小型碟形彈簧的工藝改進

佟艷海，李麗波，佟 娜

（哈爾濱軸承集團公司 鍛壓分廠，哈爾濱 150036）

1 改進前碟形彈簧

某鍛造生產線用壓力機JB31-160T，J31-250T，J31-315T等大多采用碟形彈簧裝置對鍛件進行卸料，碟形彈簧結構如圖1所示。

圖1 Φ100 mm／Φ41 mm×4 mm碟形彈簧

該碟形彈簧采用彈簧鋼板制成或用60Si2MnA圓鋼退火后車加工而成。其工藝流程為：下料→退火→車外徑面和內孔→切片→磨兩端面→去毛刺→冷壓成形→淬火→回火。加工出的碟形彈簧結構簡單，吸震能力強，適合于軸向空間小的場合。但碟形彈簧片未經鍛造加工，存在有流線分布不合理，緊密度不好，組織不細密等內部缺陷。并且碟形彈簧加工成形時存在變形量大，強度不足等缺點，造成碟形彈簧質量差，使用壽命低。

2 改進后碟形彈簧

針對上述問題，對碟形彈簧片加工工藝進行了改進，采用3片合鍛或2片合鍛，鍛后退火，然后進行車加工和車切分片。改進后工藝流程為：下料→鍛造→退火（正火）→車內、外徑面→車切分片→磨兩端面→去毛刺→冷壓成形→淬火→模具夾緊回火→強壓3次→檢查。

壓形前鍛件車制碟形彈簧片的工藝設計圖如圖2所示。

圖2 壓形前鍛件車制碟形彈簧片工藝圖

2.1 冷壓成形內、外徑變化量

碟形彈簧在模壓成形過程中，內、外徑發生如圖3所示的變化。工藝設計時必須要考慮內、外徑的變化量，并以碟形彈簧的厚度及錐角為主要依據進行設計，使其成形后能達到要求的名義尺寸。

圖3 壓形前、后內、外徑變化示意圖

圖4 內、外徑變化量示意圖

2.2 成形模

碟形彈簧片冷壓成形模具如圖5所示。設計模具時，依據碟形彈簧的成形錐角，冷壓成形時的回彈量和內徑變形量，原材料的硬度、厚度，錐高，成形時的壓力保持時間以及回火后強壓量等確定模具的各相關尺寸。為了減小成形后的變形量，在設備許可的條件下，盡量采用較大的壓力（推薦采用160 t液壓機勻速壓型），模具材料選用Cr12，熱處理硬度為38～42 HRC。

2.3 淬、回火處理

模壓成形后的碟形彈簧的淬、回火工藝曲線如圖6所示。工件在箱式爐中淬火，為了防止氧化脫碳，入爐前需要在碟形彈簧表面均勻地涂刷一層防氧化涂料。涂料由粒度較小的石墨粉與20＃機油混合制成，涂料黏稠度以能粘附在工件上，而又不流下為宜。經實際生產驗證，該涂料防氧化性能很好，且淬火后碟形彈簧表面為銀灰色，較為美觀。碟形彈簧回火時，為防止變形，采用模具夾緊，模具結構如圖7所示。設計模具的使用尺寸可以與碟形彈簧名義尺寸相同，錐角應比成形模具小30′或1°為好。回火后為消除碟形彈簧殘余變形，穩定其自由高度，又對工件進行了2～3次的強壓處理。

圖5 冷壓成形模具結構

圖6 淬、回火工藝曲線

圖7 回火模具

3 結束語

經過改進，使該碟形彈簧片質量和使用壽命大大提高，最大限度地減少了壓力機的中停時間，提高了生產效率。