板簧淬火

毕业设计的主要内容：

针对板簧不能垂直入油的问题进行改造，通过机构的优化来提高板簧的淬火质量

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汽车钢板弹簧作为一种重要的汽车悬架系统，在汽车的生产应用中有着重要的地位。在我国由于国情决定了汽车生产成本不能太高且路况较差，所以致力研究如何提高钢板弹簧的质量就显得更加重要。

板簧热处理大多是通过改变油质或者是改变板簧的材料来提高板簧的力学性能和板簧抗疲劳强度的匀性，工艺复杂，效率低。

该设计主要是通过热处理的机构上进行改进，来实现对板簧淬火的优化，提高它的质量，改善它的力学性能，通过高质量的制造工艺来实现对材料节约，响应党和国家提出的建设节约型社会的号召。更重要的是，在汽车零部件的制造工艺上将提供一个非常好的方法。

目前存在的问题是板簧在淬火时不能垂直进入油池，导致板簧在进入油池淬火时板簧的各面不能同时进入，从而带来的许多问题，例如，由于不是同时进入油池，在各个面冷却的时候，也不是同时冷却下来，导致板簧淬火后易断裂，有缺陷，力学性能较差，特别是在抗疲劳方面[4]。该设计通过机构的改进，保证了板簧淬火时同截面温度的均匀性。

板簧淬火机的研究现状

板簧的生产设备是很古老的，大多是专用设备，由于板簧的生产量大，是社会上很多企业看好的目标。目前，数控加工设备的自动化程度大大提高，其尺寸精度得到了有效的保证。在国内外大批量生产中被广泛采用，但其加工过程对条件的要求比较严格由于板簧加工条件的恶劣，对设备的可靠性要求高，其设备的寿命受到限制。随着汽车行业的发展，对板簧生产工艺的研究也将十分深入。

在国内，随着经济，特别是汽车行业的复苏，带动了与车辆相关的产业的发展。汽车的家庭化，农业机械的家庭化，使板簧的应用越来越广泛，品种越来越多，质量要求越来越高，从而使板簧加工设备得到了长足的发展。目前板簧设备的加工水平还比较落后，随着汽车行业的飞速发展，对板簧的要求越来越多，从大到小，其生产厂家逐渐增多，其利润之大，形成了目前板簧加工的混乱局面。板簧淬火时不能垂直入油会影响板簧的力学性能从而降低板簧的抗疲劳性能和

使用寿命。

总之，国内的板簧生产随着现代化技术的发展和车辆工程的要求，将逐步转向现代化大生产的领域，这也是我国目前的主流，高质量的零部件才能有高质量的产品。因此，优化板簧淬火机的设计是十分必要的。随着国民经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，对各种车辆的需求量不断上升，交通运输的大型车辆、市内的中小型车辆、办公和家用的舒适性车辆和农业运输、耕作及收获等农用机械，无不是现代化车辆的作用。因此，板簧的需求量稳步提高，对高质量的板簧加工设备的需求量将逐年增加。优化板簧淬火机的机构提高板簧淬火质量是十分必要的。

板簧热处理

有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。

目前，板簧制造行业中，大多采用的材料是60Si2Mn,该材料的的力学性能是 21200MN/m S σ=，21200MN/m b σ= 。性能：高弹性、强塑性、抗疲劳性。

淬火：是把工件加热到临界温度以上，保温一定时间后使之奥氏体化后，再加以大于临界冷却速度的急剧冷却，从而获得马氏体组织的处理方法。淬火是热处理中比较复杂的工艺，也是赋予钢以最终性能的关键工作。对不同要求的各种工作，多数是先淬火成马氏体，再在适当温度回火后以得到所需的性能[5]。

需淬火的工件加热后要放到冷却介质中激冷淬火。冷却是淬火的关键工序，它关系到淬火质量的好坏。同时，冷却也是淬火中最易出现问题的工序。淬火技术的高低，主要以冷却操作的优劣来体现。一般的钢淬火都需要快速冷却[6]。

用油进行冷却的优点是：无论在高温650～550℃，还是在低温300～200℃，冷却中都很缓慢且油淬火工件一般不易开裂。一般而言，碳素钢淬火用水冷，合金钢淬火用油冷。

液压淬火机是汽车钢板弹簧热处理成形的专用生产设备,它将加热后的弹簧板片压制成所需要的曲形,然后浸入淬火液中反复摆动,使片迅速均匀地冷却并定形。有主机、液压站、电控柜和按钮站等部分组成。目前，大多数厂家都采用了如图2-1所示的这种机构。

图2-1 淬火机运动机构原理

存在的缺陷就是：板簧不能垂直入油。因为AB的运动轨迹是绕点E，以BE为半径的圆。而AB相当于以C为圆心，BC为半径圆的切线。若要保证AB 垂直下落，则摆动油缸在提升油缸运动的时候也参与运动，那它们的合成运动曲线是一条复杂运动曲线，理论上可以解出该曲线方程，但在实际的解题中是不能解决的且精确度不高。

D

A

B

C

E F

图2-2 平行四边形机构原理图

通过对淬火机理论运动的分析，我们可以采用双曲柄机构来解决板簧不能垂直入油的问题。我们选用了一个比较特殊的双曲柄机构——平行四边形性机构，它可以保证工件始终与液面垂直，最终达到使板簧垂直入油的目的。通过对工作行程的分析可知平行四边形机构的主动曲柄和从动曲柄不会转到与机架线共线的位置，因此不可能出现运动不确定性。利用双曲柄机构的理论，两连架杆均能作3600整周转动，因此不用考虑该机构在工位上的种种限制。如上图2-2所示（CD为机架，且为最短杆，CD平行且等于AB并垂直于液面EF。AD、BC分

别为曲柄，都能作整周转动且平行相等）。连杆AB始终都是垂直液面EF的，从而使板簧能够垂直进入油中淬火，保证了板簧淬火时各截面均匀淬火，保证了板簧的质量，提高了抗疲劳强度等力学性能。

图2-4 工位图