -.,;1 ъчю потехн;ческой сущности яг.п - .ет".я способизготовления винтог:" пру:у кэнпэкой проволоки переменного се.е.ния наоправку с последуют;:т: в "==.:-.эм еена конус ,31. По этому спо об;, сначала н=нивают пружину:.:- пронл-.оки постоянного сечен;.я, а затем ее механически обрабатывают (стачивают резанием) по боконой поверхности на глубину. изменяющуюся по заданному закону вдоль оси пружины н пределахтолщччы проволоки,Известный способ позволяет умень шить трудоемкость изотое.-.ия и повысить качество пру":ин. Однако область его применения огранич;:.ваетсятолько мелкими пружинып., обычно иэ -готавлинаемыми нанивкой н холойномсостоянии. Кроме того, ограниченныевозможности этого технологическогопроцесса обуславливаются необходимостью осуществления после навивкимеханической обработки, при которойдо 505 исходной заготовки для пружинидет в. отходы в виде стружки, Б результате выполнения индивидуальныхопераций по навивке и механическойобработке каждой пружины в целом поштучный технологический процесс оказывается трудоемким и недостаточноэффективным из-эа потери значительного количества металла не тольков стружку, но и на некачественныепередний и задний конст. Этот способ не позволяет достигнуть высокогометаллоиспользования,5Целью изобретения является снижение расхода металла, расширение технологических воэможностей и упрощение технологического процесса.Это достигается 2 емр что пружины 20изготавливают ",з полых трубных заготовок с предварительно нанесеннымвинтовым надрезом, а деформацию осуществляют прокаткой на оправке в холодном или теплом состоянии в валковых или роликовых, калибрах становхолодной прокатки труб.На фиг, 1 схематически показанпроцесс прокатки пружин описываемымспособом; на Фиг. 2 - готовое иэделие,Процесс прокатки пружин осуществляется на неподвижной оправке 1,.ввернутой в стержень 2, калибрами 3,эакреплснными в вырезах валков 4 и 35имеющими по окружности ручей перемен -ного сечения, Исходный размер ручьясоответствует наружному диаметру заготовки 5, конечный размер - наружному диаметру готовой пружины б.В исходном положении рабочей кле 40ти (а-а) трубная заготовка при помощи подающего механизма перемещается в направлении прокатки на некоторое расстояние, называемое подачей. При движении рабочей клетивперед происходит равномерное разделение трубной заготовки на виткипружин (в местах предварительно нанесенных концентраторов), редуцирование поданного участка заготовки 50по диаметру и обжатие по стенке вкольцевой постепенно уменьшающейсящели, образуемой ручьем калибров иоправкой, В процессе прокатки задний конец заготовки зажат и неподвижен в осевом направлении.В крайнем переднем полояении рабочей клети (б-б) прокатываемая заготовка поворачивается вместе с оправкой на б 0-90 О. При обратном двибОжении рабочей клети калибрами при. дают прокатанному участку прухиныправильную Форму окружности заданныхразмеров и рабочим конусом 7 обкатывают на оправке коническую часть заготовкн переменного сечения,65 Далее операции повторяются.Особенностью изготовления винтовых пружин из полых трубных заготовок на оправке в станах ОПТ и ХПТР является то, что этот процесс сопровождается упруго-пластической деформацией исходной трубной заготовки, при которой за одну операцию возможно уменьшение исходного сечения на 75-855, высокая степень деформацки значительных объемов металла достигается благодаря тому, что формоиэменение металла осуществляетсяв условиях большой протяженности очага деформации с местными обжатиями и мгновенном очаге при прямом и обратном ходах клети незначительной величины, т,е. при повышенной дробносФормоизменение металла на оправке производят непрерывным процессом с использованием длинномерных исходных заготовок неограниченной или ограниченной длины для изготовленияпартии пружин. Получаемые при прокатке пружины сходят с оправки по мере постепенного уменьшения диаметра и стенки деформируемого металла, а также разделения витков по винтовым надрезам в последовательно расположенных участках (редуцирования, обжимного, предкалибрующего и калибрующего) очага деформации, образованного калибрами и оправкой. Благодаря этому достигается епрерывность процесса. Таким образом, снижается расход металла, расширяются технологические воэможности и упрощается технологический процесс получения пружин широкого диапазона диаметром до 450 мм.Применение рабочего инструмента известных станов ХПТ и ХПТР для получения пружин стало возмокным благодаря наличию зависимости формы и качества проката от состояния механической обработки исходных полых трубных заготовок.