Линия для производства пружин горячей навивкой (варианты)

Полезная модель направлена на пружин из стали со стабильными характеристиками качества.

Технический результат достигается за счет использования устройства отбраковки прутков, исключающего попадание на производство прутков с внутренними и наружными дефектами, а также использования в производстве единого технологического комплекса, проведения дополнительного упрочнения внутренней поверхности пружин.

Поставленная задача достигается с помощью линии для изготовления пружин из стали, которая содержит устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий устройство нагрева прутков, устройство формирования концов прутков, устройства навивки и закалки пружин, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков и установку дробеструйной обработки. Единый технологический модуль содержит функционально и кинематически связанные устройство нагрева прутков, устройство формирования концов прутков, устройство навивки пружин и их непрерывно-последовательной закалки. Единый технологический модуль выполнен автоматизированным. Агрегат технологического обжатия пружин содержит центрирующую пружину опору, нажимной пуансон, элементы определения силы сопротивления обжатию пружины. Линия дополнительно содержит устройство внутреннего наклепа витков пружин. Линия содержит установку формирования опорного витка. Линия содержит установку окраски. 1 илл, 4 н.п. ф-лы

Полезная модель относится к производству пружин изготавливаемых, которые могут быть использованы в автомобилестроении, в тележках железнодорожных вагонов.

Известна автоматическая линия для изготовления, испытания и сортировки цилиндрических пружин (патент РФ 2005572 опубл. 15.01.1994 г.), содержащая соединенные посредством транспортирующих устройств загрузчик прутковых заготовок, нагревательную печь, пружинонавивочный автомат, агрегаты для закалки и отпуска пружин, дробеметную установку и установку для контроля усилия пружин, включающую механизм принудительного сжатия пружин, силоизмерительное устройство и сортировочный механизм, и систему управления.

Известная линия имеет пружинонавивочный автомат и агрегат для закалки пружин, которые разделены функционально, поэтому отсутствует возможность технологического управления качеством навиваемых пружин, что приводит к невысоким эксплуатационным характеристикам пружин, а имеющаяся операция сортировки только исключает попадание к потребителям пружин пониженного качества.

Наиболее близким техническим решением является автоматическая линия для изготовления цилиндрических пружин, содержащая установленные по ходу технологического процесса и соединенные транспортными средствами загрузочное устройство, индукционный нагреватель, ковочные вальцы, автомат для навивки пружин, закалочную установку, отпускной агрегат, устройство для охлаждения пружин, пресс контрольного обжатия пружин и дробеструйную установку (журнал «Кузнечно-штамповочное производство» 4, 1984, с.16-17).

В известной конструкции линии операции навивки и закалки выполняются раздельно на разном оборудовании, следовательно, невозможно обеспечить стабильно высокое качество изготовляемых пружин. Кроме того, в автоматической линии не предусмотрен контроль качества заготовок для пружин и упрочнение внутренней поверхности витков пружин, поэтому не достигается стабильное изготовление пружин высокого качества, кроме того, в автоматической линии не предусмотрен контроль качества заготовок для пружин.

Задача полезной модели заключается в получении пружин из стали со стабильными характеристиками качества.

Технический результат достигается за счет применения устройства отбраковки прутков, исключающего попадание на производство прутков с внутренними и наружными дефектами, а также использования в производстве единого технологического комплекса, проведения дополнительного упрочнения внутренней поверхности пружин.

Поставленная задача по первому варианту достигается с помощью линии для изготовления пружин из стали, которая содержит устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий устройство нагрева прутков, устройство формирования концов прутков, устройства навивки и закалки пружин, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков и установку дробеструйной обработки. Единый технологический модуль содержит функционально и кинематически связанные устройство нагрева прутков, устройство формирования концов прутков, устройство навивки пружин и их непрерывно-последовательной закалки. Единый технологический модуль выполнен автоматизированным. Агрегат технологического обжатия пружин содержит центрирующую пружину опору, нажимной пуансон, элементы определения силы сопротивления обжатию пружины. Линия содержит установку окраски.

