一种弹簧的制作方法及其绕制机与流程

1.本发明涉及塑壳断路器，具体涉及一种弹簧的制作方法及其绕制机。


背景技术：

2.在塑壳断路器中使用的弹簧是由传统的制作方法制作而成，使得弹簧的疲 劳寿命较低，严重影响了塑壳断路器整体寿命。传统的弹簧制作方法存在以下 缺陷：其一，弹簧选用常规的弹簧钢丝材料，如65mn、60si2mn等；其二，传 统的螺旋式弹簧绕制机的夹具粗糙，对弹簧主体产生了较为严重伤痕，在后期 使用过程中，往复运动使伤痕迅速扩张、延伸，便造成弹簧较早失效；其三， 现有弹簧大多采用发黑工艺进行表面处理，在发黑处理过程中在弹簧中留下了 氢脆隐患；其四，在弹簧制作工艺中通常不进行抛丸处理，使弹簧因缺少一道 表面强化工序而使弹簧的疲劳寿命表现不佳。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够可大幅度提升弹簧 疲劳寿命的制作方法及其绕制机。
4.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种弹簧的制作方法，给钢丝涂覆预镀层，或者选用涂覆有预镀层的钢丝， 将表面涂覆有预镀层的钢丝加入绕制机中绕制弹簧，对绕制完成后的弹簧进行 两次回火处理，并在两次回火处理之间进行抛丸处理。
6.优选的，在所述绕制机中添加钢丝处装配机油装置，在加入钢丝时向钢丝 表面添加机油。
7.优选的，绕制机设有用于夹持和绕制钢丝的第一端弯折处夹具和第二端弯 折处夹具，所述第一端弯折处夹具与钢丝的接触面以及第二端弯折处夹具与钢 丝的接触面进行抛光处理。
8.优选的，抛丸处理前的回火温度为310-330℃，回火时间为5-7min，抛丸 处理后的回火温度为250-270℃，回火时间为5-7min；选用直径为0.1-0.5mm 的钢珠进行5-20min的抛丸处理。
9.优选的，所述钢丝的预镀层为锌铝合金，钢丝直径为2.2mm。
10.优选的，所述钢丝的组分含量为：c：0.80-0.85％；si：0.185-0.195％； mn：0.45-0.55％；s：0.005-0.007％；p：0.009-0.011％；余量为fe。
11.优选的，在第一次回火处理后，对绕制的弹簧进行力值检测，将满足力值 要求的弹簧依次进行抛丸处理和第二次回火处理，对已经过第二次回火处理的 弹簧再次进行力值检测，对满足要求的弹簧喷涂防锈油。
12.一种应用于如上所述弹簧制作方法中的绕制机，包括用于折弯弹簧的弯折 处夹具，所述弯折处夹具包括第一端弯折处夹具和第二端弯折处夹具，所述第 一端弯折处夹具设有用于配合弯折弹簧第一端的第一凹槽，第二端弯折处夹具 有弯折弹簧第二端的第二
凹槽，第一凹槽的第一接触面与第二凹槽的第二接触 面被抛光用于与形成弹簧的钢丝接触。
13.进一步，设置有机油装置，所述机油装置用于在钢丝进线时为钢丝表面喷 涂机油。
14.进一步，所述第二端弯折处夹具包括支撑件、配合件和固定件，在所述支 撑件的一侧开设有开口槽，所述配合件装配在开口槽内并由固定件将支撑件与 配合件固定为一体；
15.所述配合件的一侧设有两个平行的弧形槽，两个弧形槽共同组成第二凹槽， 两个弧形槽之间的间距为弹簧内径，每个弧形槽的圆弧半径与形成弹簧的钢丝 半径相等，所述的弧形槽的内侧面为抛光处理的第二接触面；
