钢板弹簧制造工艺

钢板弹簧制造工艺

第一节：断料

1、 剪切力的计算：

①平口剪切力： P 1= bh σb (kgf) ( 或者 P = Kbh τb K 是系数取1.3 ) 式中： b 扁钢宽度（mm ）； h 扁钢厚度(mm) ； σb 抗拉强度（Kg/mm 2）

结合板簧片的交货状态，这里的抗拉强度是指热轧状态下的，不是热处理状态下的。之所以没有选抗剪强度τb ，是考虑到扁钢有厚度公差，还有剪刃变钝，剪刃间隙大小的变化等因素。

②斜口剪切力: P 2 = φσtg h b 25.0（kgf ） 式中φ为斜刃倾斜角。 ③斜口剪切力与平口剪切力的比较：b

b

bh tg h p p σφσ2125.0= = φbtg h 5.0 设上式中 b tg φ=A ，也就是斜口高度，则上式变为

h A A

h p p 5.05.012== 即： 1

25.0p h

A p = 从此式可以看出，当A>0.5h 时（也就是半个片厚时），斜口剪切的剪切力就可以小于平口剪切的剪切力，这就是当设备或模具所受力过大时，可以选择斜口剪切的工艺方法之理论依据。

2、 常见的断料缺陷和产生原因：

①剪切裂纹：原因是剪刃刀片不锋利；剪刃刀片间隙调整不当。正确安装剪刃刀片并及时更换修理变钝的剪刃刀片，就可避免产生缺陷。

②剪切毛刺：使用变钝的剪刃刀片，间隙过大，是造成剪切毛刺的重要原因。毛刺经淬火后硬度高，装配后对其相邻的片会形成损害（加剧摩擦和产生噪音），严重影响使用寿命。 ③切口拉伸：在热剪切时由于加热温度过高所致。温度越高端头切口拉伸现象越严重。 ④切口厚度切斜：即单片切口沿厚度方向呈斜坡形状，是由于剪刃刀片间隙过大或剪切时扁钢前后方向串动所致。

⑤切口切斜：即斜头，是沿着单片宽度方向呈倾斜角。原因是剪切时扁钢侧边没有靠近档板或持料不稳所致；扁钢侧弯太大也会造成斜头。剪切长片时应尽量利用侧弯较小的扁钢材料。

⑥切口不齐：是指切口波浪弯，是由于剪刃刀片钝损或刀片间隙过大所致。及时更换或修理钝损的剪刃刀片和正确调整剪刃刀片间隙。

第二节 中心孔和铆钉孔加工

钻孔：要普通钻床上加工中心孔和端孔是一种生产效率很低的工艺方法，适用于小批量生产，但是定位和质量情况比冲孔要好一些。尤其是当簧片比较厚而相对于孔径又比较小时，冲孔没法解决只能用钻孔。

冲孔：适用于大批量生产，特别适用于端孔，因为冲孔落料一端直径较大，因此只要码放有规则就可以省去划卡子孔的工序（大孔端淬火在凹面正好铆钉）。

冲孔和钻孔常见的缺陷一是毛刺，应及时清理；二是孔边尖角处容易造成淬火裂纹所以现在要求比较高的板簧，中心孔边缘要求进行挤压或倒角处理.

第三节片端加工

1、端头切角：一般采用冷切工艺，在厚度大于16mm时可考虑采用热切角工艺。

切角时与钢板圆边的交汇处极易产生毛刺，要及时进行清理。

2、端部压扁：对簧片单片进行端部压扁加工，可以减轻重量，使应力分布均匀并能改善汽车乘坐的舒适性。

①端部短轧扁：端部压扁长度一般不切入下一片的长度内，轿车和越野车上长用。随着科技进步，人们对乘坐的舒适性要求越来越高，因此越来越多的车型也在采用这种加工形式。

②长轧扁：即全长锥形或抛物线形轧制。这种轧制出来的板簧，可以应用在高级轿车上。但是这种板簧在轧制时对轧机的要求非常高，一般是采用计算机控制线型的全自动轧机，其机电一体化的程度和计算机的控制水平都是非常高的。

第四节冲制定位凸包

1、单纯中心定位凸包：

板簧片采用中心定位凸包结构,可减少中心孔结构的钢板弹簧由于骑马螺栓松动而易在中心孔处损坏现象的发生。但中心定位凸包由于加工复杂和运输过程中易散片等缺点而在多片式板簧中逐渐减少而改用中心孔结构。中心定位凸包在小批量生产工厂都是在热处理前，用热冲成型工艺加工的。

2、中心孔+中心定位凸包：

这种形式被越来越多的少片簧重载车使用，如美国三片簧系列板簧，特别是在最后一片上全部采用这种形式。这一方面避免了运输过程中的散片，更重要的是，紧急刹车时，避免了冲击负荷对中心螺栓剪断的可能。我们生产的建筑簧，现在全部采用这种结构形式，主要是为了防止板簧在支座内移动时把中心螺栓剪折。