Поставленная задача по второму варианту достигается с помощью линии для изготовления пружин из стали, содержащей устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий устройство нагрева прутков, устройство формирования концов прутков, устройства навивки и закалки пружин, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков, установку наклепа внутренней поверхности витков пружин и установку дробеструйной обработки;

Поставленная задача по третьему варианту достигается с помощью линии для изготовления пружин из стали, содержащей устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий устройство нагрева прутков, устройства навивки и закалки пружин, устройство формирования опорного витка пружин, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков, установку наклепа внутренней поверхности витков пружин и установку дробеструйной обработки;

Поставленная задача по четвертому варианту достигается с помощью линии для изготовления пружин из стали, содержащей устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий устройство нагрева прутков, устройства навивки и закалки пружин, устройство формирования опорного витка пружин, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик и установку шлифовки торцов опорных витков, установку внутреннего наклепа, установку дробеструйной обработки.

На чертеже показаны варианты линии изготовления пружин, на фиг.1 представлен первый вариант линии, на фиг 2 - представлен второй вариант, на фиг.3 - изображен третий вариант линии, а на фиг.4 показан четвертый вариант линии.

Линия для изготовления пружин по первому варианту содержит устройство 1 отбраковки прутков, например, акустический дефектоскоп, перегрузочный стеллаж 2, единый технологический модуль 3, включающий устройство нагрева в виде индукционного нагревателя, устройство формирования концов прутков, устройства для навивки и закалки пружин, печь для отпуска 5, охлаждающее устройство 6, агрегат 7 технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку 8 шлифовки торцов опорных витков в виде торцешлифовального станка, установку 10 дробеструйной обработки, агрегат окраски пружин 11, пункт 12 комплексного контроля геометрических параметров пружины и твердости.

Линия для изготовления пружин по второму варианту содержит устройство 1 отбраковки прутков, например, акустический дефектоскоп, перегрузочный стеллаж 2, единый технологический модуль 3, включающий устройство нагрева в виде индукционного нагревателя, устройство формирования концов прутков, устройства для навивки и закалки пружин, печь для отпуска 5, охлаждающее устройство 6, агрегат 7 технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку 8 шлифовки торцов опорных витков в виде торцешлифовального станка, установку 9 наклепа внутренней поверхности витков пружин, установку 10 дробеструйной обработки, агрегат 11 окраски пружин, пункт 12 комплексного контроля геометрических параметров пружины и твердости.

Линия для изготовления пружин по третьему варианту содержит устройство 1 отбраковки прутков, например, акустический дефектоскоп, перегрузочный стеллаж 2, единый технологический модуль 3.1, включающий устройство нагрева в виде индукционного нагревателя, устройства для навивки и закалки пружин, устройство 4 формирования опорного витка, печь для отпуска 5, охлаждающее устройство 6, агрегат 7 технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку 8 шлифовки торцов опорных витков в виде торцешлифовального станка, установку 10 дробеструйной обработки, агрегат 11 окраски пружин, пункт 12 комплексного контроля геометрических параметров пружины и твердости.

Линия для изготовления пружин по четвертому варианту содержит устройство 1 отбраковки прутков, например, акустический дефектоскоп, перегрузочный стеллаж 2, единый технологический модуль 3.1, включающий устройство нагрева в виде индукционного нагревателя, устройства для навивки и закалки пружин, устройство 4 формирования опорного витка, печь для отпуска 5, охлаждающее устройство 6, агрегат 7 технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку 8 шлифовки торцов опорных витков в виде торцешлифовального станка, установку 9 наклепа внутренней поверхности витков пружин, установку 10 дробеструйной обработки, агрегат 11 окраски пружин, пункт 12 комплексного контроля геометрических параметров пружины и твердости.

