某彈簧零件工藝制造應(yīng)用研究

田轉(zhuǎn)麗　王海峰　李金榮

[摘 要]某彈簧零件主要應(yīng)用于某重點(diǎn)型號(hào)及相關(guān)系列飛機(jī)上，使用數(shù)量較大；但此彈簧零件在生產(chǎn)制造過程中合格率一直很低，造成零件報(bào)廢較多，原材料浪費(fèi)現(xiàn)象甚為嚴(yán)重；而且此彈簧零件的生產(chǎn)制造過程中工序繁多，工藝復(fù)雜，影響因素較多，各個(gè)工序?qū)α慵挠绊懸哺鞑幌嗤?；為了滿足此彈簧零件生產(chǎn)需求，提高此項(xiàng)零件的合格率，找出不合格原因，并提出解決方案，所以，很有必要對此項(xiàng)拉伸彈簧工藝參數(shù)及制造作分析與研究。

[關(guān)鍵詞]拉伸彈簧；最大許用載荷；中徑；自由高度；間隙；合格率

中圖分類號(hào)：TS706 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）32-0083-01

引言

某彈簧屬于拉伸彈簧，此拉伸彈簧主要應(yīng)用于某重點(diǎn)型號(hào)及相關(guān)系列飛機(jī)上，使用數(shù)量較大；但此項(xiàng)拉伸彈簧在生產(chǎn)制造過程中合格率一直很低；而且此拉伸彈簧的生產(chǎn)制造過程中工序多，工藝復(fù)雜，影響因素較多，各個(gè)工序?qū)α慵挠绊懸哺鞑幌嗤?；此?xiàng)拉伸彈簧存在的主要問題是最大許用載荷（P）偏高，自由長度（H0）超長，彈簧圈與圈之間的間隙超差。為了解決此拉伸彈簧存在的問題，就要深入分析與研究此項(xiàng)拉伸彈簧各參數(shù)與最大許用載荷（P）、自由長度（H0）、彈簧圈與圈之間的間隙的關(guān)系，以及各工序?qū)@三方面的影響。

正文

針對此項(xiàng)拉伸彈簧存在的最大許用載荷（P）偏高，自由長度（H0）超長，彈簧圈與圈之間的間隙超差的主要問題，下面就這三方面逐個(gè)問題進(jìn)行詳細(xì)深入的分析與研究。

首先來分析最大許用載荷（P），從公式P=πd3/8DK[τ]和f=8PD3/Gd4可知，使用溫度K、許用應(yīng)力[τ]、剪貼彈性模量G、單圈變形量f均為定值，所以彈簧中徑D和鋼絲直徑d是影響最大許用載荷的主要因素，而鋼絲直徑d在實(shí)際生產(chǎn)中每批原材料都是定值，由于此項(xiàng)拉伸彈簧最大許用載荷（P）偏高，再結(jié)合以上公式我們應(yīng)該選擇中徑D偏大，也就是說盡量將彈簧中徑制造成偏上差，最大許用載荷（P）就會(huì)相應(yīng)降低。

然后來分析自由高度（H0）和彈簧圈與圈之間的間隙問題，從公式H0=d（n+1）+Dn中可得出，原則上可以減少工作圈n來控制自由長度的超長，但減少工作圈n將影響到彈簧圈與圈之間的間隙會(huì)增大，單圈變形量也會(huì)增加，也就會(huì)影響最大許用載荷的增加；所以減少工作圈的方法是不可取的。

下面分析制造過程，此項(xiàng)拉伸彈簧的工藝流程為：原材料檢測——車工——熱處理——鉗工——熱處理（淬火+回火）——立定處理（拉伸）——加溫加荷時(shí)效——吹砂——半成品檢驗(yàn)（測力）——表面處理——加溫加荷時(shí)效——完工標(biāo)識(shí)——成品檢驗(yàn)

拉伸彈簧工作圖如圖1：

按因果關(guān)系，用魚刺圖從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等方面分析產(chǎn)生此拉伸彈簧最大許用載荷（P）、自由長度（H0）、彈簧圈與圈之間的間隙超差的原因，如圖2：

