【专利说明】一种波形弹簧的加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于弹簧制造技术领域，涉及一种波形弹簧的加工方法。
【背景技术】
[0002] 条状波形弹簧属于异型弹簧范畴，该弹簧使用3J68高温弹性合金带材制造，厚度 为3. 5 ±0. 05mm，该波形弹簧展开为249 X 2. 5 (I. 9) mm长条形，它的型面为5个周期的正弦 波波形。现有成型方法是：领取与弹簧宽度相同的3J68高温弹性合金丝材，使用冲压模具 通过冷加工冲压成型，然后通过热处理稳定尺寸。但对于壁厚为3. 5 ±0. 05mm的3J68材 料高温弹性合金半冷作硬化态带材，冷加工成型后零件反弹，冷加工成型后保持形状非常 困难，且易引起裂纹，无法满足图纸要求。波形弹簧现有检测方法是：采用0-100N标准弹力 试验机检测弹力，而0-100N标准弹力试验机托盘直径50_，而该弹簧长度远远超出托盘直 径，显然不能直接采用弹力试验机测量弹簧弹力。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明提供了一种波形弹簧的加工方法，确保波形弹簧的几何 尺寸和波形满足设计要求并能实现弹簧弹力精准检测，解决长条状波形弹簧加工难题。
[0004] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
[0005] -种波形弹簧的加工方法，包括以下步骤：
[0006] (1)取与成品波形弹簧厚度、长度及宽度相等的带材，用细砂纸打磨去带材重熔 层，制成平面的波形弹簧坯料；
[0007] (2)、对波纹弹簧坯料进行预变形处理：按成品波形弹簧自由高度上限，增加 0.2_设计成型工装，将波形弹簧坯料装在工装内，使工件与工装内外壁面紧密贴合固定， 使波形弹簧坯料在室温下固定在工装内进行冷定型处理；
[0008] (3)、真空定型处理：采用时效定型的方式，将装夹好的工件放入真空热处理炉内 锁紧炉门，按照材料时效处理制度进行热定型处理，卸掉夹具后零件形状得到保留，完成弹 簧的成型处理。
[0009] 进一步，所述工装材料为GH3030高温合金。
[0010] 进一步，成型工装包括底座、固定在底座上中间设有凹槽的凹模和放置在凹模凹 槽内的凸模，工件放置在凹模凹槽内通过凸模压紧，凸模通过穿过凹模的楔形块压紧固定。
[0011] 进一步，通过在定型工装放置热电偶的孔内埋置负载热电偶来测量零件温度。
[0012] 进一步，包括以下步骤：
[0013] (1)、取厚度为3. 5mm的带材加工成249 X 2. 5mm和249 X I. 9mm的条带，用细砂纸 打磨去重熔层，制成平面的波形弹簧坯料；
[0014] (2)、将两个波形弹簧坯料装在工装内，使工件与夹具内外壁面紧密贴合固定，使 波形弹簧坯料在室温下固定在工装内进行冷定型处理；
[0015] (3)、真空定型处理：采用时效定型的方式，将装夹好的工件放入真空热处理炉内 锁紧炉门，在800± 10°C保温1小时+15分，冷却后再在700± 10°C保温2小时+15分冷却 到室温的，卸掉夹具后零件形状得到保留，完成弹簧的成型处理。
[0016] 本发明利用时效成型原理，利用工装将没有基础形状的坯料通过弹性变形形成需 要的形状，即利用工艺装备的固定作用预成型零件，随后通过时效热处理，消除弹性变形应 力而使零件的精准加工形态保留下来，确保波形弹簧的几何尺寸和波形满足设计要求，解 决了条状波形弹簧加工的难题，确保弹簧满足设计要求。
【附图说明】
[0017] 图1是弹簧定型工装的结构示意图；
[0018] 图Ia是主视图；图Ib是图Ia的A-A向剖视图；图Ic是图Ia的B-B向剖视图；
[0019] 图2是弹簧弹力检测工装结构示意图；
[0020] 图2a是主视图；图2b是图2a的A-A向剖视图；
