機車減震彈簧的制造工藝研究

摘?要：減震器是電動車上的重要組成部件，而減震器的重要組成部件是彈簧。彈簧減震通過高強度彈簧產生壓縮形變，減輕沖擊，降低車身部分的動應力，提高車輛的行駛平順性，達到減震的作用。通過詳細論述減震彈簧的加工工藝流程，包括材料的選擇、加工及熱處理工藝等，表明經該工藝生產的彈簧性能良好，完全滿足客戶的技術和性能要求。

關鍵詞：機車;減震彈簧;加工工藝;制造

彈簧作為各類產品的基礎零部件之一，行業雖小，但量大面廣，種類繁多，在整個制造業中起著至關重要的作用。其中汽車、柴油機、摩托車和電動車中的各類彈簧，如氣門彈簧、減震彈簧、懸架彈簧以及離合器彈簧等，約占彈簧產量的50%左右。隨著彈簧應用行業的持續發展，對彈簧的要求也越來越高。近年來，我國無論在彈簧設計、彈簧材料，還是加工技術方面，都取得了長足發展。就彈簧加工技術而言，也從長期的手工制作向著數控和計算機控制化的深度和廣度發展。

1 減震彈簧的選材與造型

1.1 減震彈簧的選材

作為摩托車、電動車的彈簧，長期處于反復受力和回復過程，疲勞壽命需達到10萬次以上，外力卸載后應回復到初始位置，要求彈簧的塑性變形越小越好，鋼絲應具有較高的彈性極限，較高的回復力，要求屈服強度和抗拉強度較高。[1]目前，市面上常用的金屬材料有碳素彈簧鋼、琴鋼絲、合金彈簧鋼、彈簧用不銹鋼、銅合金、鎳合金等。本工藝采用65Mn鋼，65Mn鋼屬于碳素彈簧鋼，主要生產成鋼絲、鋼帶，用于制造各種截面較少的扁、圓彈簧，板簧和彈簧片等。有著強度較高、淬透性較大，脫碳傾向小、價格低廉、切削性好等優點。

1.2 減震彈簧的造型

機車用減震彈簧是承受壓力的螺旋彈簧，也稱為圓柱螺旋彈簧。壓縮彈簧一般用料的截面基本都是圓形，但形狀和尺寸種類繁多，既有等直徑、等節距，也有變直徑、變節距彈簧，不同的設計主要為滿足安裝空間、力值、剛度的要求。

2 生產彈簧的主要儀器及設備

YH680CNC電腦數控卷簧機，自動卷簧機是生產彈簧的專用設備，它的高度自動化在提升生產效率、工藝水平等方面發揮了巨大的作用。功能是把鋼絲卷制成設定形狀的彈簧，供回火、磨端面等后續工序工藝處理。自動卷簧機不僅可以卷制圓柱形螺旋彈簧，而且能卷制各種形狀的變徑、變距彈簧。具有成形速度快、性能穩定強和精準度高等特點，真正實現了人機對話，具備一分鐘彈簧成型的能力，并在保證速度、精度和性能的條件下，噪音低，操作更簡便。

M7745K9S數控彈簧雙端面磨床，該機床具有上下兩個磨頭，其主軸位于同一軸線上，上下磨頭由兩個磨輪電機分別獨立驅動。磨頭進給可以調速，上磨頭砂輪磨損時，可以通過上磨輪補償電機進行補償，下砂輪磨損時，通過下磨輪補償電機進行補償。另外，本機床采用雙料盤交替進行工作，即一個磨削另一個進行檢測貨上、下料，可大大提高生產效率。換盤方式可采用自動換盤或手動換盤。

RJC530連續式熱風回火爐，也稱輸送帶式電控回火爐（網帶爐），用于大批量彈簧的回火、定型。采用進口的PID智能化溫度控制儀及完整的自動控制系統，爐溫在500℃內，可以按工藝要求設定任意溫度，精度±3℃，并配有熱風攪拌裝置，爐溫準確均勻，回火后，工件質量穩定可靠。

另外還需要全自動送線架、拋丸機、強壓機、整形工具等，這邊就不再一一做具體說明。

3 生產工藝

3.1 生產工藝流程

下面以電動車前減震彈簧（等直徑、變節距彈簧）的常用尺寸3.3mm*外徑21.5mm*高度215mm*36圈（如圖）1所示，來說明彈簧的加工工藝流程。加工時，可按以下工藝執行：卷簧—熱處理—磨兩端面—拋丸—強壓—整形—二次回火—表面處理。

技術要求如下：

①旋向：右旋;②總圈數36，有效圈數34，密圈17，密圈解距6.54，拐點55，疏圈17圈;③去應力回火處理;④兩端面磨平，去除內毛刺;⑤在ps載荷下做永久變形不能大于自由高度的0.3%;⑥表面上油處理;⑦其余技術要求按GB1239.2.2級精度執行。

