弹簧端部制扁与不制扁分析比较

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1、弹簧端部制扁与不制扁的比较分析中国中车贵阳车辆有限公司弹簧事业部马永涛根据热卷螺旋弹簧制造工艺来划分，可将热卷螺旋弹簧分为端部制扁和不制扁的类型。端部制扁就是将棒材剪切成所需长度后，对棒材两端进行加热，采取模锻、轧制、挤压等方式将其制作成截面为矩形且尺寸逐渐减小的形状，然后再卷绕成弹簧。制扁的目的是：一是便于卷制时校正弹簧端面，使其与弹簧轴线垂直；二是减少后续对弹簧端面磨削时的磨削加工量，节约材料。端部不制扁就是将棒材剪切成所需长度后，直接卷绕成弹簧。这种成型的弹簧因为其端面不存在平面，其平面完全靠后续的加工形成，因此卷绕成弹簧后，不能校正其端面与弹簧轴线的垂直情况，后续对弹

2、簧端面磨削时的磨削加工量也比较大，相对端部制扁形式会浪费部分材料。弹簧端部制扁与不制扁弹簧端到底孰优孰劣目前没有权威的定论，国内外对此争议较大，存在两种截然不同的观点：在国内，普遍认为制扁的较好。他们认为端部制扁后形成一个平面，承受载荷后此平面与弹簧工作圈的接触是平面与螺旋线接触，接触效果较好，而不制扁的为螺旋线与螺旋线接触，接触效果不如平面与螺旋线的接触效果好。在国外，普遍认为不制扁的较好，其理由我们没有见过相关论述材料，至今仍然不清楚。但是有一点可以肯定，不管弹簧端部是采用制扁还是不制扁的形式，对其机械、力学性能基本没有影响。根据我个人多年的观察和试验的情况来看，制扁和不

3、制扁各有千秋，主要体现在以下几个方面。第一、从卷绕成型的难易程度来看，不制扁的要比制扁的容易。在卷绕成型的过程中，以弹簧的中径为中心线进行划分，弹簧中径以外部分受到弯曲拉伸，弹簧中径以内部分受到弯曲压缩。由于卷绕形成弹簧必须有一螺旋角，因此不管是弯曲拉伸还是弯曲压缩的过程中都会存在扭转。所以在弹簧两端面成型的过程中，制扁的弹簧要保证其制扁平面垂直于弹簧轴线，必须克服因螺旋角存在而引起的扭转，如果控制不好，容易出现端头翻背、塌腰、簧身歪扭、节距不均等缺陷，而不制扁的棒料不需要克服因螺旋角存在而引起的扭转，因此不易出现端头翻背、塌腰、簧身歪扭、节距不均等缺陷。第二、从端面处理的难

4、易程度来看，制扁的要比不制扁的容易。制扁的弹簧因为其端面已经是一个平面，且在卷绕成型的过程中对端面进行了校正，因此磨削时磨削加工量较小，一般1毫米到2毫米的磨削加工量即可满足要求，端面处理比较容易，效率也较高。不制扁的弹簧因为其端面不存在平面，其平面通过后续加工才能形成，如果直接磨削，磨削的量非常大，特别是材料直径较大的弹簧效率特别低，且磨销过程中容易烧伤。对于端面加工来说，如果采取先加工然后再磨削的方式，目前加工的主要方式有冷锯和火焰切割，这两种方式实施起来存在一定的工艺难度，且都没有制扁的磨削效率高。第三、从加工工艺过程来看，不制扁的比制扁的更优越。制扁需要对棒材两端进行

5、加热然后再采取模锻、轧制、挤压等方式将其制作成截面为矩形且尺寸逐渐减小的形状，此过程中加热会产生热影响区，后期还要整体加热后卷绕，因此加热的部位存在至少两次加热，产生晶粒粗大和脱碳的倾向较大，不制扁的少一次加热，如果采用火焰切割，会产生一定的热影响区，但这个影响区较小，切割后还要进行磨削，磨削加工量达到3毫米左右，热影响区基本去除，因此，从加工工艺的角度来看，不制扁的比制扁的更优越。第四、从支承圈与工作圈接触的效果来看，我个人认为不制扁的比制扁的接触效果好。如前所述，在卷绕成型的过程中，以弹簧的中径为中心线进行划分，中心线以外的部分受到弯曲拉伸，有减薄的趋势，以内的部分受到弯

6、曲压缩，有增厚的趋势，同时由于螺旋角的存在，在卷绕弹簧的过程中不管是弯曲拉伸还是弯曲压缩都伴随有扭转的存在，事先制扁的平面有扭曲变形的趋势，最终形成的并不是一个平面，而是一个曲面，当然也只有曲面才有可能与工作圈的螺旋线很好地吻合，但是，弯曲有扭转形成的因为变形不均等现象的存在，所形成的曲面是否完全与工作圈的螺旋线很好地吻合很难保证。而不制扁弹簧端部与工作圈即将贴靠的轮廓线绝对是螺旋线，只要是与工作圈是同心圆就能够很好地与工作圈的螺旋线很好地吻合，而保证端圈与工作圈是同心圆在工艺上比较容易，因此不制扁的比制扁的接触效果好。从实际测量的情况来看，不制扁的弹簧接触线的连续性比制扁弹

7、簧的要好。综上所述，弹簧端部采用制扁和不制扁各有千秋，到底孰优孰劣目前尚没有权威的定论，可以说这是一个基础的要求课题，还需要大量的试验和数据加以证实，从多年从事弹簧生产的经验来看，我个人更倾向于采用不制扁的形式。