专利名称:高速精密卷簧器的制作方法
本实用新型属车床附件技术领域：
。
车床附件中，能完成自动疏密卷簧的，以往未有；1978年自已发明了高速精密卷簧器的原型，由它在车床上卷成的精密弹簧串在切断，回火，磨端面和压并强化后已不需人工校正即能获得GB1239－76的一级精度圆柱螺旋压缩弹簧，而且卷簧车速还提高十倍；对于直径1.6毫米的钢丝，卷簧车速达1500转／分。因此，它在车床上卷簧的生产率与质量已高于目前的自动卷簧机，对其性能9307厂曾做鉴证和申报。在1979年的全国弹簧技术交流会上，我发表了“高速精密绕簧”的论文，提出了高速卷制精密弹簧的十一项新技术1、导引头运动图的精确设计；2、使用补偿运动原理，实现精密卷簧；3、连续卷簧中使簧串各处钢丝内应力保持一致的技术；4、回簧过程中，当簧串扭力消除时，使心棒停转的技术；5、使导引头的补偿运动周期化的技术和凸轮设计；6、簧串中相邻两弹簧间卷出附加圈的技术；7、大幅度提高卷簧车速的技术；8、高速连续卷簧的安全技术；9、水平绳轮传动技术；10、卷制异型簧的技术；11、钢丝批号不同时仍能获得合格弹簧的调整技术。创造这些技术后，方形成高速卷簧器的原型，而成为车床上的一种新型附件。而所申请的实用新型专利则是对原型机的进一步改进。
通过对国际专利的计算机检索，在车床附件类(分类号B23B25／00)中，未检出有能卷制精密弹簧的专利号。为理解和审查本实用新型的专利申请，现提供以下参考文件
1、论文“高速精密绕簧”，作者杨学曾，发表于1979年10月全国弹簧技术交流会。
2、9037厂对于所创造的高速精密卷簧器技术成果的鉴证和申报文件。
3、1974年美国专利号3807211，Coil Spring Winding Machine。
4、1974年美国专利号3802241，Machine for Producing Coil Springs。
5、1978年法国专利号2389573。
6、1985年西德巴登符藤堡州工业技术交流会 WAFIOS公司顾问Reinhold的报告工程弹簧生产的新工艺和加工过程。
本实用新型的目的是1、进一步提高卷制弹簧的精度，并使弹簧的疏圈与密圈间有一过渡段，在该段内簧丝螺旋角是渐变的；并使卷出的弹簧既能符合我国弹簧标准，也可符合外国(美、日、西德)弹簧标准。2、避免在卷簧过程中，钢丝表面被擦伤，以改善簧件的疲劳寿命。3、提高高速精密卷簧器本身的工作寿命。它是对原型机作改进而实现的。其改进处有以下三项1、使卷成的弹簧在疏圈和密圈的分界处有一过渡段，在该段内簧丝螺旋角φ的正切由S1／(2πrC)线性的增至S2／(2πrC)，S1为弹簧密圈螺距，S2为疏圈螺距，rC为弹簧中径之半；过渡段的长度取为1／4圈，其作用是减小弹簧钢丝在疏密圈分界处的应力集中。于是在弹簧的展开图中(见图1)，在此过渡段有tanφ＝ (dy)/(rcdθ) ， (dy)/(rcdθ) ＝αθ÷S1／(2πrC) (1)
θ为螺旋线的夹角，α为待定常数。在θ＝π／2(即过渡段的终点)有dy／(rCdθ)＝S2／(2πrC)，而得a＝(S2－S1)／(π2rC) (2)代入(1)，并在θ＝0，y＝0的条件下积分(1)式，得y＝(S2－S1)θ2／(2π2)＋S1θ／(2π) (3)(3)即簧丝中心线在过渡段的展开曲线(0≤θ≤π／2)。在θ＝π／2时，有y＝(S1＋S2)／8。因此，弹簧的第一圈疏圈螺距(S2)NO.1为(S2)NO.1＝(S1＋S2)／8＋3S2／4 (4)对于一般的弹簧，S2／S1＝2～5，因此有(S2)NO.1＝(0.9～0.94)S2表明过渡圈按上述规则选定时，所卷成的弹簧，其疏圈螺距不匀度ΔS2／S1≤0.1，仍符合GB1239－76的要求。
在图1中，n为螺旋圈数，并有θ＝2πn；2n1为弹簧的密圈圈数，n2为弹簧的疏圈圈数。
在“高速精密绕簧”的论文中，已导出钢丝在卷簧时AB段的弯曲变形△(见图2)与A处的螺旋角的正切(即tanφ)的关系式。
即△＝e(tanφ)／β (5)在卷制密圈段时，钢丝常处于弹性状态，即β＝1.5；在卷制疏圈段时，钢丝已处于塑性状态，即β＝1.2；在卷制过渡段时，取β与当时的tanφ成近似的线性关系，它的值由1.5渐减至1.2。在△的值求出后按图2，即可决定导引头的运动图Y＝f(θ)，此时还有Y＝y÷△。据此可设计卷簧凸轮。
