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杭州彈簧有限公司 方月龍
關(guān)鍵詞： 氣門彈簧 卷簧成形
卷簧成形是彈簧行業(yè)中彈簧生產(chǎn)加工過程中最重要的一道生產(chǎn)工序，也是關(guān)鍵工序,。如何保證彈簧質(zhì)量,，提高彈簧生產(chǎn)的產(chǎn)能和控制好彈簧的生產(chǎn)成本，卷簧有著舉足輕重的地位,。尤其是本人從事高精度高可靠性氣門彈簧的卷簧成形操作工作（上海通用五菱氣門彈簧生產(chǎn)線的卷簧工作）,，怎樣做好卷簧，成形好氣門彈簧,，首先應了解氣門彈簧的基本特性,。
氣門彈簧屬于發(fā)動機的配氣機構(gòu)，配氣機構(gòu)的作用是按照發(fā)動機各個氣缸工作過程的需要,，按時的開啟和關(guān)閉進排氣門,，使新鮮可燃混合氣體及時進入氣缸，使廢氣及時排出氣缸,。配氣機構(gòu)的各個部件都安裝在氣缸蓋內(nèi),。因氣門彈簧一直處于交變的應力作用，如果質(zhì)量存在問題可能產(chǎn)生彈簧斷裂,。當氣門彈簧斷裂時,，會導致氣門不能彈回，致使活塞與進排氣門干涉,，導致氣門桿被頂彎,，活塞受損，甚至造成缸蓋報廢,。更為重要的是發(fā)動機將會突然熄火,，容易造成交通事故。氣門彈簧的作用是保證氣門自動復位而密封,，保證氣門與氣門座有緊密貼合壓力等,。氣門彈簧的工作溫度在120℃～150℃之間,。
根據(jù)氣門彈簧的工作原理及環(huán)境等特殊要求，我們在卷簧時必須注意彈簧的內(nèi)外徑,，即D大端圈外徑與倒數(shù)第二圈的內(nèi)徑,，確保內(nèi)外徑都在要求之內(nèi)。由于高溫下工作,，彈簧會有松弛性,，在成形時長度不能超下差。最重要的是在整個卷簧過程中都要注意彈簧鋼絲外表的損傷——剝材料包裝皮,，送料盤與校正機構(gòu)滑輪,、導板、滾輪,、頂針,、節(jié)距鉤，都有可能造成彈簧外表面的損傷,。在實際卷簧成形中必須絕對保證彈簧沒有因盤繞造成損傷,，因為有一只彈簧在使用過程中斷裂對彈簧生產(chǎn)企業(yè)來說都是致命的。
彈簧的質(zhì)量固然重要,，但需要產(chǎn)量來體現(xiàn),。只有質(zhì)量沒有產(chǎn)量，沒有及時把產(chǎn)品交給客戶那一切都是零,。作為卷簧成形,，產(chǎn)能就體現(xiàn)在能及時匹配其他各工序的生產(chǎn)，不可使卷簧成為整個生產(chǎn)過程的瓶頸,。
對企業(yè)來說最終的目的就是利潤,，所以生產(chǎn)成本是企業(yè)的命脈。生產(chǎn)同樣彈簧只有比別的企業(yè)有更低的生產(chǎn)成本,，才能在當今激烈的市場競爭下游刃有余,，越來越壯大。
卷簧成形影響彈簧質(zhì)量,、產(chǎn)能及生產(chǎn)成本的地方有很多,，下面從三個方面簡述。
1,、卷簧成形設備與工裝的使用壽命,。
a.卷簧機
在卷簧機生產(chǎn)的一個循環(huán)周期，送線馬達要完成啟動,、運轉(zhuǎn)、制動減速,、停止四個過程,，由于時間短,，加速度會很大，克服加速度的力會很大,。在高速運轉(zhuǎn)時,，甚至會大于生產(chǎn)彈簧所需的力。要延長卷簧機的使用壽命,，關(guān)鍵是控制卷簧機的負荷,。而保證產(chǎn)量，生產(chǎn)彈簧所需的負荷是不能改變的,。要減小卷簧機的負荷,，關(guān)鍵就在減小生產(chǎn)彈簧時的無用功，使程序更合理,，卷簧成形的程序要遵循有足夠的啟動與制動減速時間,，盡量減小停止時間來保證降低馬達的******速度。在同步運轉(zhuǎn)時要以送線為基準,。還有卷簧機在生產(chǎn)時大電流會使馬達發(fā)熱,，馬達發(fā)熱會增加導線電阻，導線電阻增加會加快馬達發(fā)熱,，造成惡性循環(huán),。特別是在卷簧機高速長時間生產(chǎn)時，做好馬達的降溫是對卷簧機******的保養(yǎng),，當熱還要做好卷簧機各運動面的潤滑,。
b.工裝
卷簧機的易損工裝主要有芯棒、切刀,、頂針,、節(jié)距鉤等。工裝早期損壞都是因為工作時的應力大于工裝的承受應力,，所以要增加工裝使用壽命除了要增加工裝本身的承受應力外,，還要通過改變工裝使用角度與力距盡可能的減小工作應力。減小工作應力的關(guān)鍵是增加工裝工作的面,，遵循能用面不用線,，能用線不用點，切刀芯棒一般為點接觸,，頂針節(jié)距鉤一般為線接觸,。
2、卷簧成形的穩(wěn)定性
卷簧成形過程的穩(wěn)定性體現(xiàn)出卷簧工的操作技能水平,，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量,。
