一种热成型卷簧机入料辊轮结构设计制造技术

本发明专利技术公开了一种热成型卷簧机入料辊轮结构设计，其中入料辊轮包括圆弧形料槽，圆弧形料槽的圆弧端满足以下公式：X2/D2+J2/d

【技术实现步骤摘要】
一种热成型卷簧机入料辊轮结构设计


[0001]本专利技术涉及弹簧生产
，尤其涉及一种热成型卷簧机入料辊轮结构设计。

技术介绍

[0002]热卷弹簧表面缺陷是导致弹簧产生早期疲劳断裂的主要原因之一，因此在生产过程中保护好热卷弹簧的外表面十分重要。热卷弹簧加热过程烧伤和其它机械损伤都比较容易预防和控制，但卷簧时入料辊轮对加热坯料的拉伤很难避免。
[0003]现在我们大多数热卷弹簧生产厂家使用的热卷簧机，无论是机械式还是两轴数控卷簧机，只要存在入料辊轮为非数字程序控制或卷簧机床身不能旋转的情况，参考图1，普遍的热卷弹簧卷形的过程为：弹簧坯料3加热好后，由人工或机械传动送到卷簧机入料端，然后由卷簧操作者将加热好的坯料3送到入料辊轮2和托料架支撑之间，随后坯料3被料钳送入芯轴1的卡盘夹紧绕制，入料辊轮2的进给速度通过数控指令或机械挂轮调节。坯料3一旦被入料辊轮2拉伤，往往遍及整个弹簧表面，将对弹簧表面造严重损伤。