3.2 主要工序

3.2.1 卷簧處理

在加工前，根據彈簧的線徑、外徑、長度、節距等要求先進行彈簧特征數據轉換，編制程序。參數設置如圖2。65Mn鋼絲經KJS1000自動送線架送YH680CNC自動卷簧機，KJS1000全自動送線架可以承載1噸以內的鋼絲，在運轉過程中通過自動調節送線速度，使配套主機設備與它的送線速度保持同步，當發生絞線、斷線或送線完畢后，會發出報警信號并自動停機。

3.2.2 熱處理

經卷簧機卷制后的彈簧，內部產生了較高的內應力，必須進行去應力退貨（俗稱低溫回火）。回火處理的目的之一是能提升鋼材的抗力強度，保證其能正常地進行回彈，保證彈簧的效果。回火之后的彈簧可以將抗壓強度提升到90%以上，減少了彈簧的抗蠕變性。第二就是消除金屬絲冷加工和彈簧卷繞成時所產生的殘余應力，它可以顯著地改善冷成形彈簧的力學性能和使用特性。[2]第三是穩定彈簧形狀，回火15～30分鐘后彈簧外圈會縮到一個穩定水平。因此，卷制好的彈簧將會由人工送入連續式熱風回火爐中進行低溫回火定型，回火爐溫度設定為350℃，時間為半小時。

3.3 磨簧

經卷簧機卷制并回火后形成的彈簧是半成品，兩端面不平行，需經磨簧機將兩端面磨平，目的之一是使壓縮面由點接觸改為線接觸或者面接觸，增加受力面積，避免接觸面刮傷，第二是使兩端面與彈簧的軸線保持一定的垂直度。磨簧機參數設定如圖3。

3.4 拋丸處理

彈簧的表面質量要求較高，折疊、劃痕、氧化脫碳等表面缺陷常常會成為彈簧工作時應力集中的地方及疲勞斷裂源。拋丸處理是目前應用最廣泛的改善彈簧表面質量的方法之一。拋丸處理就是通過直徑0.3～0.4mm的不銹鋼丸粒高速撞擊母材表面，產生磨削作用，在這種磨削的作用下，清除工件表面的銹蝕、氧化層、毛刺等，從而提高彈簧疲勞強度（一般可提高20%～35%），將彈簧的使用壽命提高3～10倍。[3]

3.5 強壓處理

彈簧在長期反復靜壓的作用下，其自由高度將會有一定的縮減，力學性能也無法一直保持初始狀態。為消除加工應力、保持彈簧使用過程中尺寸的穩定性、增強抗疲勞性，需進行強壓處理，處理后，彈簧的自由高度會發生較大的變化。[4]強壓方法是利用強壓機用較慢速度（約1min）把彈簧壓至規定高度，然后緩慢放開（約1min），使彈簧產生塑性變形。

3.6 手工整形

根據圖紙的要求，每個彈簧必須在專用的整形臺上逐個整形，主要任務是保證其垂直度和總長度。

3.7 二次回火

為進一步消除彈簧內部的內應力，定型彈簧的形狀和尺寸，同時改善彈簧的物理性能，提升彈簧的疲勞壽命，減少彈簧在工作中的形變量，調整鋼絲的抗拉強度和硬度等。彈簧制成后需二次回火，溫度設定為300℃，10分鐘。

3.8 表面處理

彈簧在生產、儲存及使用等過程中，常常會受到周圍介質的腐蝕。彈簧是靠彈力發揮作用，彈簧被腐蝕后彈力將發生改變進而喪失功能。因此防止彈簧被腐蝕才能確保彈簧的工作穩定，并延長其使用壽命。彈簧金屬保護層的獲得一般是用噴塑或電鍍。電鍍保護層不僅能保護彈簧不受腐蝕，還能改善其外觀，甚至工作性能，比如提高彈簧的表面硬度，增加彈簧抗磨損的能力，提高熱穩定性，防止腐蝕等。金屬鎘比較安定，耐腐蝕性能較強。鎘鍍層光亮美觀、質地軟、可塑性好，最適宜于作彈簧保護層。

4 結語

長期大量的生產實踐表明，按本工藝流程來生產減震彈簧，生產效率高，彈簧壽命持久，在耐腐蝕、抗永久變形等方面具有良好的性能，完全能滿足客戶的技術和性能要求。

參考文獻：

[1]張宗前，何志凱.摩配用65Mn彈簧鋼絲生產工藝研究[J].金屬制品，2018，04：1719.

[2]周文鳳，付豪.提高壓縮螺旋彈簧合格率的回火工藝優化[J].熱加工工藝，2018，22：200201.

[3]齊鵬，常小猛.淺述鋼管外壁拋丸工藝技術研究[J].鍋爐制造，2019，06：4851.

[4]孔方桂，王瑞棟，李旭軍.基于自動卷簧機螺旋彈簧制造工藝研究[J].金屬加工（熱加工），2017，Z1：3738.

作者簡介：楊蕓（1983—），女，漢族，江蘇無錫人，碩士，講師，研究方向為機電一體化技術。