一种扭杆弹簧的加工方法
【专利摘要】本发明提供一种扭杆弹簧的加工方法，包括以下步骤：在坯料两端的工艺尾处加工工艺孔，热处理坯料；工艺孔位于坯料的长度面上；以一端工艺尾处的工艺孔为起点、切割坯料至另一端工艺尾的工艺孔，使坯料的中间区域分切为子坯料；切除坯料两端的工艺尾、形成独立的子坯料；加工子坯料形成扭杆弹簧。由于在坯料分切形成子坯料的过程中，各个子坯料的两端仍与工艺尾连接，可借助工艺尾和子坯料的连接力大幅度减少子坯料的变形度，为后续加工子坯料提供方便；同时，采用这样的加工方法直接采用较大的坯料分切得到较多的子坯料，可显著提高扭杆弹簧的加工效率。
【专利说明】
_种扭杆弹黃的加工方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及弹性零件加工技术领域，特别涉及一种扭杆弹簧的加工方法。
【背景技术】
[0002]扭杆弹簧是采用弹簧钢材制成的杆状弹性零件，因具有良好的弹性形变能力而广泛应用于汽车的悬架等需要提供较大弹性力的场合。
[0003]根据截面形状的不同，扭杆弹簧分为圆柱形扭杆弹簧和矩形扭杆弹簧。目前矩形扭杆弹簧采用的弹簧钢一般为60Si2MnA，这种钢材经过热处理淬火处理后硬度值一般为45-50HRC。
[0004]为减少单个长径比较大的矩形扭杆弹簧在淬火处理后发生严重弯曲变形而难于加工的问题，当前的扭杆弹簧加工方法多先采用长径比较小的圆柱形坯料进行粗加工形成矩形坯料，随后对矩形坯料进行淬火处理和线切加工形成子坯料，最后对子坯料采用半精磨、时效、精磨等加工方法形成扭杆弹簧。因线切加工过程中，分切坯料会发生严重弯曲变形(以采用长径比为15:1的矩形坯料切割为长径比为75:1的分切坯料为例，横切加工变形量在5?6mm、竖切加工变形量在7?13mm)，使得后续加工合格率较低，加工效率也较低；因此，如何提供一种新的扭杆弹簧的加工方法，提高加工合格率和加工效率，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]为解决现有的扭杆弹簧加工方法效率低、成本合格率较低的问题，本发明提供一种新的扭杆弹簧加工方法。
[0006]本发明提供一种扭杆弹簧的加工方法，包括以下步骤:
[0007]在坯料两端的工艺尾处加工工艺孔，热处理所述坯料;所述工艺孔位于所述坯料的长度面上；
[0008]以一端所述工艺尾的所述工艺孔为起点、切割所述坯料至另一端所述工艺尾的所述工艺孔，使所述坯料的中间区域分切为子坯料；
[0009]切除所述坯料两端的所述工艺尾、形成独立的所述子坯料；
[0010]加工所述子坯料形成所述扭杆弹簧。
[0011 ]可选的，热处理前铣削所述坯料的外表面，使垂直于长度方向的截面为矩形。
[0012]可选的，铣削所述坯料的外表面后再加工所述工艺尾处的所述工艺孔。
[0013]可选的，热处理后先半精磨加工所述坯料的外表面，再切割形成所述子坯料。
[0014]可选的，所述热处理方法为淬火回火处理。
[0015]可选的，采用电火花线切割方法切割所述坯料形成所述子坯料。
[0016]可选的，切割所述坯料形成所述子坯料时，为所述子坯料的每个长度面均预留
0.40?0.50mm的精加工余量。
[0017]可选的，加工所述子坯料前测量所述子坯料的弯曲变形度、并根据所述子坯料的弯曲变形度确定加工方法:
[0018]若所述子坯料的弯曲变形度小于或等于0.10mm，依次采用粗磨、时效、校直、半精磨、时效和精磨加工形成所述扭杆弹簧；
[0019]若所述子坯料的弯曲变形度大于0.10mm，依次采用校直、粗磨、时效、校直、半精磨、时效和精磨加工形成所述扭杆弹簧。
[0020]可选的，所述坯料的工艺尾长度为20.0?30.0mm。
[0021 ] 可选的，所述坯料为60Si2MnA型钢材，热处理后硬度值为45?50HRC。
[0022]本发明提供的扭杆弹簧加工方法，采用长径比较小的坯料进行热处理，并在坯料两端的工艺尾处加工工艺孔，通过两端工艺尾上的工艺孔进行坯料中间区域的分切，再切除工艺尾形成子坯料并对子坯料进行后续加工形成扭杆弹簧。由于在坯料分切形成子坯料的过程中，各个子坯料的两端仍与工艺尾连接，可借助工艺尾和子坯料的连接力大幅度减少子坯料的变形度，为后续加工子坯料提供方便;同时，采用这样的加工方法直接采用较大的坯料分切得到较多的子坯料，可显著提高扭杆弹簧的加工效率。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图；
[0024]图1为本发明实施例中扭杆弹簧加工方法示意图；