[0021] 图中：1.底座、2.凹模、3.凸模、4.楔块、5.螺栓、6.螺母、7.圆柱销、8.热电偶 孔、9.本体、10.本体、11.挡片、12.压板、13.螺钉。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施 例。
[0023] 本发明提出了一种高温弹性合金波形弹簧的成型方法，以解决高温高弹性合金波 形弹簧解决长条状波形弹簧加工难，及冷加工成型后不能保持形状的难题，同时提出了一 种长条状波形弹簧簧检测方法，能实现弹簧弹力精准检测。
[0024] 如图1所示，图Ia是主视图；图Ib是图Ia的A-A向剖视图；图Ic是图Ia的B-B 向剖视图；工装由底座1、凹模2、凸模3、楔块4、螺栓5、螺母6、圆柱销7、热电偶孔8、本体 9、本体10、挡片11、压板12和螺钉13组成。中间设有凹槽的凹模2固定在底座1上，凸模 3放置在凹模2凹槽内，工件放置在凹模2凹槽内通过凸模3压紧，凸模通过穿过凹模2的 楔形块压紧固定。
[0025] 夹具的凸模、凹模型面按照弹簧型面设计，为5个正弦波，波形高度H =零件自由 高度h+ δ。δ为弹簧回弹量，与波纹形状和材料弹性模量有关，本发明采用3J68材料，通 过实验得出S =0.3+/-0. 1。装夹时，将需成型的零件毛坯装在凹模和凸模之间，然后用楔 块卡紧，将装夹好后的零件装入真空炉内，热电偶插入热偶孔内进行热定型处理。本发明根 据F = mg的关系，弹力值可采用等效质量法测得，由此通过设计的弹力测量工装解决波形 弹簧的弹力测量问题。
[0026] 参考图2,图2a是主视图；图2b是图2a的A-A向剖视图；弹簧弹力检测工装包括 本体10、挡片11、压板12(1. 0Kg/0. 3Kg/0. 4Kg/0. 5Kg/0. 6Kg)压板根据弹力要求设计成不 同的质量压块、和螺钉13。
[0027] 测量时，将零件置于凹槽内，依次压上标准块直至塞尺不能塞入，此时弹簧压缩到 工作高度，弹簧弹力可等效为标准块的重量，计算出标准块的总质量即可算出零件弹力值， 见表1。
[0028] 表1等效弹力值计算方法
[0029]
[0030] 波形弹簧的加工方法步骤如下：
[0031] 1、线切割加工弹簧坯料：领取厚度为3. 5_的带材后，用剪板机切成279X 100_ 的块料，通过线切割加工成249 X 2. 5mm和249 X I. 9mm的条带，去重熔层制成平面的波形弹 簧坯料，该波形弹簧坯料为长条形状，其长度及宽度尺寸与波形弹簧的尺寸相等；
[0032] 2、对波形弹簧坯料进行预变形处理：为了保证零件在真空热处理过程中能够定 型，设计了 一套专用工装，每套工装能够处理1~2个工件，工装材料为GH3030,将制成平 面的波形弹簧坯料装在工装内，使工件与夹具内外壁面紧密贴合，并用螺栓紧固，使其在室 温下固定在工装内进行冷定型（预定型）处理。
[0033] 3、将负载热电偶2~3支，插入工装放置热电偶的孔内，升温时，以最后一支负载 热电偶的指示值达到设定温度的下限时记录热处理保温时间。
[0034] 4、关闭炉门，对炉子进行抽真空，使炉内压力抽至低于6.65 X 10_2Pa ;
[0035] 5、升温，以KTC /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C止，以6°C /分 将炉温升至800±10°C止，在800±10°C保温1小时+10分；
[0036] 6、冷却，先将零件真空冷至650±10°C，然后打开氩气、风扇将零件冷到80°C以 下；
[0037] 7、重新抽真空，使炉内真空度抽至低于6. 65X 10_2Pa ;
[0038] 8、升温，以KTC /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C止，以6°C /分 将炉温升至700±10°C止，在700±10°C保温2小时+10分；
[0039] 9、冷却，先将零件真空冷至650±10°C，然后打开氩气、风扇将零件冷到80°C以 下；
[0040] 10、打开炉门，取出热处理工装，打开热处理工装，取出波形弹簧。
