圓柱螺旋壓縮彈簧檢測技術探討

■中國工程物理研究院電子工程研究所 （四川綿陽 621999）

龐柯寧 薛 鵬

常見的圓柱螺旋壓縮彈簧（Y形）廣泛應用于各類精密傳感器和鎖緊裝置等產品中。圓柱螺旋壓縮彈簧的材料選用、熱處理過程質量以及形位尺寸精度對其工作性能影響較大,而在影響彈簧工作性能的主要因素中，形位尺寸精度是可測可控的，控制好彈簧形位尺寸就可以很大程度地提高圓柱螺旋彈簧質量。因此，在批量彈簧零件生產條件下，如何合理、正確檢測圓柱螺旋彈簧，確保交付零件滿足使用要求是尤為重要的。

1. 圓柱螺旋壓縮彈簧所需檢測的主要參數

生產中常見圓柱彈簧零件及參數如圖1所示。

主要檢測項目有：

（1）彈簧表面質量的檢測。

（2）幾何參數。①材料直徑d。②彈簧外徑D2、彈簧內徑D1、彈簧中徑D。③支承圈數n2、有效圈數n、總圈數n1。④節距t。⑤自由高度H0。

（3）形狀要求。①彈簧軸線與端面垂直度。②彈簧兩側端面平行度。③彈簧母線直線度。

2. 圓柱螺旋壓縮彈簧表面質量的檢測

先將彈簧表面的防銹油用軟布擦干凈，目視檢查材料表面是否有裂紋、凹坑及劃痕。碳素彈簧鋼絲允許有深度不超過鋼絲直徑公差之半的小拉痕；合金彈簧鋼絲允許深度為不使鋼絲直徑超出極限尺寸的局部凹坑和劃痕。

此外還需對零件端面的磨削表面粗糙度進行檢測：用粗糙度比較樣塊進行對照評定。一般兩端圈并緊并磨平的彈簧支撐圈磨平部分≥3/4圈，其表面粗糙度值Ra≤12.5mm。

圖 1

3. 圓柱螺旋壓縮彈簧常用幾何尺寸的檢測

（1）彈簧材料直徑的檢測：檢測彈簧材料直徑一般用游標卡尺或千分尺，必要時可采用工具顯微鏡，如較細鋼絲。常用65Mn、70鋼油淬火回火鋼絲直徑公差與圓度如表1所示。

表1 65Mn、70鋼油淬火回火鋼絲直徑公差與圓度

（2）圓柱螺旋壓縮彈簧自由高度H0的檢測：彈簧一般放于水平位置測量，若彈簧直立放置時自重對彈簧高度無明顯影響時，允許放于直立位置測量。在彈簧自由高度H0≤500mm時，使用游標卡尺或高度尺測量，應避免測力過大引起彈簧自由高度變形。當彈簧鋼絲直徑偏小時，可在工具顯微鏡或投影儀上測量，以確保測量準確。彈簧的最高點即為彈簧的自由高度。根據GB/T 1239.1―2009和GB/T 1239.2―2009，未注彈簧自由高度極限偏差如表2所示。

表2 彈簧自由高度極限偏差

（3）圓柱螺旋壓縮彈簧直徑的檢測：若圖樣標注外徑和中徑尺寸的彈簧，以測得的外徑尺寸為準；若圖樣標注內徑的彈簧，以測得的內徑尺寸為準；圖樣同時標注彈簧內、中、外徑中任意一項以上的，則以測得的外徑尺寸為準。

彈簧直徑的檢測使用游標卡尺，其中一個測量爪至少應與兩個簧圈相接觸，測量爪應與端圈平面保持垂直位置。

測量外徑時以測得的最大點為準；測量內徑時以測得的最小點為準。根據GB/T 1239.1－2009和GB/T 1239.2－2009，未注彈簧外徑或內徑的極限偏差如表3所示。

表3 彈簧外徑或內徑的極限偏差

當檢測批量彈簧的符合性時，通常采用專用彈簧檢測套筒或檢測心軸，看能否自由通過彈簧來檢測彈簧直徑。彈簧內外徑專用檢測工具薦用尺寸如表4所示。

表4 彈簧內外徑專用檢測工具薦用尺寸

（4）圓柱螺旋壓縮彈簧圈數的檢測：彈簧的總圈數一般用目測，當總圈數允許誤差≤0.1圈時，用專用量具檢測。彈簧總圈數未注極限偏差如表5所示。

（5）圓柱螺旋壓縮彈簧垂直度的檢測：將兩端面磨平的彈簧垂直放于平板上，在無載荷狀態下，將彈簧對寬座角尺自轉一周，找出彈簧端圈與寬座角尺之間的最大間隙（端頭至1/2圈處考核相鄰第二圈）即為垂直度，用塞尺測量間隙值。彈簧一端測試結束后測試另一端，取最大值（見圖2）。

表5 彈簧總圈數的極限偏差

根據GB/T 1239.2－2009，兩端面經過磨削的彈簧，在自由狀態下，彈簧軸心線對兩端面的未注垂直度偏差如表6所示。

圖 2

表6 螺旋壓縮彈簧軸心線對兩端面的垂直度允許偏差

（6）圓柱螺旋壓縮彈簧兩端圈平行度的檢測：將彈簧垂直放置于平板上，用百分表測出端圈磨削面部位的示值變化，其最大值與最小值之差即為彈簧兩端圈間的平行度偏差。

（7）圓柱螺旋壓縮彈簧直線度的檢測：將彈簧水平放于平板上，滾動一周，確定其最大彎曲部位，用塞尺測量最大彎曲處與平板間的間隙即為直線度偏差（見圖3）。

圖 3

4. 結語

我們在檢測圓柱螺旋壓縮彈簧的尺寸及形位公差時，應注意測量基準的選擇，根據圖樣標注的公差，正確選擇測試量具及測量方法，保證檢測質量，盡量將檢測誤差控制在允許的范圍內。

[1] 張英會，劉輝航，王德成，等. 彈簧手冊[M]. 北京：機械工業出版社，1997.

[2] 梁國明. 制造業質量檢驗員手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2003.