悬架弹簧应力抛丸强化机的设计与应用

蔺青,余兆遐
（青岛新东机械有限公司，山东青岛 266 319）

S N T 2Z A悬架弹簧应力抛丸强化机是针对高应力弹簧而进行专门开发的产品，目的在于去除弹簧制作过程中产生的残余应力，进而提高悬架弹簧的寿命。介绍了悬架弹簧应力抛丸强化机的工作原理和设计要点。

弹簧；应力；抛丸；强化

D O I：10.39 69/j.i s s n.100 6-96 58.2017.05.015

随着汽车行业的发展，抛丸清理机在汽车弹簧行业中的应用日益广泛，待清理弹簧的应力越来越高，对抛丸清理机的要求也越来越高。SNT2ZA悬架弹簧应力抛丸强化机是针对高应力弹簧而进行专门开发的产品，目的在于去除弹簧制作过程中产生的残余应力，进而提高悬架弹簧的寿命。

1 机型工作原理简述

将待清理弹簧置于转台部，自动起动后，转台由清理室自动旋转到清理室投射位后停止。顶部伺服电缸下压将弹簧压缩(模拟汽车弹簧载重时的工况)，同时抛丸器起动，从清理室侧方对弹簧进行高速投射，同时弹簧上下部的自转台带动弹簧均匀自转，以确保清理均匀，到达投射时间后，会自动返回投射初始位，同时下一工位弹簧进入清理室。打到弹簧上的钢丸经过挡板缓冲后落到绞笼里，通过绞笼运送到斗式提升机的从动部。斗式提升机通过安装在提升带上的钢挖斗将钢丸运送到头部，并将钢丸甩到钢丸分选装置。由于风的作用，大部分的杂丸和灰尘通过管路被抽走，可以继续使用的好钢丸进入下部的分选筛，然后进行各种钢丸的分选后进入储丸斗，再通过储丸斗下部的流丸闸门进入抛丸器。运行过程中产生的灰尘和杂丸等由除尘系统吸收。

2 主要部件参数

(1)处理弹簧基本参数

弹簧外径： φ80～φ200 mm

弹簧长度：200～450 mm

弹簧线径：φ8～φ15 mm

弹簧形状：直筒形、香蕉形、梭形、锥形

(2)抛丸器

型号：X-30直射型

叶轮直径：φ360 mm

电机功率：30 kW（变频）

抛丸器数量：4台

基准投射速度：73 m/s

投射量：460 kg/min（基准投射量）

(3)转台

下压伺服缸压力：2000 kg

下压伺服缸功率：11kW

下压伺服缸行程：0～500 mm

公转电机功率：3.7 kW（变频）

自转电机功率：0.75 kW（变频）

(4)弹丸循环系统

斗式提升机：5.5 kW

输送绞笼：3.7×2kW

(5)除尘器：QUDC86PR27型

风机功率： 11kW

风量：100 m3/min

过滤面积：67 m2

过滤风速：.5 m/min

3 主要设计内容

3.1 满足客户的需求

因本机为悬架弹簧应力抛丸强化专用机，客户提出：①每种悬架弹簧的使用高度不同，在下压过程中可以根据承载时需要下压的高度进行任意高度设定；②抛丸时的钢丸粒度和投射量要稳定，满足不同的表面粗糙度，并且投射出的试片弧高值要稳定；③弹簧的上下端面划伤要尽量减少。

本项目针对要求①对下压装置选用伺服电缸驱动，行程可调满足客户的要求。采用了分层振动筛选的方法进行二次分离，就是让经过斗式提升机、钢丸分选装置送来的钢丸分别进入到三个不同的振动输送中。通过不同的筛网大小筛分出不同大小的钢丸，然后根据抛丸试验的数据对钢丸进行精确配比，然后固定成单一模式对应不同的粗糙度弧高值等，保证抛丸过程中钢丸的单一稳定性，确保满足要求②保持稳定表面粗糙度，并且采用电磁式流丸闸门通过调整电磁吸力，控制流丸量的大小，设定完成后，能确保通过的流量为设定的数值，前后浮动较小，能保证每次的抛丸量在固定的范围内，有效解决了抛丸量不一致的问题。针对要求③，经过调研发现端面划伤主要是由上下两端转台旋转不同步造成，对此采用上下长轴连接齿轮带动上下转台同步转动，减少划伤的产生。

