手工繞制彈簧用芯軸直徑在電子元件中的影響

孟群歌 吳艷莉 趙美超 李坤明 張紅軍 西北工業(yè)集團有限公司 710043

手工繞制彈簧用芯軸直徑在電子元件中的影響

孟群歌 吳艷莉 趙美超 李坤明 張紅軍 西北工業(yè)集團有限公司 710043

手工繞制材料為冷拉碳素彈簧鋼絲的彈簧時，由于簧絲要承受較大的塑形彎曲，卸載后其彈性部分要恢復(fù)。同時，繞制成的彈簧需進行熱處理去應(yīng)力，因此，纏繞后的彈簧存在著回彈問題和熱處理后變形等原因，故采用芯軸繞制時芯軸的直徑要小于彈簧的內(nèi)徑，根據(jù)影響彈簧直徑的因素，經(jīng)過研究分析，經(jīng)驗積累和大量的實踐論證，總結(jié)出了繞制彈簧用芯軸直徑的確定方法。

彈簧；芯軸；直徑；旋繞比；中徑

0　引言

目前我公司使用的鋼絲直徑較小的扭簧幾乎都是用芯軸手工繞制而成的。芯軸直徑的大小對彈簧直徑的影響較大，而且熱處理后彈簧的直徑也會發(fā)生變化。因此在繞制彈簧時要根據(jù)彈簧的直徑合理確定芯軸直徑，才能使繞制的彈簧直徑滿足使用要求。我們在多年手工繞制彈簧的實踐中總結(jié)出了手工繞制彈簧回彈量及熱處理后變形量的規(guī)律，為確定芯軸直徑提供了依據(jù)，經(jīng)過裝配產(chǎn)品及在性能使用中應(yīng)用證明，手工繞制彈簧生產(chǎn)效率較高，適用范圍廣，適應(yīng)性強，操作方便，具有較好的經(jīng)濟性。

1　繞制彈簧用芯軸直徑的確定

各種材料繞制彈簧，它們都具有一定的彈性，繞制后的彈簧均會產(chǎn)生回彈。所以，只有預(yù)先知道回彈量的大小，才能正確確定芯軸的直徑。回彈量的大小主要與材料的抗拉強度、拉伸彈性模彈簧的旋繞比有關(guān)，其次還與工藝裝置和卷制力、卷制后反方向轉(zhuǎn)動的速度、熱處理變形都有關(guān)。一般彈簧的回彈規(guī)律是：材料直徑越大，抗拉強度越高，旋繞比越大，起回彈量越大。但旋繞比不能任意選取，通常可在4～16之間。經(jīng)實踐總結(jié)驗證，得出如下繞制彈簧用芯軸直徑的計算公式：

式中：E—材料的彈性模量（kgf/ mm2）；C—彈簧的旋繞比；σb—彈簧鋼絲的抗拉強度（kgf/mm2）；D2—彈簧內(nèi)徑（mm）；d—簧絲直徑（mm）；D1—彈簧內(nèi)徑（mm）。

例如：用特殊用途彈簧鋼絲乙T9A-T10A繞制某圓柱扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧，其內(nèi)徑為2.8mm，鋼絲直徑為0.25mm，鋼絲的抗拉強度為σb=2800MPa，根據(jù)公式（1）得：

對于一些精度要求較低的彈簧，也可用下列的單公式進行估算：

△D芯=（0.75～0.85） D1（2）

式中：D1—彈簧內(nèi)徑（mm）。

如果在使用中，彈簧以內(nèi)徑與其它零件相配，式（2）中的系數(shù)應(yīng)選大一些，若彈簧以外徑與其它零件相配，系數(shù)應(yīng)選取小一些。

熱卷彈簧時，彈簧材料基本上是塑性變形，所以芯軸直徑等于彈簧內(nèi)徑。

2　彈簧熱處理變形量的計算

用冷拉碳素彈簧鋼絲繞制的彈簧，都應(yīng)經(jīng)過回火，以穩(wěn)定金屬內(nèi)部組織，消除內(nèi)應(yīng)力。實踐證明，彈簧經(jīng)消除應(yīng)力回火后，一般來說其直徑均會有不同程度的變化，即彈簧直徑縮小及圈數(shù)增多等現(xiàn)象。影響彈簧熱處理變形的主要因素有：材料狀態(tài)、彈簧的旋繞比、熱處理溫度等。一般彈簧熱處理變形量規(guī)律是：彈簧旋繞比越大，變形越大熱處理溫度越高，直徑變形越大。另外繞制時所用的設(shè)備不同，熱處理后的直徑變化也有差異，即：利用手工以芯軸繞制要比自動機繞制彈簧的直徑變形量大。一般按下列經(jīng)驗公式計算：△D1=KtCD2T（mm）由于

式中：△D1—回火后直徑的收縮量（mm）；Kt—回火變形系數(shù)，采用芯軸繞制的彈簧其數(shù)值為6×10-6，采用自動繞簧機繞制的彈簧，其數(shù)值為4.4×10-6；C—彈簧的旋繞比；D2—彈簧的中徑（mm）；T—彈簧的回火溫度（℃）；d—鋼絲直徑（mm）。

例如上面例子中的圓柱扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧，手工芯軸繞制，經(jīng)過260℃回火后直徑的收縮量按式（3）計算可得：

3　繞制彈簧用芯軸直徑的最終確定

由于熱處理后彈簧的直徑將縮小，顧繞制彈簧用芯軸的直徑根據(jù)式（1）計算后，還要在此數(shù)值上加上熱處理直徑的收縮量。但是根據(jù)經(jīng)驗，該值應(yīng)取回火后直徑收縮量的，一般旋繞比較大式取小值，否則去大值。因此芯軸直徑的最終值應(yīng)為：

D芯=△D芯+（80%～90） %△D1

如 上 例， 取 △D=80%△D1， 即：△D=80%×0.058=0.046mm

故芯軸直徑應(yīng)為：

D芯=2.18+0.046=2.226mm

4　結(jié)論

本文中芯軸直徑的確定方法同樣也適用于普通車床繞制彈簧時芯軸直徑的確定。雖然影響彈簧回彈量的因素很多，而各因素之間又相互影響，比較復(fù)雜，所以對于一些特殊的彈簧，一般按照上述公式計算出數(shù)值，再在生產(chǎn)實踐中積極探索加以實驗修正，從而正確確定出芯軸直徑。

［1］羅輝.機械彈簧制造技術(shù).機械工業(yè)出版社，1987.

［2］張英會.彈簧.機械工業(yè)出版社，1982.

［3］宋述穩(wěn)、張學(xué)明.基于車床繞制彈簧用芯軸直徑的確定.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2011.2.