16.所述第一端弯折处夹具的一侧端部设有第一凹槽，所述第一凹槽整体弯曲 形成弧形轨迹，所述第一凹槽的内径与形成弹簧钢丝的外径相等，所述的第一 凹槽的内侧面为抛光处理的第一接触面。
17.本发明的一种弹簧的制作方法，不同于现有技术的先绕制后涂覆镀层，而 是先涂覆预镀层后绕制，通过先给钢丝涂覆预镀层，或者选用涂覆有预镀层的 钢丝绕制而成，简化了后续的表面处理工序，不进行发黑工艺，同时也规避了 发黑工艺带来的氢脆隐患；另外，在完成弹簧的绕制后进行两次回火处理，并 在两次回火处理之间进行抛丸处理，进一步使弹簧的疲劳寿命大幅度提升。
18.本发明的一种弹簧的绕制机，通过对夹具与钢丝的接触面进行抛光处理， 特别是将第一端弯折处夹具、第二端弯折处夹具的第一凹槽、第二凹槽的接触 面进行抛光处理，使第一端弯折处夹具、第二端弯折处夹具在绕制弹簧的过程 中不会损伤弹簧的表面。
19.此外，在绕制机中添加钢丝处装配机油装置，在加入钢丝时，通过机油装 置向钢丝表面喷涂一层机油从而降低弹簧绕制过程中的擦伤风险，适用于对涂 覆预镀层的钢丝进行保护，简化了弹簧的加工工艺。
附图说明
20.图1是本发明一种弹簧的制作方法的流程图；
21.图2是本发明中第一端弯折处夹具的主视图；
22.图3是本发明中第一端弯折处夹具的俯视图；
23.图4是本发明中第二端弯折处夹具中支撑件的主视图；
24.图5是本发明中第二端弯折处夹具中支撑件的俯视图；
25.图6是本发明中第二端弯折处夹具中配合件的主视图；
26.图7是本发明中第二端弯折处夹具中支撑件的俯视图；
27.图8是本发明中第二端弯折处夹具中固定件的主视图。
具体实施方式
28.以下结合附图1至8给出的实施例，进一步说明本发明的一种弹簧的制作 方法及其绕制机的具体实施方式。本发明的一种弹簧的制作方法及其绕制机不 限于以下实施例的描述。
29.一种弹簧的制作方法，在绕制机上装配第一端弯折处夹具1和第二端弯折 处夹具2，给钢丝涂覆预镀层，或者选用涂覆有预镀层的钢丝，将表面涂覆有预 镀层的钢丝加入绕制机中绕制弹簧，对绕制完成后的弹簧进行两次回火处理， 并在两次回火处理之间进行抛丸处理。
30.本发明的一种弹簧的制作方法，不同于现有技术的先绕制后涂覆镀层，而 是先涂覆预镀层后绕制，通过先给钢丝涂覆预镀层，或者选用涂覆有预镀层的 钢丝绕制而成，简化了后续的表面处理工序，不进行发黑工艺，同时也规避了 发黑工艺带来的氢脆隐患；另外，在完成弹簧的绕制后进行两次回火处理，并 在两次回火处理之间进行一次抛丸处理，进一步使弹簧的疲劳寿命大幅度提升。
31.如图1所示，提供一种实施例详细介绍弹簧的制作方法，在绕制机上装配 第一端弯折处夹具1和第二端弯折处夹具2，先给钢丝涂覆预镀层，将表面涂覆 有预镀层的钢丝加入绕制机中绕制弹簧，优选预镀层为锌铝合金，第一端弯折 处夹具1用于将钢丝的一端弯折形成弹簧的第一端，随后由绕制机绕制出弹簧， 最后由第二端弯折处夹具2将弹簧的第二端弯折，其中第一端弯折处夹具1、第 二端弯折处夹具2在绕制过程中分别对弹簧的两端进行处理，优选第一端弯折 处夹具1与钢丝的接触面以及第二端弯折处夹具2与钢丝的接触面经过电磨机 进行抛光处理，以避免损伤弹簧的表面，破坏预镀层；在钢丝完成绕制形成弹 簧后，先进行一次回火处理以去除应力，回火温度为310-330℃，回火时间为 5-7min，其最优方案为在温度320℃下进行6min的回火处理，在完成本次回火 处理后，优选进行一次力值测试，对不满足力值要求的弹簧直接废弃，随后， 对满足力值要求的弹簧进行抛丸处理，通过选用直径为0.1-0.5mm的钢珠进行 5-20min的抛丸处理，以实现对弹簧表面进行强化处理；最后，对经过抛丸处理 后的弹簧再次进行回火处理，回火温度为250-270℃，回火时间为5-7min，最 优方案为在温度260℃下进行6min的回火处理。