П р и м е р . На исходные трубные заготовки с использованием металлорежущих станков наносят винтовой контур с глубиной прорези, достигающей в зависимости от маршрутапрокатки величины до 1,5 мм. Глубина надреза (винтового следа) определяется условиями, обеспечивающими получение раздельных витков пружины в обжимной части конуса деформации станов холодной прокатки труб, При этом глубина надреза обратно пропорциональна степени деформации,Например, для изготовления пружин (наружный диаметр 42 мм, внутренний 22 мм, зазор между витками 5 мм, ширина витка 75 мм, угол подъема 35 ) использовали трубные заготовки с глубиной надреза 1,2 мм с учетом )степени деформации металла 48.686805 Предел прочности металла, кгс/мм Иарка стали Получение пружин по предлагаемому способу с соответстнующим значением суммарной деформации 70 98 61 69 100 У 8 А 60 97 108 У 10 121 106 По сравнению с существующим способом изготовления пружин навивкой взависимости от марки стали и степенихолодной деформации при прокатке полученные пружины отличаются повыаенными в 1,45-1,92 раза значениями предела прочности,Использование предлагаемого способа получения пружин холодной прокаткой из полых трубных заготовок свинтовым надрезом обеспечивает посравнению с известными способамиследукщие преимущества: достигаетсявозможность экономии дефицитных истратегических металлов (например,вольфрам, ванадий), используемых вкачестве присадок к пружинным сталям для повышения предела упругости,благодаря применению для этих же целей дешевых углеродистых сталей, нообработанных в условиях пластическойдеформации с высокой степенью деформации. Согласно предлагаемому способу, высокие характеристики механических свойств пружин, близкие к соответствующим; характеристикам легированных марок сталей, достигаются настанах ХПТ и ХПТР путем коррекциимеханических свойств в исходных трубных заготовках в результате пластической деформации с различными обжатиями по диаметру и стенке.Кроме того,при использовании легированных марок сталей для изготовления пружин прокаткой достигаетсянаибольшее повышение их механическихсвойств, что предопределяет повышение предела прочности прокатных пружин по сравнению с навитыми примерно в 1,5-2 раза,Возможно получение крупных жестких пружин цилиндрических, коничес -жих и комбинированных (цилиндро-конических) с квадратным или прямоугольным сечением витков, обладающихнаибольшей нагрузочной способностью Заданные хар акт еристик и пружин получают при нанесении винтового контура надреза с шагом 45 мм и углом наклона 10Полученную заготовку прокатывают по маршруту 76 х 942 х 10 на коХолодная навивка пружин путем навивкипроволоки на оправку нической оправке при сопутствующем в результате редуцирования утолщении стенок.Значения предела прочности пружин,полученных с применением различных 5 способов, приведены н таблице. при наименьших размерах, а такжеразличных пружин с и."меняющейся подлине толщиной витков.Назначая различные маршруты прокатки (диаметр и толщину стенкитрубной заготовки) и применяя различные обжатия по диаметру и стенке, можно получать широчайший диапазон пружин, начиная от мелких и конЗО чая крупными пружинами диаметром до450 мм и толшиной виткон до 35 мм,которые известными способами не получают или изготавливают частичнотолько горячей навивкой.35 При получении пружин способомхолодной навивки сечение витка определяет силовые параметры навинкипружин. Для изготовления крупныхпружин площадь поперечного сечения40 витка может обусловить создание машин сверхтяжелого типа либо ограничить возможность этого процесса, Припредлагаемом способе ширина витка(следовательно, и площадь поперечного сечения) не ограничена, т.е. невызывает увеличения усилий деформации,Улучшается металлоиспальзованиепри изготовлении пружин н условияхвалковых или роликовых калибров соправками благодаря их несложнойпрофилировке для получения пружинс различны и типами тр буемого переменного сечения, а также иэ-эа отсутствия в процессе холодной прокатки труб затравочнык концов (н кондиции),Преимущ.ства, достигаемые припроизводстве пружин в соответствиис предлагаемым способом, полностью6 О следует отнести и к производствупружин ых шайб Гровера при их изготовлении из полых трубных заготовок по новому способу нм "сто осноэного метода холодной или горячей на 65 нивки пружин.886805 Формула изобретения Рог г НИИ ПИ Заказ 559 8/Э Тираж 1034Филиал ППППатент , г. Ужгород, ул, Проектн е 1. Способ изготовления винтовых пружин, включающий деформацию заготовки на оправке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью экономии металла, расширения технологических возможностей и упрощения технологии, используют трубные заготовки, на которые перед деформацией на" носят винтовой надрез, а деформацию заготовки осуществляют прокаткой в холодном или теплом состоянии в валковых или роликовых калибрах станков холодной прокатки труб.2, Способ по п.1. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения механических свойств металла пружин, процесс ведут с суммарной деформацией до 85,3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью регулирования шага пружины, процесс ведут с разделением витков на 1/3 длины рабочего конуса валкового калибра при компонентах деформации по стенке и диаметру, связанных отнсиением где Я - деформация по стенке пружины,Я - деформация по диаметру пружины.4. Способ по п.1, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью получения пружин различной конФигурации,прокатку ведут на оправках с прямойили крив олинейной сбр аз уюшей поверхности,Источники информации,принятые во внимание при экспертиза1. Авторское свидетельство Ч 423549, кл. В 2135/00, 19742. Батанов М. В. и Петров Н. В. Пружины. Л., Машиностроение, 1968.3, Авторское свидетельство СССР 9 499926, кл. В 21 Г 3500, 1975.