弹簧知识

弹簧知识§1弹簧的功用和类型§2弹簧的制造、材料和许用应力§3热处理及表面处理§4弹簧加工工艺图§5产品测量的基本知识及常用量具工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，在机械设备中被广泛用作弹性元件。功用：1.控制机构运动或零件的位置;如凸轮机构、离合器、阀门等；§1弹簧的功用和类型3.存储能量;如钟表仪器中的弹簧；4.测量力的大小;如弹簧秤中的弹簧螺旋弹簧圆柱形截锥形按形状分按受载分拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧类型：分类2.缓冲吸振;如车辆弹簧和各种缓冲器中的弹簧；分类螺旋弹簧圆柱形截锥形按形状分按受载分拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧环形弹簧平面涡圈弹簧板弹簧碟形弹簧一、弹簧的制造§2弹簧的制造、材料和许用应力二、弹簧的材料制造过程：卷绕、端面加工(压簧)或拉钩制作（拉簧或扭簧）、热处理和工艺性试验。冷卷：d10mm热卷：d≥10mm→低温回火，消除应力→淬火、回火经强压处理可提高承载能力。强压处理：将弹簧预先压缩到超过材料的屈服极限，并保持一定时间后卸载，使簧丝表面层产生与工作应力相反的残余应力，受载时可抵消一部分工作应力。要求：严格的尺寸精度、材料的均匀性、化学成分、强度的波动、平整性、高的弹性极限、疲劳极限、一定的冲击韧性、塑性和良好的热处理性能。材料：优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢、有色金属合金。碳素弹簧钢：含碳量在0.6~0.9%之间，如65、70、85合金弹簧钢：硅锰钢、铬钒钢。有色金属合金：硅青铜、锡青铜、铍青铜。优点：容易获得、价格便宜、热处理后具有较高的强度，适宜的韧性和塑性。缺点：当d12mm，不易淬透，故仅适用于小尺寸的弹簧。优点：适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高的弹簧。选用原则：充分考虑载荷条件（载荷的大小及性质、工作温度和周围介质的情况）、功用及经济性等因素。一般应优先采用碳素碳簧钢丝。§2弹簧的制造、材料和许用应力主类：常用的材质有碳素钢线（SWC）、不锈钢线（SUS）、琴钢线（SWP-A、B）、镀镍线（SWIC）、磷铜线（PBW）分类：镀镍线不锈钢线SUS301SUS302SUS304SUS130SUS316SUS631不锈钢镀镍线NiSUS雾面不锈钢亮面不锈钢碳素钢线82B72A65Mn碳素镀镍线SWIC§2弹簧的制造、材料和许用应力鉴别方法碳素钢线：表面较黑，在较高温度处理的情况下表面易氧化为黄色，在高温下表面烧成蓝色，裸露在空气中易生锈，在原材料生产时虽已有一定的防锈能力，但当油分消失则仍受空气腐蚀，因而在生产产品时应加以适当的表面处理，如加防锈油或电镀，碳素钢线种类多含碳量不同，所采用的原材料生产的产品在同等条件下有差异，磨平时，材料在受力摩擦时产生的火花颜色较黄。不锈钢线：表面为金属白色，有些牌号的材料表面更是光良，在较高温度时不变色，在高温时达到一定温度后易显黄色，但不可清晰（酸洗）。磷铜线：表面为黄色或带一点红色，一般不需要热处理定型，属有色金属，易在空气中氧化成青绿色，导电性好，但产品易变形，常用语客户特别指明的材质。§2弹簧的制造、材料和许用应力特性当金属线卷绕成型时，将产生金属的柔软性，使它恢复原来的形状，这种试图保持原有形状的金属软性，就是材料的特性。