[0025]图2为本发明具体实施例加工的坯料示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]如图1，图1为本发明实施例中扭杆弹簧加工方法示意图，其包括以下步骤:
[0028]SlOl:在坯料两端的工艺尾处加工工艺孔；
[0029]S102:对坯料进行热处理；
[0030]S103:以坯料一端的工艺尾上的工艺孔为起点、切割坯料至另一端工艺尾的工艺孔，使坯料的中间区域分切为子坯料；
[0031 ] S104:切割坯料两端的工艺尾，形成独立的子坯料；
[0032]S105:加工子坯料形成扭杆弹簧。
[0033]为便于理解，首先对坯料的工艺尾做一个定义性解释。工艺尾是为形成最终的扭杆弹簧而留出的、并不形成最终扭杆弹簧的坯料的端部区域。结合工艺尾的定义，可想到，坯料的长度大体应等于两个工艺尾长度和最终形成的扭杆弹簧长度之和。
[0034]在步骤SlOl中，在坯料的两端的工艺尾处加工工艺孔是在坯料的长度面上进行钻孔，即工艺孔并不设置在坯料两端端面上、而是设置在靠近端面的长度面上。加工工艺孔可直接采用麻花钻钻孔，表面精度并没有特殊要求。
[0035]为保证后续形成的扭杆弹簧具有较好的刚性、疲劳强度和韧性，需对坯料进行热处理，本发明具体实施例中热处理采用淬火回火处理，实际加工过程中的具体淬火材料、淬火温度和回火温度等工艺参数可根据材料类型、本领域技术人员的常识进行相应的选择，在此不再逐一叙述。
[0036]当然，在其他实施例中，也可将坯料的热处理工序和工艺孔的加工工序调换，即先进行热处理后再加工工艺孔。可想到，因热处理后坯料的硬度值有很大提高，使得后续的钻孔加工较为困难，从工艺成本角度考虑不如先钻孔后热处理合理。
[0037]在本实施例中，坯料采用的为60Si2MnA型钢材，热处理后硬度值可达到45-50HRC，满足最终加工形成扭杆弹簧的强度要求。当然，在其他实施例中，也可采用本领域技术人员常用的65Mn号钢等材料、按照前述方法步骤、选择合适的热处理工艺进行加工。
[0038]如步骤S103和步骤S104，与现有技术不同的是，本发明实施例中并不是直接从坯料的端部分切形成独立的子坯料，而是从坯料一端的工艺尾处的工艺孔开始、切割至另一端的工艺尾处的工艺孔，使坯料中间区域形成和两端工艺尾连接的子坯料，再将两端的工艺尾切除形成独立的子坯料。因在分切形成坯料中间区域形成子坯料的过程中，子坯料始终与工艺尾连接，保证分切过程中子坯料不会发生严重形变，便于后加工处理。图2为本发明具体实施例加工的坯料示意图，可看出坯料两端均具有工艺尾，两个工艺尾上分别具有标号为a、b的工艺孔，在对应的工艺孔a和对应工艺孔b之间还具有切割形成的缝隙。
[0039]当然，如现有技术一样，因为采用长径比较小的坯料进行热处理，并在热处理后再进行分切加工形成子坯料，可利用长径比较小的坯料在热处理时变形较小的特性，减小扭杆弹簧的加工难度。
[0040]本发明实施例中，在进行热处理前，还对坯料外表面进行铣削加工，使得坯料在垂直于长度方向的截面为矩形、形成长方体外形。在热处理前进行铣削加工一方面考虑后续形成矩形扭杆弹簧，另一方面是考虑进行热处理后整个坯料的硬度值很大，不便于铣削加工。为便于钻铰加工工艺孔，铣削加工最好在钻铰工艺孔前进行。可想到，由于后续还需要进行热处理，铣削加工精度没有较高的精度要求，采用粗铣即可。
[0041]应当注意，为提高材料的利用效率，在两端工艺尾处加工的工艺孔位置应当对应，两点连线形成的切割缝平行于坯料的长度延伸方向。
[0042]另外，在热处理加工后，坯料会发生一定的形变；同时由于在热处理前只是进行粗铣，坯料表面较为粗糙，无法形成良好的加工基准面。为此，本发明实施例中在热处理后、分切形成子坯料前还具有半精磨加工坯料的步骤，使得坯料各个长度面平面度较高、保证坯料长度面在分切加工时的全跳动在0.02mm范围内。当然，如采用真空淬火处理等使表面变形度较小的热处理方法也可不进行半精磨加工。
[0043]本发明具体实施中，在分切坯料形成子坯料时采用了电火花线切割的方法。电火花线切割方法利用电极丝放电产生电火花的高温特性使金属局部熔化、氧化腐蚀而实现金属材料被切割。具体应用时，将坯料放置在电火花加工机床上，并按照坯料的长度方向找正、使还料全跳动控制在0.02mm以内；将电极丝穿过工艺孔并连接到电火花加工机床上，就可进行线切割加工。可想到，在其他实施方式中，也可采用本领域技术人员已经广泛采用的激光切割方法等替代电火花线切割方法。
[0044]因对分切后的子坯料进行表面加工才能形成扭杆弹簧，因此在切割坯料时，还应为后续精加工留出一定的余量。本发明实施例中，为子坯料每个长度面均留出0.40-0.50mm的精加工余量。