优选预镀层为锌铝合金。钢丝 的组分含量具体为：c：0.80-0.85％；si：0.185-0.195％；mn：0.45-0.55％；s： 0.005-0.007％；p：0.009-0.011％；余量为fe。
32.当然也可以选用预先涂覆有预镀层的钢丝，在本实施例中选用bekaert公 司的线径为2.2mm的锌铝合金钢丝，锌铝合金为钢丝的预镀层，当然，也可以 选取类似锌铝合金预镀层的其他钢丝材料。需要说明的是，通常先进行试绕制 过程，即先绕制几个弹簧，对绕制完的弹簧进行第一次力值测试，当满足力值 要求后，将满足力值要求的弹簧依次进行抛丸和回火处理，随后再大批量绕制 弹簧。
33.通过设置在绕制机上的机油装置向钢丝表面添加机油，在绕制过程中起润 滑作用，减少对钢丝的磨损，避免破坏预镀层，优选机油装置设置在钢丝入口 处，从进线开始向钢丝表面喷涂机油。
34.另外，在最后一次回火处理完成后，再次对弹簧进行力值检测，对满足要 求的弹簧喷涂防锈油，弹簧制作完毕。
35.为验证本实施例对弹簧疲劳寿命大幅提高，对弹簧采用机械式弹簧拉压疲 劳试验机进行验证，在疲劳试验过程中采用的频率为1hz，行程按照弹簧实际设 计进行相应的调整，分为四组实验组(a、b、c、d组)，其中三组(a、b、c组) 进行不同参数下的抛丸处理，剩余一组(d组)未做抛丸处理，每一个实验组中 选取6个弹簧样品，其结果如下表所示：
36.不同方案弹簧疲劳寿命数据
[0037][0038]
根据上表可知，经过抛丸处理后的弹簧疲劳寿命显著提升，其中，选用直 径为0.4mm钢丸进行10min的抛丸处理效果最好。
[0039]
一种适用于绕制上述弹簧的弹簧绕制机，所述绕制机包括设置在钢丝出线 的一端的第一端弯折夹具和第二端弯折夹具，在绕制机钢丝出线的一端还设有 推动机构，所述推动机构至少包括两组与第一弯折处夹具1、第二弯折处夹具2 配合的推动件，所述第一端弯折夹具1与其中一组推动件配合用于弯折弹簧第 一端的钢丝，第二端弯折夹具2与另一组推动件配合用于弯折弹簧第二端的钢 丝，所述第一端弯折夹具1、第二端弯折夹具2与形成弹簧的钢丝的接触面分别 经过抛光处理形成第一接触面和第二接触面，优选的，在钢丝进线的一端设置 有机油装置，所述机油装置在钢丝进线时为钢丝表面喷涂机油。
[0040]
本发明一种弹簧的绕制机，通过对夹具与钢丝的接触面进行抛光处理，以 及在绕制机中添加钢丝处装配机油装置，适用于对涂覆预镀层的钢丝进行保护， 简化了弹簧的加工工艺。
[0041]
结合图2-8详细介绍应用于上述弹簧制作方法的弯折处夹具，所述弯折处 夹具包括第一端弯折处夹具1和第二端弯折处夹具2，所述第一端弯折处夹具1 设有用于配合弯折弹簧第一端的第一凹槽11，第二端弯折处夹具2有夹持弹簧 第二端的第二凹槽，第一凹槽11的第一接触面与第二凹槽的第二接触面被抛光 用于与形成弹簧的钢丝接触，通过将第一接触面与第二接触面进行抛光处理后， 最大程度规避因夹具粗糙在弹簧表面造成伤痕，破坏预镀层，从而在弹簧后期 使用过程中埋下隐患。