[0041] 11、检测弹力，将零件置于测量工装的凹槽内，依次压上标准块直至塞尺不能塞 入，计算出标准块的总质量即可算出零件弹力值，零件检测合格，弹力满足设计要求3。
[0042] 实施例1 :处理的弹簧展开为249 X I. 9mm。
[0043] 用丙酮将零件、工装清洗干净，并晾干，将制作好的波形弹簧坯料1个，装入成型 工装，进行真空时效处理：
[0044] 1. 1、将负载热电偶2支，插入工装放置热电偶的孔内，升温时，以最后一支负载热 电偶的指示值达到设定温度的下限时记录热处理保温时间。
[0045] 1. 2、关闭炉门，对炉子进行抽真空，使炉内压力抽至低于6. 65 X 10_2Pa ;
[0046] 1. 3、升温、保温、冷却，以KTC /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C 止，以6°C /分将炉温升至800±10°C止，在800±10°C保温1小时+10分；冷却，先将零件 真空冷至650± KTC，然后打开氩气、风扇将零件冷到100°C以下；
[0047] 1.4、重新抽真空，使炉内压力抽至低于6.65X 10_2Pa ;
[0048] 1. 5、升温、保温、冷却，，以KTC /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C 止，以6°C /分将炉温升至700±10°C止，在700±10°C保温2小时+10分；冷却，先将零件 真空冷至650± KTC，然后打开氩气、风扇将零件冷到100°C以下；
[0049] 1. 6、打开炉门，取出热处理工装，打开热处理工装，取出波形弹簧。
[0050] 1.7、弹力测量，在室温下，将零件装入工装，挤压弹簧至工作高度H= 2至少10 次，用等质量测量零件弹力值，P = 37. 36,符合设计要求。
[0051] 实施例2 :处理的弹簧展开为249 X I. 9mm。
[0052] 用丙酮将零件、工装清洗干净，并晾干，将制作好的波形弹簧坯料2个，同时装入 成型工装，进行真空时效处理：
[0053] 2. 1、将负载热电偶3支，插入工装放置热电偶的孔内，升温时，以最后一支负载热 电偶的指示值达到设定温度的下限时记录热处理保温时间。
[0054] 2. 2、关闭炉门，对炉子进行抽真空，使炉内压力抽至低于6. 65X 10_2Pa ;
[0055] 2. 3、升温、保温、冷却，以KTC /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C 止，以6°C /分将炉温升至800±10°C止，在800±10°C保温1小时+10分；冷却，先将零件 真空冷至650±10°C，然后打开氩气、风扇将零件冷到80°C以下；
[0056] 2. 4、重新抽真空，使炉内压力抽至低于6· 65X 10_2Pa ;
[0057] 2. 5、升温、保温、冷却，以10°C /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C 止，以6°C /分将炉温升至700± 10°C止，在700± 10°C保温2小时+10分；先将零件真空冷 至650±10°C，然后打开氩气、风扇将零件冷到80°C以下；
[0058] 2. 6、打开炉门，取出热处理工装，打开热处理工装，取出波形弹簧。
[0059] 2. 7、弹力测量，在室温下，将零件装入工装，挤压弹簧至工作高度H= 2至少10 次，用等质量测量零件弹力值，P = 44. 33,符合设计要求。
[0060] 实施例3 :处理的弹簧展开为249 X 2. 5mm。
[0061] 用丙酮将零件、工装清洗干净，并晾干，将制作好的波形弹簧坯料1个，同时装入 成型工装，进行真空时效处理：
[0062] 3. 1、将负载热电偶两支，插入工装放置热电偶的孔内，升温时，以最后一支负载热 电偶的指示值达到设定温度的下限时记录热处理保温时间。