线材特性的热处理变化区分碳素钢线琴钢线不锈钢线磷铜线外径变小变小变大不变化长度变长或变短变长或变短变短不变化圈数增多增多减少不变化角度变小变小变大不变化§2弹簧的制造、材料和许用应力弹簧的许用应力主要取决材料品质、热处理方法、载荷性质、弹簧的工作条件和重要程度，以及簧丝的尺寸等弹簧按载荷分为三类：I类弹簧：受变载荷作用次数106，或很重要的弹簧。II类弹簧：受变载荷作用次数在103~105，或受冲击载荷的弹簧，或受静载荷的重要弹簧。III类弹簧：受变载荷作用次数在103，或受静载荷的弹簧。三、弹簧的许用应力§2弹簧的制造、材料和许用应力表1螺旋弹簧的常用材料和许用应力材料名称牌号65、700.3σB0.4σB0.5σB–40~120碳素弹簧钢丝Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ60Si1Mn480640800–40~20045~50HRC合金弹簧钢丝Ⅰ类弹簧[τI]青铜丝Ⅱ类弹簧[τII]Ⅲ类弹簧[τIII]推荐使用温度℃推荐硬度范围特性及用途强度高，性能好，但尺寸大了不易淬透，只适用于小弹簧。50CrVA450600750–40~21045~50HRC4Cr13450600750–40~30048~53HRCQSi3-1270360450QSn4-3270360450–40~12090~100HBS弹性和回火稳定性好，易脱碳，用于制造受重载的弹簧。有高的疲劳极限，弹性、淬透性和回火稳定性好，常用于承受变载的弹簧耐腐蚀，耐高温，适用于做较大的弹簧耐腐蚀，防磁好许用切应力/MPa组别III、IIaIII钢丝直径d/mm0.20.30.50.81.01.21.62.02.53.03.54.04.55.06.08.0270027002650260025002400220020001800170016501600150015001450---22502250220021502050195018501800165016501550150014001400135012501750175017002170165015501450140013001300120011501150110013501250表2碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限§3热处理及表面处理一、热处理的作用1.消除它的内应力，使弹簧形状固定，增加弹性，延长使用寿命。2.材质本身硬度增高。二、热处理的方法1.淬火加中温回火处理。用这种处理方法的多数为热轧材料以热成形方法制作的弹簧，或者用冷拉退火钢丝以冷卷成型的弹簧。中温回火后的组织为回火托氏体，此弹簧有很高的弹性极限与屈服强度，同时又有足够的韧性和塑性。2.低温去应力回火。应用这一处理方法的主要是一些用冷拉弹簧钢丝或油淬回火钢丝冷盘成形的弹簧。§3热处理及表面处理表面处理规范表面处理种类要求几种常见不良现象主要次要镀镍镀暗镍、光亮镍、半光亮镍、缎状镍表面呈白色光亮、镀层均匀、无脱皮现象。脱皮、斑点、烧焦、亮度不够镀层不均匀、发黄镀过厚或太薄镀锌白锌、兰锌表面呈银白色或蓝色光泽、表面光滑、无氧化现象。斑点、亮度不够、被氧化成灰白色、烧焦发黄、镀层太薄镀铜普通酸性镀铜、光亮酸性镀铜表面呈粉红色、有一定光泽、光滑。表面粗糙、烧焦斑点、镀层太薄、表面氧化成铜粉镀五彩指镀锌后的彩色钝化表面呈彩虹色、镀层光亮、均匀。表面粗糙、裂纹烧焦斑点发黑又叫发兰表面呈墨黑色或深蓝色、镀层均匀、有一定光亮。镀件被镀粗或镀细，材质被药水腐蚀，镀层太薄斑点、镀层不平镀铬装饰性镀铬、耐磨镀铬、尺寸镀铬、乳白色铬、其他色泽的镀铬表面呈蓝白色、无裂纹、表面光滑、均匀。