Работа линии по первому и второму вариантам осуществляется следующим образом.

Мерные заготовки из пружинной стали подаются на стеллаж акустического дефектоскопа 1, где производится контроль прутков на отсутствие поверхностных и внутренних дефектов металла. Прутки, признанные годными, поступают на перегрузочный стеллаж 2, затем последовательно проходят через индуктора индукционного нагревателя единого технологического модуля 3, нагреваясь до температуры 950 -1100°С, в зависимости от марки стали. Для выравнивания температур заготовки могут поступать в термостат-накопитель, (на чертеже не показан). Далее прутки поступают на устройство формирования конца прутка, входящее в единый технологический модуль 3. Прутки со сформированными концами при занятии навивочной оправкой автомата навивки пружины исходного для навивки положения подают роликами в захват оправки, и начинается навивка пружины. Навиваемая пружина вместе с оправкой непрерывно- последовательно вертикально опускается в устройство закалки с регулируемым уровнем среды (вода или водный раствор полимерно-закалочной жидкости), в которой последовательно по мере опускания навиваемых витков пружины происходит их закалка. Навитая полностью пружина выдерживается в устройстве закалки время, зависящее от марки стали. При возвратном ходе оправки пружина снимается с оправки и направляется в печь отпуска 5. Навивочная оправка возвращается в исходное положение для навивки следующей пружины. Для повышения производительности автомат для навивки пружин единого технологического модуля 3 может иметь несколько оправок.

Печь для отпуска 5 имеет рабочую температуру 200-500°С, конкретное значение которой определяется маркой стали. После отпуска пружины охлаждаются в охлаждающем устройстве 6 до температуры 30-80°С. После охлаждения пружина поступает на агрегат 7 технологического обжатия, где после 3-5 кратного сжатия производится контроль силовых характеристик пружин. Далее пружина поступает на установку 8 шлифовки торцов опорных витков в виде торцешлифовального станка для шлифовки торцов и обеспечения рабочей длины пружины.

После шлифовки торцов пружины по второму варианту изготовления пружины поступают на установку 9 наклепа внутренней поверхности витков пружин.

Дальнейшая обработка пружин осуществляется по первому и второму вариантам одинаково и включает дробеструйную обработку на установке 10 и окраску пружин на агрегате 11 и контроль и сортировку на группы по высотным размерам пружины, который осуществляют на пункте 12 комплексного контроля геометрических параметров пружины.

Работа линии по третьему и четвертому вариантам осуществляется следующим образом.

Мерные заготовки из пружинной стали подаются на стеллаж акустического дефектоскопа 1, где производится контроль прутков на отсутствие поверхностных и внутренних дефектов металла. Прутки, признанные годными, поступают на перегрузочный стеллаж 2, затем последовательно проходят через индуктора индукционного нагревателя единого технологического модуля 3.1, нагреваясь до температуры 950-1100°С, в зависимости от марки стали. Навиваемая пружина вместе с оправкой непрерывно-последовательно вертикально опускается в устройство закалки с регулируемым уровнем среды (вода или водный раствор полимерно-закалочной жидкости), в которой последовательно по мере опускания навиваемых витков пружины происходит их закалка.

Навитая полностью пружина выдерживается в закалочной ванне время, зависящее от марки стали. При возвратном ходе оправки пружина снимается с оправки и направляется устройство 4 формирования опорного витка. Навивочная оправка возвращается в исходное положение для навивки следующей пружины. Для повышения производительности автомат для навивки пружин единого технологического модуля 3.1 может иметь несколько оправок.

Пружина с сформированными опорными витками поступает в печь для отпуска 5, которая имеет рабочую температуру 200-500°С, а конкретное значение температуры печи определяется маркой стали. После отпуска пружины охлаждаются в охлаждающем устройстве 6 до температуры 30-80°С.