3.2 防火对策

由于弹簧强化产生的粉尘为细小颗粒，有一点火源也能引起起火甚至爆炸，以前部分弹簧厂家的除尘设备也发生过火灾。因此针对性的采取了防火对策：除尘管路加装碳酸钙防火装置、整体加装防静电接地导线、除尘器采用防静电布袋、除尘器加装温度感应器、除尘器出入口加装防火蝶阀、设备整体加装自动灭火装置等，通过以上措施可以降低起火的可能性。

4 主要部件及动作流程

本机主要由抛丸器、清理室、转台、弹丸循环系统（含绞笼、斗式提升机、钢丸分选装置、流丸闸门等）、除尘系统及电控系统等部件组成（图1）。

(1)抛丸器

抛丸器为X-30直射型，在原有的X-30抛丸器结构基础上将外扩形导向护板改为直通式导向护板，将投射热区更加集中于弹簧，减少投射时间。在驱动电机上安装大胀套轮，在抛丸器上安装小胀套轮，用皮带进行传动，保证高速投射。由于使用胀套，安装和调整都非常方便，另外电机采用变频器，可以根据效果方便的进行调整。

图1 抛丸强化机简图

(2)转台

转台由公转部、自转部、下压部等部件组成，其中公转部驱动和自转部驱动均变频可调，可以根据实际需要调整公转速度和自转速度，以达到客户的要求。在转台上下件区域设置安全光幕，只有转台停止时才可以装卸工件；在检修门处安装有电磁锁，设备不运转时检修门才可打开，避免不必要的安全事故。

(3)弹丸循环系统

该循环系统含绞笼、斗式提升机、钢丸分选装置、流丸闸门等。绞笼的驱动由减速机直连，减小了设备的空间，客户维修空间更大。打到弹簧上的钢丸经过挡板缓冲后落到绞笼里，通过绞笼运送到斗式提升机的从动部。斗式提升机通过安装在提升带上的钢挖斗将钢丸运送到头部，并将钢丸甩到钢丸分选装置。由于风的作用，大部分的杂丸和灰尘通过管路被抽走，可以继续使用的好钢丸进入下部的分选筛，然后进行各种钢丸的分选后进入储丸斗，再通过储丸斗下部的流丸闸门进入抛丸器。

(4)除尘系统

除尘系统由脉冲除尘器、高压风机、排尘后管路等构成。除尘器使用防静电加厚型布袋，不仅排尘浓度符合严格的环保要求，而且布袋中的导电丝可以讲静电导入大地，防止静电火化造成火灾。此外除尘器采用防静电布袋、除尘器加装温度感应器、除尘器出入口加装防火蝶阀、设备整体加装自动灭火装置等，通过以上措施可以降低起火的可能性和降低爆炸产生的危害。

(5)电控系统

电控系统由三菱公司生产的Q系列PLC控制器控制，电控柜设有触摸屏，可以直观的看到设备的动作状况，并且将设备的说明书、保养周期、易损件损耗情况可视化，方便客户进行维修。触摸屏上设有多种语言，可以根据需要进行语言切换操作。此外PLC上具有远程通信功能，方便远距离对故障进行排除和监控。

5 结语

该项目制作后已经投产使用，强化后的弹簧压缩寿命达到60万次以上，超过用户要求的50万次，用户对该机型非常满意，后期陆续采购了几台。通过该用户的使用和该用户在国内的领头羊作用，许多国内汽车弹簧企业对该机型非常感兴趣，相信该机型会有广阔的空间。

[1] 曹生辉，杜泽进，吕洪伟.汽车后桥整桥抛喷丸清理机的开发与应用 [J].中国铸造装备与技术，200 9（1）.

[2] 曹生辉,丁仁相.QLG6汽车连杆抛丸强化清理机的开发与应用 [J].中国铸造装备与技术，2010（1）.

[3] 逄绍金,余兆遐. 轧辊用台车式抛丸清理机的开发与应[J].中国铸造装备与技术，2014（1）.

Design and application of suspension spring stress shot blasting machine

LIN Qing ,YU ZhaoXia
(QingDao Sinto Machinery Co.Ltd., QingDao 266319,Shandong,China)

SNT2ZA suspension spring stress shot blasting machine is specially developed for high stress spring products, the purpose is to remove the spring produced in the process of residual stress, thereby improving the life of the suspension spring. This paper introduces the working principle and design points of the suspension spring stress shot blasting machine.

springs；stress; shot blasting；reinforcement

T G 234+.4；

A；

100 6-96 58（2017）05-00 46-03

2016-12-30

稿件编号:1612-1629

蔺青(198 4—），工程师，主要从事铸造机械的设计和开发工作.