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

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(jī)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(jìn)口?？紤]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(jìn)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(jìn)度。我們攻關(guān)組從公司的長遠(yuǎn)利益出發(fā)，以研制科學(xué)新工藝、為公司創(chuàng)效益為己任，承擔(dān)了ZFW20-252（12）8KBd.288.083 彈簧國產(chǎn)化制造工藝的攻關(guān)課題。

關(guān)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(jìn)日本AE-POWER技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)的新產(chǎn)品。其ZFW20-252（12） 8KBd.288.083 彈簧裝于導(dǎo)體卡槽內(nèi)，起著限制彈性觸指自由竄動的作用。在樣機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)度。我們攻關(guān)組從公司的長遠(yuǎn)利益出發(fā)，以研制科學(xué)新工藝、為公司創(chuàng)效益為己任，承擔(dān)了ZFW20-252（12）8KBd.288.083 彈簧國產(chǎn)化制造工藝的攻關(guān)課題。

攻關(guān)組對奧氏體不銹鋼絲彈簧的制造工藝進(jìn)行了深入地理論研究，參考有關(guān)彈簧制造的專業(yè)資料并結(jié)合自身行業(yè)經(jīng)驗及分廠現(xiàn)有設(shè)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(shè)，小心求證，在技術(shù)難度大、時間緊迫、設(shè)備簡陋等諸多不利因素下，勇敢地接受了挑戰(zhàn)。

2 攻關(guān)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(dāng)d=1.2mm時，C推薦值為4～12，可見此彈簧的旋繞比遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)口自動繞簧機(jī)的彈簧廠聯(lián)系，試圖利用其先進(jìn)的設(shè)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(zhǔn)66mm，扭轉(zhuǎn)變形角？準(zhǔn)約達(dá)到70°以上，才能順利裝入導(dǎo)體卡槽。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》闡述，當(dāng)許用應(yīng)力δb一定時，彈簧圈數(shù)n越小，許用扭轉(zhuǎn)變形角？準(zhǔn)就越小，對于此單圈彈簧（常規(guī)彈簧n≥3），？準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)扭轉(zhuǎn)變形角。查閱此件的日本原圖，在材料規(guī)格上只標(biāo)明不銹鋼，并未給出具體的材料牌號。小型化組設(shè)計員在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變形角？準(zhǔn)未達(dá)到70°時施力F就已經(jīng)超過了許用應(yīng)力，彈簧產(chǎn)生永久變形無法回復(fù)?；趭W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(jī)繞制成型，繞簧機(jī)的工作原理見圖1，心軸裝在主軸

卡盤上與主軸一起旋轉(zhuǎn)。主軸通過交換齒輪及絲杠使彈簧材料的送進(jìn)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(jī)床或操縱機(jī)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(jī)構(gòu)及彈簧節(jié)距控制工具入手，經(jīng)多次的改進(jìn)和實驗，此工具現(xiàn)已成功制造出來，目前，繞簧機(jī)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(zhì)合金模無法達(dá)到，不得不選用鉆石模，經(jīng)過反復(fù)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(jìn)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(guān)達(dá)到了預(yù)期的目的。

3 結(jié)束語

本次攻關(guān)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(shù)支持，為公司創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，這是與公司領(lǐng)導(dǎo)的英明決策和大力支持分不開的。

參考文獻(xiàn)

[1]張英會，劉輝航，王德成.彈簧手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計[M].高等教育出版社.