從上圖可看出：設(shè)備方面，檢查生產(chǎn)設(shè)備是否陳舊、老化，經(jīng)檢查車床、夾具、拉伸試驗(yàn)機(jī)等都合格。人員方面，參與彈簧制造的操作工人年輕，缺乏經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)水平低也可能導(dǎo)致零件制造不合格；操作工沒有嚴(yán)格按工藝規(guī)程執(zhí)行可能導(dǎo)致零件不合格，經(jīng)核實(shí)操作工人都是高級(jí)工和技師。環(huán)境方面，生產(chǎn)制造環(huán)境臟、亂、差也可能造成零件生產(chǎn)不合格；經(jīng)檢查制造環(huán)境都滿足文件要求。測量方面，檢驗(yàn)人員使用的工量具或測力機(jī)未校驗(yàn)；未按文件要求檢測，致使零件測量不準(zhǔn)確；經(jīng)核查測量工具都在校驗(yàn)期內(nèi)。對于材料方面，此項(xiàng)拉伸彈簧使用材料為65Si2MnWA，材料狀態(tài)有回火、冷拉、冷拉+銀亮等，材料形狀有盤狀鋼絲和直條狀態(tài)鋼絲，材料狀態(tài)和形狀的選擇不當(dāng)，可能造成零件生產(chǎn)不合格；工藝方法方面是重要因素，繞制時(shí)中徑的選擇，熱處理溫度和時(shí)間的選擇需要根據(jù)具體情況而定，加溫加荷時(shí)效的溫度對拉伸彈簧的間隙和自由長度有一定的影響；由于此拉伸彈簧還未到表面處理工序就不合格，所以表面處理的影響可以排除。

從以上分析可得出影響此項(xiàng)拉伸彈簧最大許用載荷（P）、自由長度（H0）、彈簧圈與圈之間的間隙的因素可能是材料、中徑、熱處理、加溫加荷時(shí)效。下面通過試驗(yàn)來具體分析：

（1）對于材料方面，用盤狀鋼絲冷拉材料和直條狀態(tài)冷拉+銀亮鋼絲分別試驗(yàn)對比

（2）要得到合適的中徑，就要選擇合適的芯棒；對于此拉伸彈簧由于前面已經(jīng)分析出需選擇偏上差的中徑，所以要選擇偏上差的芯棒，來保證所需合適的中徑；

（3）由于此項(xiàng)拉伸彈簧相對鋼絲直徑較大（d=4.0），自由高度（H0=189）較長，在熱處理方面淬火保溫時(shí)間的選擇應(yīng)慎重，為了保證零件的淬透性和淬火質(zhì)量，保溫時(shí)間的選擇應(yīng)相對加長；選用淬火保溫時(shí)間7分鐘和20分鐘分別試驗(yàn)對比。

（4）因?yàn)榇隧?xiàng)拉伸彈簧所使用材料為65Si2MnWA，所以根據(jù)航標(biāo)規(guī)定須進(jìn)行兩次加溫加荷時(shí)效處理，第一次加溫加荷時(shí)效是將拉伸彈簧拉伸到其最大許用載荷下的高度H（H=H0+F）在一定的溫度下保持不少于7小時(shí)，第二次是將彈簧拉伸到其最大工作載荷下的高度，保持48小時(shí)；由于第一次加溫加荷時(shí)效處理航標(biāo)規(guī)定溫度為120±10℃，但文件中允許采用高于工作溫度20±10℃（60+20±10℃）進(jìn)行，所以我們選用120±10℃和80±10℃兩種不同的溫度進(jìn)行第一次加溫加荷時(shí)效試驗(yàn)，以便對比試驗(yàn)結(jié)果。

通過以上試驗(yàn)結(jié)果對比，仔細(xì)分析，認(rèn)真的現(xiàn)場調(diào)查，得出結(jié)論是：材料方面，此項(xiàng)拉伸彈簧使用材料為65Si2MnWA，從實(shí)際生產(chǎn)來看采用材料狀態(tài)為冷拉+銀亮的直料比回火的盤料效果要好；對于工藝方法，選擇偏上差的芯棒來保證中徑偏上差，從而降低最大許用載荷；熱處理方面淬火保溫時(shí)間用20分鐘的比用7分鐘的零件淬透性和淬火質(zhì)量都較好；第一次加溫加荷時(shí)效的溫度用80±10℃的比用120±10℃的零件圈與圈之間的間隙要?。ú淮笥?.1mm），滿足文件要求，圈與圈之間的間隙減小了，每圈之間間隙減小累計(jì)起來，自由長度也就相應(yīng)減小，從而保證此拉伸彈簧自由長度尺寸也合格。

結(jié)論

經(jīng)過認(rèn)真仔細(xì)的分析與研究，借助不同參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)對比的方式，得出影響此拉伸彈簧最大許用載荷（P）偏高，自由長度（H0）超長，彈簧圈與圈之間的間隙超差的因素有四方面：原材料狀態(tài)和形狀、中徑、熱處理參數(shù)、加溫加荷時(shí)效溫度。原材料應(yīng)選用冷拉+銀亮的直料，中徑選擇偏上差的尺寸，熱處理淬火時(shí)間選用20分鐘，加溫加荷時(shí)效溫度選用80±10℃進(jìn)行處理，經(jīng)過這些參數(shù)的改進(jìn)，就能很好的保證此拉伸彈簧的最大許用載荷、自由長度、彈簧圈與圈之間的間隙的合格。

現(xiàn)場生產(chǎn)中，經(jīng)過工藝參數(shù)的改進(jìn)，大大的提高了此拉伸彈簧的合格率，同時(shí)降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期；更好地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，很大程度地節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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