这种工艺容易产生的缺陷是孔和圆包的同轴度不好，加工中要加以高度注意，否则，片与片之间在装配时会发生困难。

第五节卷耳和包耳

1、上卷耳：

上卷耳为我国大多数车型所采用。同时为了加强第一片卷耳强度和在第一片断裂后起保护作用，第二片前端采用包耳结构。第一片容易折的原因是力的的传递中心与第一片根部受力处有一个作用力臂（附加弯矩），根部附近受到剪切力和弯曲应力的双重作用。

上卷耳的前端长度一定要加工准确，否则车轴会装歪，车辆会跑偏。

2、下卷耳：

一般是为了满足布置上和运动轨迹的要求而设计的，由于卷耳要承受垂直负荷，所以卷耳厚度要大些，否则容易张开产生塑变。

3、平卷耳：

这种卷耳形式比上卷耳形式合理得多，但是在工艺上也困难得多。一般这种卷耳形式，多用在越野车上。它不存在上卷耳的弯曲力矩，耳根部只受拉力。

3、常见的卷耳缺陷有哪些？如何解决和预防？

不同的卷耳设备，所产生的卷耳缺陷是不一样的。有设备或模具本身带来的问题（称之为系统缺陷）；也有操作不当带来的问题（称之为随机缺陷）。

①孔径大小不符：

主要原因有加热温度过高，孔径偏小；加热温度过低不易卷圆，尺寸偏大。模具用错或调整不当（如V型块选错或与芯轴配合关系不对）；卷耳芯轴膨胀。

解决办法：严格按规程控制温度，学会看火色；正确调整模具；及时冷却芯轴或更换芯轴。

②吊耳宽度超差：

主要原因有原材料宽度超差；半成品来料侧弯超差。

解决办法一是严把原材料关，二是对半成品来料不合格者退回上道工序。

③吊耳垂直度与平行度超差：

主要原因有来料侧弯；模具与工装调整不当。

解决办法：将侧弯不合格的片挑出调直后再卷耳；调整侧定位靠板与卷耳模和芯轴垂直；V型顶头加工与安装要与卷耳芯轴平行。

④喇叭孔：

主要原因是固定卷耳芯子的两端套口有磨损。解决办法是哪端有磨损就更换哪端套口。

⑤过热、过烧、氧化严重：

主要原因是加热温度过高或加热时间过长。预防办法就是按工艺要求严格控制加热温度和加热时间，设备出故障时，要及时把片从高温区撤出。

第六节成型热处理

钢板弹簧片的成型热处理由弯曲成形、淬火、回火三部份组成。

1、弯曲成形：由于设计上的需要，板簧各单片的曲率是不一样的，所以成形夹具分为两种：一种是固定某一曲率的成形夹具，即一套成形夹具只能生产一种曲率的弹簧片，俗称为死胎，适合于大批量生产。另一种是曲率可调的成形夹具，即一套成形夹具可适用于多种曲率的弹簧片的成形，一般在多品种批量生产中采用，我厂基本上是这种型式。

2、淬火：弹簧钢全部都是亚共析钢，淬火是指把板簧片加热到Ac3以上30~50℃，并在该温度下保温足够的时间，使簧片整个断面的材料形成奥氏体组织，然后在淬火介质中迅速冷却，以得到不稳定的马氏体组织，从而提高簧片的硬度和强度，这一过程称为淬火。

弹簧片在淬火液中应保持足够的冷却时间，使奥氏体全部转变成马氏体，如果冷却不足或冷速过慢，就会发生非马氏体转变，影响弹簧的性能。

3、回火：钢板弹簧片淬火后得到的马氏体组织，硬度高而且很脆，另外由于在淬火过程中，由奥氏体转变为马氏体时发生体积膨胀而产生相当大的内应力，而且该组织极不稳定，所以必须进行回火后才能使用。回火就是把淬火后的弹簧片加热到临界温度以下某一温度并在该温度下保温一定时间，然后冷却到室温，以得到回火屈氏体（低碳马氏体钢是得到回火板条马氏体），并消除内应力。

4、常见的板簧热处理缺陷有哪些？如何解决和预防？

①硬度不足：一是加热温度不够或保温时间不足；二是操作速度过慢；三是冷却速度不够。解决办法是保证有足够的加热温度和保温时间；操作动作要求迅速准确；保证淬火剂有足够的冷却速度，调整淬火剂的使用浓度，对我们来说是降低淬火液的浓度。

②硬度不均：一是加热不均匀；二是冷却不均匀。解决办法就是保证加热均匀，冷却时不出温度不一致的片。

③过热与过烧：从金属学的角度讲：过热是晶粒明显长大（晶粒度评级图上大于等于4级的）；过烧是晶界氧化或熔化。原因是加热温度高或保温时间太长（本质细晶钢影响不大）。