卷簧成形的穩(wěn)定性會受到材料尺寸精度，材料硬度均勻性,，材料表面狀態(tài),，卷簧機精度等的影響,。人的作用就是如何去彌補客觀因素的影響，使各項不利因素互補而不是疊加,。具體到如何提高卷簧成形過程的穩(wěn)定性在實際的工作中會有很多因素,。如料盤轉(zhuǎn)速應為自動轉(zhuǎn)速配合材料外徑放線速度與送線速度。補償轉(zhuǎn)速配合材料內(nèi)徑與送線速度,。這樣在盤制過程中材料不易翻轉(zhuǎn),，可以提高卷簧成形長度穩(wěn)定性；材料與前導板肯定有間隙,，迫使材料靠緊一個基準面能提高彈簧外徑與長度的穩(wěn)定性,；節(jié)距鉤有較大的力臂，讓材料靠住前導板來減小力臂也可以增加彈簧外徑與長度的穩(wěn)定性,；頂針的角度與槽的表面粗糙度也直接關(guān)系到彈簧尺寸的穩(wěn)定性,。
3、卷簧成形的工藝合理性
要提高產(chǎn)能,、保證質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本只有過程穩(wěn)定性是遠遠不夠的,，穩(wěn)定的彈簧可以是全部廢品，卷簧成形過程真正要降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵應是充分考慮到為下一道工序及其后各道工序減輕加工制造難度,、強度及要求,，而又能杜絕不合格品，控制住返修品,。
a.螺旋角
按標準的螺旋角,，端圈的節(jié)距為材料的直徑，即端頭比半圈高
鋼絲直徑,，0.25處比0.75處高鋼絲直徑,。這樣在磨面為270°時磨削量為圈×2，而若半圈抬高到比端頭低鋼絲直徑,，0.75處抬高到低0.25處鋼絲直徑,。這樣就大大減小了磨削量，加快磨簧速度,，增加砂輪使用壽命,，關(guān)鍵是由于減小了彈簧的傾斜度，使磨后的彈簧垂直度更好,，提高了彈簧垂直度的合格率,。
鋼絲直徑,，0.25處比0.75處高鋼絲直徑,。這樣在磨面為270°時磨削量為圈×2，而若半圈抬高到比端頭低鋼絲直徑,，0.75處抬高到低0.25處鋼絲直徑,。這樣就大大減小了磨削量，加快磨簧速度,，增加砂輪使用壽命,，關(guān)鍵是由于減小了彈簧的傾斜度，使磨后的彈簧垂直度更好,，提高了彈簧垂直度的合格率,。 b.力與變形量特性線
一般來講，氣門彈簧的長度公差都較大,，工作行程在H1(f1)與H2(f2)之間,，理論上H0只是參考要求。然而力的公差體現(xiàn)到長度公差卻很小,。因此彈簧F1,、F2成線性尤為重要,。以通用五菱氣門彈簧為例，力線性相差0.9N,，彈簧長度就沒有公差了。彈簧線性拐點的合理性也影響著長度的有效公差,。如圖：
圖1 圖2
正確的拐點應為圖2,，卷簧成形得到的彈簧特性線是如圖1.只要力符合客戶圖紙要求，那么彈簧是合格的,，但這樣會減小成品的長度公差,，增加生產(chǎn)難度。另外力線性的同一性也很重要,。在生產(chǎn)過程中,，材料尺寸有公差，硬度有差異,，但盤好的彈簧力特性必須同一,，因為剛度不一使彈簧長度公差帶有相差，混在一起減小了公差,，區(qū)分生產(chǎn)會給現(xiàn)場管理帶來很大壓力,。總之怎樣提高產(chǎn)能,、保證質(zhì)量和降低成本對卷簧成形而言首要的就是對彈簧力特性線的符合性控制到位,。
具體到上海通用五菱氣門彈簧的成形，如圖3,。
圖3
圖3
第一檔間距的參考值為1.8mm左右,， ，加上節(jié)距公差會有0.15mm,，所以第一檔間距必須在1.75mm以上才能保證剛度第一拐點在F1公差帶之后,，這樣就可以減小H1點左右的剛度，用足長度公差,，大大方便各道工序的生產(chǎn)加工要求,。第二檔間距的控制要求同理。
，加上節(jié)距公差會有0.15mm,，所以第一檔間距必須在1.75mm以上才能保證剛度第一拐點在F1公差帶之后,，這樣就可以減小H1點左右的剛度，用足長度公差,，大大方便各道工序的生產(chǎn)加工要求,。第二檔間距的控制要求同理。材料會有±0.01的公差：
P+0.01-P-0.01=11.59-11.23=0.36 N/mm
雖然材料線徑相差0.02mm,，在其它參數(shù)不變的情況下,，剛度只相差0.36 N/mm，但表現(xiàn)到F1就有3.6N,，另外,，由于材料線徑差異造成彈簧剛度及應力的差異，會影響到熱壓時彈簧長度的縮量相差0.4~0.5mm,，表現(xiàn)在F1為4N以上,，這樣在生產(chǎn)過程中不注意材料線徑的差異會被吞掉所有的公差,。當然彈簧硬度差異也會對熱壓時彈簧長度的縮量造成很直觀的影響。
總之,，小小的彈簧看似簡單,，但要真正做好就需要我們通過科學合理的卷簧成形來彌補因材料線徑、材料硬度,、材料表面狀態(tài)及卷簧機精度對彈簧造成的影響,，那么我們學無止境。
參考文獻：
1,、張英會,、劉輝航、王德成主編《彈簧手冊》第二版 機械工業(yè)出版社 2008年8月
2,、彈簧分會行業(yè)培訓委員會統(tǒng)編行業(yè)培訓教材《彈簧制造工藝學》（試用本） 2008年10月