После охлаждения пружина поступает на агрегат 7 технологического обжатия, где после 3-5 кратного сжатия производится контроль силовых характеристик пружин. Далее пружина поступает на установку 8 шлифовки торцов опорных витков в виде торцешлифовального станка для шлифовки торцов и обеспечения рабочей длины пружины.

После шлифовки торцов пружины по четвертому варианту изготовления, пружины поступают на установку 9 наклепа внутренней поверхности витков пружин.

Дальнейшую обработка пружин осуществляют по третьему и четвертому вариантам одинаково, и включает дробеструйную обработку на установке 10 и окраску пружин на агрегате 11 и контроль и сортировку на группы по высотным размерам пружины, который осуществляют на пункте 12 комплексного контроля геометрических параметров пружины.

Испытания пружин, произведенных на линии свидетельствуют о повышенном комплексе прочностных и геометрических характеристик пружин.

Стендовые и эксплуатационные испытания пружин, производимых по предлагаемому техническому решению, показали, что пружины имеют повышенную в десятки раз долговечность с практически отсутствующей осадкой.

1. Линия для изготовления пружин из стали, содержащая устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий последовательно установленные функционально и кинематически связанные между собой устройство нагрева прутков, устройство формирования концов прутков и устройства навивки и непрерывно-последовательной закалки пружин, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков пружин и установку дробеструйной обработки пружин.

2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что единый технологический модуль выполнен автоматизированным.

3. Линия по п.1, отличающаяся тем, что агрегат технологического обжатия пружин содержит центрирующую пружину опору, нажимной пуансон и элементы определения силы сопротивления обжатию пружины.

4. Линия по п.1, отличающаяся тем, что она содержит установку окраски пружин.

5. Линия для изготовления пружин из стали, содержащая устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий последовательно установленные функционально и кинематически связанные между собой устройство нагрева прутков, устройство формирования концов прутков и устройства навивки пружин и их непрерывно-последовательной закалки, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков пружин, установку наклепа внутренней поверхности витков пружин и установку дробеструйной обработки пружин.

6. Линия по п.5, отличающаяся тем, что единый технологический модуль выполнен автоматизированным.

7. Линия по п.5, отличающаяся тем, что агрегат технологического обжатия пружин содержит центрирующую пружину опору, нажимной пуансон и элементы определения силы сопротивления обжатию пружины.

8. Линия по п.5, отличающаяся тем, что она содержит установку окраски пружин.

9. Линия для изготовления пружин из стали, содержащая устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий последовательно установленные функционально и кинематически связанные между собой устройство нагрева прутков, устройства навивки пружин и их непрерывно-последовательной закалки и устройство формирования опорного витка пружины, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков пружин и установку дробеструйной обработки пружин.

10. Линия по п.9, отличающаяся тем, что единый технологический модуль выполнен автоматизированным.

11. Линия по п.9, отличающаяся тем, что агрегат технологического обжатия пружин содержит центрирующую пружину опору, нажимной пуансон и элементы определения силы сопротивления обжатию пружины.

12. Линия по п.9, отличающаяся тем, что она содержит установку окраски пружин.

13. Линия для изготовления пружин из стали, содержащая устройство отбраковки прутков, единый технологический модуль, включающий последовательно установленные функционально и кинематически связанные между собой устройство нагрева прутков, устройства навивки пружин и их непрерывно-последовательной закалки и устройство формирования опорного витка пружины, печь для отпуска, охлаждающее устройство, агрегат технологического обжатия пружин с контролем их силовых характеристик, установку шлифовки торцов опорных витков пружин, установку внутреннего наклепа пружин и установку дробеструйной обработки пружин.

14. Линия по п.13, отличающаяся тем, что единый технологический модуль выполнен автоматизированным.

15. Линия по п.13, отличающаяся тем, что агрегат технологического обжатия пружин содержит центрирующую пружину опору, нажимной пуансон и элементы определения силы сопротивления обжатию пружины.

16. Линия по п.15, отличающаяся тем, что она содержит установку окраски пружин.