ZFW20—252（12）8KBd.288.083 彈簧國產(chǎn)化制造工藝的攻關總結

閆常鵬+劉美

摘 要：ZFW20-252小型化六氟化硫封閉式組合電器樣機試制生產(chǎn)過程中國產(chǎn)彈簧特有的旋繞比大、圈數(shù)少、鋼絲強度不足等難點，國內(nèi)尚無制造的成功經(jīng)驗，只能依靠國外進口。考慮到今后的批量生產(chǎn)會對該件的需求量越來越大，如果單純依賴從國外進口，公司會支出很大一筆資金；同時，跨國貿(mào)易一向存在諸多不便的因素，一旦供求雙方在價格上產(chǎn)生爭議，供貨延期，事必影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)進度。我們攻關組從公司的長遠利益出發(fā)，以研制科學新工藝、為公司創(chuàng)效益為己任，承擔了ZFW20-252（12）8KBd.288.083 彈簧國產(chǎn)化制造工藝的攻關課題。

關鍵詞：彈簧成型；鋼絲強度；制造工藝

1 課題的提出

ZFW20-252小型化六氟化硫封閉式組合電器是我公司引進日本AE-POWER技術開發(fā)生產(chǎn)的新產(chǎn)品。其ZFW20-252（12） 8KBd.288.083 彈簧裝于導體卡槽內(nèi)，起著限制彈性觸指自由竄動的作用。在樣機試制生產(chǎn)過程中，因其特有的旋繞比大、圈數(shù)少、鋼絲強度不足等難點，國內(nèi)尚無制造的成功經(jīng)驗，只能依靠國外進口。

考慮到ZFW20-252小型化六氟化硫封閉式組合電器的小批試制生產(chǎn)和今后的批量生產(chǎn)會對該件的需求量越來越大，如果單純依賴從國外進口，公司會支出很大一筆資金；同時，跨國貿(mào)易一向存在諸多不便的因素，一旦供求雙方在價格上產(chǎn)生爭議，供貨延期，事必影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)進度。我們攻關組從公司的長遠利益出發(fā)，以研制科學新工藝、為公司創(chuàng)效益為己任，承擔了ZFW20-252（12）8KBd.288.083 彈簧國產(chǎn)化制造工藝的攻關課題。

攻關組對奧氏體不銹鋼絲彈簧的制造工藝進行了深入地理論研究，參考有關彈簧制造的專業(yè)資料并結合自身行業(yè)經(jīng)驗及分廠現(xiàn)有設備能力等狀況，從彈簧成型、提高鋼絲強度等方面入手，大膽假設，小心求證，在技術難度大、時間緊迫、設備簡陋等諸多不利因素下，勇敢地接受了挑戰(zhàn)。

2 攻關內(nèi)容

2.1 特征分析

2.1.1 成型難度大

此彈簧的旋繞比C（C=D/d D：圓截面材料彈簧中徑；d：彈簧材料直徑）為42.6，根據(jù)《彈簧手冊》，當d=1.2mm時，C推薦值為4～12，可見此彈簧的旋繞比遠遠高于推薦值，而彈簧的回彈量與旋繞比是成正比的，則該彈簧的回彈量也超過了常規(guī)的參數(shù)，繞制成型非常困難。我們曾與沈陽市一家擁有瑞士進口自動繞簧機的彈簧廠聯(lián)系，試圖利用其先進的設備，與對方合作共同摸索此彈簧的繞制方案，對方經(jīng)分析后稱沒有繞制的可能。

2.1.2 鋼絲強度不足

此彈簧為單圈，工藝上采用繞制成型單圈剪成的方式，它的內(nèi)徑必須漲大到？準66mm，扭轉變形角？準約達到70°以上，才能順利裝入導體卡槽。根據(jù)《機械設計手冊》闡述，當許用應力δb一定時，彈簧圈數(shù)n越小，許用扭轉變形角？準就越小，對于此單圈彈簧（常規(guī)彈簧n≥3），？準遠遠小于常規(guī)扭轉變形角。查閱此件的日本原圖，在材料規(guī)格上只標明不銹鋼，并未給出具體的材料牌號。小型化組設計員在轉化圖紙時，選用1.2不銹鋼絲1Cr18Ni9（131-7），我們制造中發(fā)現(xiàn)按此材料制成的彈簧，扭轉變形角？準未達到70°時施力F就已經(jīng)超過了許用應力，彈簧產(chǎn)生永久變形無法回復。基于奧氏體不銹鋼絲1Cr18Ni9固溶處理后強度降低的特點，不能考慮以熱處理的方式提高它的強度，由此斷定，選用1Cr18Ni9材料制造此彈簧是不合適的。

2.2 制造工藝的確定

2.2.1 彈簧成型方式的確定

在外委加工無法實現(xiàn)的前提下，我們決心立足廠內(nèi)，利用彈簧組有心軸繞簧機繞制成型，繞簧機的工作原理見圖1，心軸裝在主軸

卡盤上與主軸一起旋轉。主軸通過交換齒輪及絲杠使彈簧材料的送進裝置在床身軸向左右移動，將彈簧材料繞在心軸上繞制成彈簧毛坯。螺旋壓縮彈簧的支承并圈則通過自動并圈裝置或操縱機床或操縱機床絲桿的開合螺母手柄來實現(xiàn)。由此，我們分析，要繞制此彈簧需從特制鋼絲送絲機構及彈簧節(jié)距控制工具入手，經(jīng)多次的改進和實驗，此工具現(xiàn)已成功制造出來，目前，繞簧機已能完成此彈簧的繞制。

2.2.2 提高彈簧鋼絲強度

為使彈簧鋼絲具有更高的強度，我們選用了抗拉強度較大的奧氏體不銹鋼絲2Cr19Ni9Mo，再通過冷拔強化的手段提高鋼絲強度。為此，我們與鋼絲廠取得聯(lián)系，因選用的鋼絲材料強度很高，鋼絲廠用現(xiàn)有的硬質合金模無法達到，不得不選用鉆石模，經(jīng)過反復三次試驗，最終制出了我們所需要的高強度鋼絲。

2.2.3 繞制與檢測

在解決了前面兩個問題后，試制了樣品并對樣品進行了檢測：

（1）樣品幾何尺寸符合圖樣規(guī)定；（2）永久變形試驗，將彈簧內(nèi)徑由自由狀態(tài)Φ50mm，漲大到Φ66mm，彈簧沒產(chǎn)生永久變形，樣品符合圖樣規(guī)定，為合格品。

至此，本次攻關達到了預期的目的。

3 結束語

本次攻關成功制造出ZFW20-252（12）8KBd.288.083彈簧，實現(xiàn)了國產(chǎn)化制造，為小批試制生產(chǎn)及批量生產(chǎn)提供有力的技術支持，為公司創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，這是與公司領導的英明決策和大力支持分不開的。

參考文獻

[1]張英會，劉輝航，王德成.彈簧手冊[M].機械工業(yè)出版社.

[2]邱宣懷.機械設計[M].高等教育出版社.