技术实现思路

[0004]现有技术中常用的入料辊轮的料槽形状有直线型和圆弧型两种，参考图2，其中图2(a)为全包容性入料辊轮，图2(b)为半包容式直线型入料辊轮，图2(c)为半包容式圆弧型入料辊轮。用于自动进给卷簧机的入料辊轮只有一侧突起边缘，另一侧由溜板上的入料辊轮架代替，如图2(b)和图2(c)，也有采用两边都有突起边缘的形式，如图2(a)。以上三种入料辊轮的形式只有在卷制前端支撑圈和末端收尾端圈以外，参考图3，坯料与入料辊轮端面均呈现一个夹角，这个夹角等于该弹簧的螺旋升角。参考图3，坯料与入料辊轮的交线是椭圆的一部分，所以按坯料圆形加工料槽不符合实际工作情况。
[0005]参考图4，弹簧坯料在入料辊轮上的移动速度V的计算公式为：
[0006]V＝σ
b
×
D
中
×
n
z
[0007]式中σ为坯料的抗拉强度,D
中
为弹簧中径，n
z
为卷簧机主轴转速。
[0008]入料辊轮的转速n
g
的计算公式为：
[0009]n
g
＝D
中
/D
C
×
n
z
[0010]式中D
C
为入料辊轮料槽底部的回转直径。
[0011]圆弧槽各点的绕速度V
P
的计算公式为：
[0012]V
P
＝2
×
σ
b
×
P
×
n
g
[0013]式中P为圆弧所在点的回转半径。
[0014]因此，处于不同回转半径的弧面线速度也不等，这些因素都有损于弹簧的坯料表面。
[0015]参考图5，入料辊轮与坯料在进给方向的作用很小，在正常情况下一般不会拉伤坯料。但是在入料辊轮槽接触面相互之间的压力G却很大，主轴上的动力将通过芯轴卡盘、芯轴和入料辊轮对坯料施加弯曲力矩，使坯料弯曲成型。坯料表面的压力G为：
[0016]G＝3.14/32
×
σ/L
×
d3[0017]式中σ为在卷绕温度下坯料的抗拉强度，L为入料辊轮对坯料的作用点到芯轴中心线的距离，d为坯料直径。
[0018]入料辊轮直线型料槽与胚料接触面很小，胚料往往会有严重的压痕和拉伤现象。从以上拉伤原因可知，在入料辊轮运转正常的情况下，通过调整料槽的结构形状和尺寸解决坯料拉伤现象较为理想。
[0019]本专利技术的目的是为了解决现有技术中卷簧时入料辊轮对加热坯料拉伤的情况，而提出的一种热成型卷簧机入料辊轮结构及其设计方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0020]根据坯料与入料辊轮的相交线形状，参考图6，设计入料辊轮的料槽底面为一段为椭圆曲线，其椭圆曲线的方程为：
[0021]X2/D2+J2/d
max3
＝1
[0022]式中d
max
是弹簧坯料经加热后，结合选定温度下的线膨胀系数(也有称热膨胀系数),弹簧坯料在卷绕使可能出现的最大棒料直径尺寸,作为椭圆的短轴，并且有
[0023]d
max
﹦(d+es)(1+a
×
t)
[0024]式中d为弹簧材料的基本尺寸，es为弹簧材料直径的上偏差，a为弹簧材料线膨胀系数；t为卷绕时弹簧坯料的温度。
[0025]式中D是椭圆的长轴，D＝d
max
/C0S
ɑ
[0026]式中
ɑ
为弹簧螺旋升角。
[0027]由于入料辊轮的料槽底部曲线部分太长，部分曲面与坯料的相对速度差加大，易拉伤坯料，并降低入料辊轮的使用寿命；曲线部分过短，在同等压力下坯料表面压强加大。
[0028]本专利技术的入料辊轮的料槽槽深H可根据绕簧弯曲力矩选取H＝d/4
‑
d/5，槽顶宽等于椭圆长轴D，入料辊轮的料槽的为由料槽顶缘向椭圆曲线做切线的完整槽型。入料辊轮其它部分尺寸可根据绕簧机要求而定。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术根据坯料与入料辊轮的相交线形状提出一种椭圆曲线型入料辊轮，可有效缓解弹簧卷绕拉伤和压痕现象，提高了弹簧表面质量，进而提高了生产效率，保证了弹簧在服役过程中的目标寿命。
[0031]2、本专利技术在不改变现有机械式热卷簧机和二轴数控热卷簧机主体结构的情况下，仅通过对入料辊轮结构进行优化改进改善在弹簧成型过程中拉伤和压痕现象，不仅改进成本低，也便于推行和应用。
附图说明
[0032]图1为本热成型卷簧机卷制的示意图；
[0033]图2为现有技术中常见入料辊轮的结构示意图；
[0034]图3为坯料与入料辊轮相交的示意图；
[0035]图4为入料辊轮和坯料运动方向示意图；
[0036]图5为入料辊轮对坯料的力作用的示意图；
[0037]图6为本专利技术中入料辊轮的结构示意图。
[0038]图中：1、芯轴；2、入料辊轮；3、胚料。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0040]本实施例中使用机械式热卷簧机生产一种弹簧，弹簧的规格如下：
[0041]弹簧材料直径d＝Φ42mm
[0042]弹簧外径D
外
＝Φ174mm
[0043]弹簧自由高度H0＝315mm
[0044]弹簧工作圈数n＝5.0
[0045]弹簧总圈数n1＝6.5
[0046]当使用料槽为直线型和圆弧型的入料辊轮时，生产得到的弹簧表面都有很严重的拉伤。仅在开始生产的200多件成品弹簧，就有半数以上拉伤和压痕严重，需要进行人工修磨，浪费了大量的人力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热成型卷簧机入料辊轮结构，其特征在于，包括圆弧形料槽，所述圆弧形料槽的圆弧端满足以下公式：X2/D2+J2/d
max3
＝1式中d
max
是弹簧坯料在卷绕使可能出现的最大直径尺寸,作为椭圆的短轴，并且有d
max
﹦(d+es)(1+a
×
t)式中d为弹簧材料的基本尺寸，es为弹簧材料直径的上偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁金戈，孙希发，张建平，
申请(专利权)人：无锡金峰园弹簧制造有限公司，
类型：发明
国别省市：