[0063] 3. 2、锁紧炉门，对炉子进行抽真空，使炉内压力抽至低于6. 65 X 10_2Pa ;
[0064] 清洗：用丙酮将零件、工装清洗干净，并晾干。
[0065] 3. 3、升温、保温、冷却，以KTC /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C 止，以6°C /分将炉温升至800±10°C止，在800±10°C保温1小时+10分；冷却，打开氩气、 风扇将零件冷到l〇〇°C以下；
[0066] 3. 4、重新抽真空，使炉内压力抽至低于6· 65X 10_2Pa ;
[0067] 3. 5、升温、保温、冷却，以10°C /分将炉温升至600°C，保温至零件温度达到600°C 止，以6°C /分将炉温升至700±10°C止，在700±10°C保温2小时+10分；冷却：打开氩气、 风扇将零件冷到80°C以下；
[0068] 3. 6、打开炉门，取出热处理工装，打开热处理工装，取出波形弹簧。零件检测合格。
[0069] 3. 7、弹力测量，在室温下，将零件装入工装，挤压弹簧至工作高度H= 2至少10 次，用等质量测量零件弹力值，P = 43. 34,符合设计要求。
【主权项】
1. 一种波形弹簧的加工方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 取与成品波形弹簧厚度、长度及宽度相等的带材，用细砂纸打磨去带材重熔层，制 成平面的波形弹簧坯料； (2) 、对波纹弹簧坯料进行预变形处理：按成品波形弹簧自由高度上限，增加0. 2mm设 计成型工装，将波形弹簧坯料装在工装内，使工件与工装内外壁面紧密贴合固定，使波形弹 簧坯料在室温下固定在工装内进行冷定型处理； (3) 、真空定型处理：采用时效定型的方式，将装夹好的工件放入真空热处理炉内锁紧 炉门，按照材料时效处理制度进行热定型处理，卸掉夹具后零件形状得到保留，完成弹簧的 成型处理。2. 根据权利要求1所述的波形弹簧的加工方法，其特征在于：所述工装材料为GH3030 高温合金。3. 根据权利要求1所述的波形弹簧的加工方法，其特征在于：成型工装包括底座（1)、 固定在底座上中间设有凹槽的凹模（2)和放置在凹模（2)凹槽内的凸模（3)，工件放置在凹 模（2)凹槽内通过凸模（3)压紧，凸模通过穿过凹模（2)的楔形块压紧固定。4. 根据权利要求3所述的波形弹簧的加工方法，其特征在于：通过在定型工装放置热 电偶的孔内埋置负载热电偶来测量零件温度。5. 根据权利要求1所述的波形弹簧的加工方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 、取厚度为3. 5mm的带材加工成249X2. 5mm和249 X I. 9mm的条带，用细砂纸打磨 去重熔层，制成平面的波形弹簧坯料； (2) 、将两个波形弹簧坯料装在工装内，使工件与夹具内外壁面紧密贴合固定，使波形 弹簧坯料在室温下固定在工装内进行冷定型处理； (3) 、真空定型处理：采用时效定型的方式，将装夹好的工件放入真空热处理炉内锁紧 炉门，在800± 10°C保温1小时+15分，冷却后再在700± 10°C保温2小时+15分冷却到室 温的，卸掉夹具后零件形状得到保留，完成弹簧的成型处理。
【专利摘要】本发明提供一种波形弹簧的加工方法，取与成品波形弹簧厚度、长度及宽度相等的带材，用细砂纸打磨去带材重熔层，制成平面的波形弹簧坯料；使波形弹簧坯料在室温下固定在工装内进行冷定型处理；真空定型处理：采用时效定型的方式进行热定型处理，卸掉夹具后零件形状得到保留，完成弹簧的成型处理；利用工艺装备的固定作用预成型零件，随后通过时效热处理，消除弹性变形应力而使零件的精准加工形态保留下来，确保波形弹簧的几何尺寸和波形满足设计要求，解决了条状波形弹簧加工的难题，确保弹簧满足设计要求。
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