光泽度不够、烧焦、裂纹斑点、镀不平镀金镀真金、镀仿金表面呈金黄色、光亮压弯至90°不脱落。亮度不够、有伤痕、脱皮斑点、镀层太薄镀银镀纯银表面呈银灰色、光亮表面粗糙、有条纹斑点、镀层太薄§4弹簧加工工艺图样品和图纸样品或图纸确认订单评审安排生产生产任务单客户承认来料入库领料机械成型量产热处理表面处理包装入库样品制作订购材料接单进料检验热处理半成品检验成品检验包装检验出货首样确认检验出货检验客户自检及巡检售后服务改善改善确认归档NGOKOK§5产品测量的基本知识及常用量具一、基本知识1.明确测量对象及产品的各类尺寸及功能等几何参数，因而需熟悉产品的标准以便进行测量。目前，我公司主要有《作业标准指导书》和标准样品或客户原始样品等作为检验产品的标准。2.常用的测量单位有（中英文表示）如尺寸：米m、毫米mm、厘米cm、微米um、平方米㎡如力值：克g、毫克mg、千克kg、牛N、磅LB、升L、毫升ml、英制in(1in=25.4mm)等3.五金加工过常用的测量器具有：卡尺、千分尺、高度尺、角度尺、卷尺、投影仪、3D、拉压力测试仪、扭力测试仪、通止规等§5产品测量的基本知识及常用量具二、量规仪器（量具）1.游标卡尺○目前我公司最常用的量具是带表游标卡尺，精度0.02毫米，量程一般0-150毫米或0-200毫米。○卡尺可量测位置为：A、用来测内径或内孔径（宽度）B、用来测外径、宽度、长度、厚度等C、用来测孔深或易弯曲变形的尺寸2.千分尺○外径千分尺，也有称为外径百分尺，一周螺杆是0.5mm、精度是0.01mm、量程有0-25mm、25-50mm两种。§5产品测量的基本知识及常用量具二、量规仪器（量具）3.拉压测试机○共有两台，一台量程为0-5KG，精度1g，另一台量程为0-1000N，精度0.1N，主要用于检测拉伸弹簧的拉力和压缩弹簧的压力。4.扭力测试机○共有一台，量程为0-5KG，精度1g，主要用于检测扭转弹簧的弹力。5.投影仪○共有一台，为一周360度，量程为0-150mm，精度为0.01度，0.01mm，用于检测产品的角度及不易检测的微小尺寸。§5产品测量的基本知识及常用量具三、检验基准1.检验常识A：外径-测量最大值B：内径-测量最小值C：自由长-测量最高点2.旋向的判定右旋：从螺旋弹簧一端观察，弹簧绕向按顺时针方向旋转。左旋：从螺旋弹簧一端观察，弹簧绕向按逆时针方向旋转。自由长：拉簧拉伸的长度为自由长。自由高：一般压缩的弹簧叫自由高。座圈：作用时支撑的圈数（也就是压簧的最后一圈和起始圈。有效圈：工作时参与弹性变形的圈为有效圈。计算压簧两端并紧的有效圈：总圈数-座圈。拉簧的有效圈：去掉两端耳朵的圈数，内卡圈数为有效圈。节距：圈与圈之间的距离叫节距（在不包括线径的情况下），圈数少，节距大的弹簧容易疲乏。◎表示：同轴度，它属于位置公差。┴表示：垂直度，它属于位置公差。§5产品测量的基本知识及常用量具四、弹簧术语自由高度：HO弹簧在无负荷作用下的高度或长度。自由角度：&弹簧在无扭力作用下的两臂的夹角。圈数：N沿螺旋线两端间的螺旋圈数。有效圈：Na用于设计弹簧总变形量和理论数据，也是用于弹簧工作受力的圈。弹簧外径：D2弹簧外圈直径。弹簧内径：D1弹簧内圈直径。弹簧中经：D弹簧外圈和内圈的平均径。线径：d用于缠绕弹簧的钢丝直径。节距：t螺旋弹簧两相邻有效圈的轴向距离。材料展开长度：L弹簧本身材料的展开长度。工作负荷：弹簧的工作时所承受的负荷或扭矩。变形量：SV弹簧沿负荷作用方向产生的相对位移。极限负荷：Fj对应于弹簧材料的极限负荷。弹簧模量：G弹性模量代表应力和应变关系中的比例系数，它有两个指标，一个是拉伸、扭转弹性模量（E）、一个是剪切、拉压弹性模量（G）。——END