[0045]在沿坯料的长度方向完成坯料的分切，获得各个子坯料后就可切除坯料两端的工艺尾，获得独立的子坯料。这一切割过程可直接采用前述的电火花线切割方法，也可采用其他分切方法。
[0046]在获得独立的子坯料后，就可对各子坯料进行分别处理，获得符合要求的扭杆弹簧。本发明实施例中，根据分切得到的子坯料的弯曲变形度的不同，对子坯料的加工方法有不同，其中:若子坯料的弯曲变形度小于或等于
[0047]0.10mm,可依次采用粗磨、时效、校直、半精磨、时效和精磨加工，使得到的扭杆弹簧弯曲变形量控制在0.02?0.05mm之间；若子坯料的弯曲变形度大于0.10mm，则依次采用校直、粗磨、时效、校直、半精磨、时效和精磨加工形成扭杆弹簧，也使得扭杆弹簧的弯曲变形量控制在前述的0.02?0.05mm之间。
[0048]另外，从提高材料利用率、保证分切形成子坯料时子坯料不会发生严重变形，本发明实施例中将两端的工艺尾长度设置为20.0?30.0mm之间；在其他实施例中，根据加工扭杆弹簧的长度、材料特性不同，也可适应性的修改工艺尾的长度。
[0049]在一具体应用中，按照以上方法加工长径比大致为15:1的矩形坯料(不包括工艺尾)就可获得长径比为75:1的矩形扭杆弹簧25根，大幅度提高了加工效率、形成最终扭杆弹簧的合格率几乎达到100 %。
[0050]以上对本发明具体实施例中的扭杆弹簧加工方法做说明，可使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对本领域的专业技术人员来说，对这些实施例的多种修改将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种扭杆弹簧的加工方法，其特征在于，包括以下步骤: 在坯料两端的工艺尾处加工工艺孔，热处理所述坯料;所述工艺孔位于所述坯料的长度面上； 以一端所述工艺尾的所述工艺孔为起点、切割所述坯料至另一端所述工艺尾的所述工艺孔，使所述坯料的中间区域分切为子坯料； 切除所述坯料两端的所述工艺尾、形成独立的所述子坯料； 加工所述子坯料形成所述扭杆弹簧。2.根据权利要求1所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于:热处理前铣削所述坯料的外表面，使所述坯料垂直于长度方向的截面为矩形。3.根据权利要求2所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于:铣削所述坯料的外表面后再加工所述工艺尾处的所述工艺孔。4.根据权利要求3所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于，热处理后先半精磨加工所述坯料的外表面，再切割形成所述子坯料。5.根据权利要求4所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于:所述热处理方法为淬火回火处理。6.根据权利要求1-5任一项所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于:采用电火花线切割方法切割所述坯料形成所述子坯料。7.根据权利要求6所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于:切割所述坯料形成所述子坯料时，为所述子坯料的每个长度面均预留0.40?0.50mm的精加工余量。8.根据权利要求7所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于，加工所述子坯料前测量所述子坯料的弯曲变形度、并根据所述子坯料的弯曲变形度确定加工方法: 若所述子坯料的弯曲变形度小于或等于0.10mm，依次采用粗磨、时效、校直、半精磨、时效和精磨加工形成所述扭杆弹簧； 若所述子坯料的弯曲变形度大于0.10mm，依次采用校直、粗磨、时效、校直、半精磨、时效和精磨加工形成所述扭杆弹簧。9.根据权利要求8所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于:所述坯料的工艺尾长度为20.0?30.0mm010.根据权利要求9所述的扭杆弹簧加工方法，其特征在于:所述坯料采用60Si2MnA型钢材，热处理后硬度值为45?50HRC。
【文档编号】B23P15/00GK105855802SQ201610291932
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】颜子军, 何洪云, 杜天旭
【申请人】中国航天科技集团公司烽火机械厂