[0042]
结合图2-3介绍一种第一端弯折处夹具1，用于绕制拉簧，所述第一端弯折 处夹具1整体呈一端粗一端细的台阶状，在其较粗的一端中部设有凹槽结构， 所述凹槽结构用于与绕制机连接，第一端弯折处夹具1较细的一端端面设为斜 面，在所述斜面上设有凸出部，图2中凸出部位于斜面的下侧，在所述凸出部 的端部设有第一凹槽11，第一凹槽11的内侧面进行抛光处理作为与钢丝接触的 第一接触面，所述第一凹槽11整体弯曲形成弧形轨迹，第一凹槽11的内径与 形成弹簧钢丝的外径相等，在钢丝伸入第一凹槽11内时，随着绕制机
的转动使 钢丝被第一凹槽11夹持并由第一凹槽11的轨迹弯折形成弧状后，由绕制机上 与第一端弯折处夹具1配合的推动件动作推挤弯折处之后的钢丝，使弯折成弧 状的钢丝与用于绕制弹簧扭曲部的钢丝形成夹角，此时弯折成弧状的钢丝作为 拉环形成弹簧的第一端。
[0043]
结合图4-8介绍一种第二端弯折处夹具2，所述第二端弯折处夹具2所述第 二端弯折处夹具2包括支撑件22、配合件23和固定件24，相对于现有一体成 型的结构，分体式结构在绕制不同线径弹簧时，可以灵活更换零件，能够节约 成本。
[0044]
在所述支撑件22的一侧开设有开口槽221，图5中支撑件22在设有开口槽 221后整体呈u形体结构，在支撑件22上设有凹槽结构用于与绕制机连接；所 述配合件23装配在开口槽221内并由固定件24将支撑件22与配合件23固定 为一体。
[0045]
如图6和7所示，所述配合件23的一侧也设有一个开口与开口槽221方向 一致的凹槽结构，在所述凹槽结构的两个侧壁分别设有一个弧形槽231，两个弧 形槽231相互平行且敞口方向与开口槽221的开口方向一致，由两个弧形槽231 共同形成与钢丝接触的第二凹槽，两个弧形槽231的内侧面，即两个弧形面共 同作为与钢丝配合的第二接触面并被进行抛光处理，优选配合件23上的凹槽结 构其中一个侧壁端面略靠近支撑件22的开口槽221，此时使两个弧形槽231保 持相互平行时，两个弧形槽231的槽底不在同一平面上，其中一个弧形槽231 更靠外一些(即更靠近开口槽221的开口处)；弹簧每个弧形槽231的圆弧半径 与形成弹簧的钢丝半径相等，在最后一圈钢丝在第二凹槽的配合下被推挤呈半 圆形拉环时，形成半圆形拉环的钢丝分别与两个弧形槽231贴合，两个弧形槽 231之间的间距为弹簧内径；进一步的，所述配合件23与开口槽221的开口一 侧共同设置为斜面，使开口槽221的高度从开口处开始逐渐升高，利于推动件 推挤弹簧的最后一圈钢丝，此时支撑件22和配合件23整体呈现梯形结构，另 外，开口槽221的两侧优选为采用凹凸结构，以增强与配合件23的装配稳定性。
[0046]
在所述支撑件22、配合件23上设有装配孔，在本实施例中装配孔为圆孔， 如图8所示，固定件24为杆体结构，固定件24装配在圆孔内将支撑件22与 配件固定为一体，支撑件22与配合件23能够绕制不同线径的弹簧，可以通过 仅更换配合件23实现绕制不同型号的弹簧。
[0047]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替 换，都应当视为属于本发明的保护范围。