当要求按外国弹簧标准(美、日、西德)卷制弹簧时，则在弹簧的疏圈与密圈的分界处要求有圆弧过渡。在过渡半径R确定后，簧丝螺旋线的展开图y＝f1(θ)，将如图3所示，其螺旋角的正切的展开图tanφ＝f2(θ)可根据y＝f1(θ)用差分法求出。在记入卷簧时钢丝在AB段的变形△后，即可求出卷簧时导引头的运动图Y＝f(θ)，而设计凸轮。这是本类卷簧器的特出优点。
2、改进抗扭导板(见“高速精密绕簧”论文第23页图)的结构，使钢丝通过它的V形槽时不产生滑动摩擦。从而避免它对于钢丝表面的擦伤。如图4。即在原来的V形槽内加入滚子，以它定位钢丝并消除对钢丝的滑动摩擦，如图5。由于导板V形槽的螺旋方向与卷在心棒上的弹簧的螺旋方向恒相反，这样的安排可部分抵消积存于钢丝内的扭转变形，从而减小了对导板所要求的抗扭附着力矩。改进后的抗扭导板是可快速装拆的，如图4，以方便操作。此外，在本实用新型中，导引头的孔型也按钢丝抗扭的要求作了改进，详见图7和图8；而图6为改进前的原型，改进后的孔型楔角α是可调的，以便在卷成连续的精密弹簧串的同时，避免对钢丝的擦伤。在图6、7和8中，a为导引前板，b为导引中板，c为弹簧钢丝。
3、改进绳轮的机构(见“高速精密绕簧”论文第23图)，在其内腔加入棘轮机构，以便在一次连续卷簧过程终了，车床拖板作回程运动时，使卷簧器内的导引头补偿机构停止工作，显然这将明显地减少机构中各动件的磨损，提高卷簧器的工作寿命，并减少拖板在回程时的动力消耗。图9是改进后的绳轮图。
目前，卷簧器的原型装置已在生产线上使用七年；因此，形成本实用新型的三项改进在理解上将不成问题，而改进后的性能则更完善。一个车床附件，在卷制弹簧时，其生产率和精度竟能超过自动卷簧机。而它的制造成本和重量仅为后者的1／20，可见其经济价值。
和美国专利380721相比，双方有类似的认识精密卷簧应在心棒上进行，并在卷簧过程中要消除钢丝的扭转。但所用的方法是不同的。本发明的抗扭导板不需调整，是明显优点。从该专利的工作原理图可看出他们对在心棒上的精密卷簧运动尚未有深入理解；弹簧疏、密圈的控制仍用刚性离合器，按照他们的弹簧标准，在疏、密圈分界处要有圆弧过渡，就难以准确做到。该专利未解决簧丝切断后弹簧在回弹中的能量消散问题。因此，它只能一个个的卷簧，于是它的卷簧车速就难提高。
1985年西德推出最新的卷簧自动机，其生产率为9600件／小时，与本发明的水平相当；而卷成弹簧的精度却没有提及，而它的价格却十分昂贵。
从对比中可见本发明的应用价值。
权利要求
1.一种作为车床附件能完成精密螺旋压簧大量卷制的高速精密卷簧器，其特征是它由导引头、抗扭导板和绳轮组成。
2.按照权利要求
1所说的卷簧器，其特征是导引头的运动图的设计既计及了卷簧时钢丝在AB段的变形，又保证了弹簧疏圈起始段和终了段簧丝螺旋角的渐变性。
3.按照权利要求
1所说的卷簧器，其特征是抗扭导板的V形导槽呈螺旋形，其旋向恒与卷制弹簧的螺旋方向相反。
4.按照权利要求
1所说的卷簧器，其特征是导引头的导引孔的孔型楔角是可调整的。
5.按照权利要求
3所说的卷簧器，其特征是抗扭导板的V形导槽槽内有滚子以诱导钢丝。
6.按照权利要求
1所说的卷簧器，其特征是绳轮内有棘齿，它使本卷簧器各机构在车床回程时均不再运动。
专利摘要
高速精密卷簧器的实用新型属车床附件技术领域：
，用于大量制造高精度螺旋压缩弹簧。它是自己在一九七八年发明的该装置原型的继续改进。该原型机安装在车床后，使卷簧车速提高了十倍，生产率可达每小时一千件，卷成的弹簧回火后不需校正就达到GB1239-76的一级精度，在产量和质量方面，它已超过了目前的自动卷簧机。本实用新型又作了三项改进，以进一步提高卷簧质量，使之能按外国标准卷簧，并改善装置本身的耐用性，以提高其商业价值。
文档编号B23B25/00GK85203384SQ85203384
公开日1987年8月12日 申请日期1985年8月15日
发明者杨学曾 申请人:杨学曾导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan