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De nos jours, vous pouvez facilement acheter presque tous les produits ménagers dont vous avez besoin dans les magasins. Dans le même temps, l'attention et les efforts créatifs des designers amateurs se tournent de plus en plus vers des objets techniquement complexes : tracteurs, véhicules tout-terrain, voitures et même avions. L'approche des bricoleurs dans la mise en œuvre des projets prévus évolue également ; ils ne craignent pas de devoir fabriquer de manière indépendante des pièces complexes et précises, qui peuvent également être soumises à des exigences strictes de résistance. L'un de ces éléments typiques, présents dans presque toutes les structures à forte intensité énergétique, sont les ressorts hélicoïdaux en traction ou en compression. À cet égard, nous proposons une technique qui aidera à produire des ressorts critiques avec la qualité et la précision requises.

La méthode proposée d'enroulement de ressorts hélicoïdaux est mise en œuvre sur un tour à décolleter à l'aide d'un dispositif spécial constitué d'un mandrin et d'un copieur. Un mandrin avec un crochet en forme de trou à l'extrémité de la bride est fixé au mandrin de la machine pour fixer le début du fil à ressort. Un support avec un copieur est installé dans le porte-outil. Le copieur est un arbre avec une rainure hélicoïdale taillée à pas variable, qui tourne librement dans deux roulements. Les rainures au début et à la fin du copieur assurent l'enroulement des spires précontraintes du ressort, et la partie centrale assure l'enroulement des bobines de travail au pas et au diamètre requis.

Le porte-copieur est une structure soudée à partir d'une plaque d'acier de 40 mm, renforcée par une nervure d'une bande de 10 mm, et de deux boîtiers de roulements. Le corps droit est soudé à la plaque et celui de gauche est fixé avec des boulons M12 (pour permettre le remplacement du copieur).

Les dessins spécifiques du support ne sont pas fournis, car ils sont dictés par le type de tour à décolleter et les dimensions du ressort hélicoïdal. La production du ressort s'effectue dans l'ordre suivant. Tout d'abord, une pièce à travailler - un morceau de fil mesuré avec une extrémité pliée à 90°, d'une longueur de 4 à 5 d, est passée par le bas sous le copieur et installée dans le trou de crochet du mandrin. Ensuite, le copieur est tourné manuellement jusqu'à ce que le début de la rainure coïncide avec la position du fil. Sa tension et son contact constant avec la rainure hélicoïdale du copieur sont assurés par une résistance importante à la flexion de l'acier à ressort de la pièce. Le processus de formation du ressort commence par la mise en marche de la broche de la machine à vitesse minimale. Le fil est enroulé sur un mandrin et le pas est réglé par la rainure hélicoïdale du copieur tournant dans des roulements.

Schéma d'enroulement des ressorts hélicoïdaux cylindriques à l'aide d'un copieur (cliquez pour agrandir) : 1 - mandrin ; 2 - boîtier de roulement amovible ; 3 - fils; 4 - nervure de renfort ; 5 - assiette; 6 - porte-outil d'un tour à décolleter ; 7 - boîtier de roulement soudé ; 8 - copieur ; 9 - mandrin à trois mors

Vous trouverez ci-dessous une méthode de calcul des paramètres du mandrin et du copieur pour garantir les dimensions de ressort requises.

Désignations acceptées dans les calculs. Données initiales (dimensions du ressort): n - nombre de tours de travail ; n₁- nombre total de tours ; t - pas de la partie travaillante; ré_o - diamètre intérieur; ré_Épouser- diamètre moyen.

Paramètres du copieur : l - longueur de la partie travaillante ; ré_flic.- diamètre intérieur de la rainure ; ré_nl.- diamètre de la ligne neutre de spires enroulées sur le mandrin ; k = ré_nl./D_flic.- Facteur de correction; T - pas de l'hélice de la partie travaillante ;

Т_n- pas de l'hélice des parties d'entrée et de sortie.

Mandrin : d_déf.- diamètre.

Valeurs de conception intermédiaires : L - la longueur d'une spire du ressort sans tenir compte du pas ;

D_cf.def.- le diamètre moyen des spires du ressort enroulé sur le mandrin ;

X - coefficient tabulaire pour déterminer la ligne neutre pendant la flexion ;

β - coefficient prenant en compte les propriétés élastiques du fil ;

n_déf.- le nombre de tours utiles du ressort enroulé sur le mandrin, compte tenu de l'élasticité du fil ;

L₁- la longueur du fil traversant la partie active du copieur ; L₂- la longueur du fil des bobines de travail du ressort enroulé sur le mandrin ;

L₃- la longueur du fil enroulé sur le mandrin, compte tenu des spires précontraintes ;

L₄- longueur du fil à ressort selon le dessin.

La valeur déterminante dans le calcul est celle qui prend en compte l'élasticité du fil lors du pliage. Il permet de déterminer le diamètre du mandrin et le nombre de tours de filetage. Pour déterminer la valeur de cette valeur, la séquence suivante est recommandée. En première approximation, on réalise un mandrin de diamètre D_о. Sur un tour à décolleter, 5 à 10 tours de fil sont enroulés sur le mandrin avec un pas d'alimentation approximativement égal au pas du ressort. Dans ce cas, un rouleau spécial avec une rainure est installé dans le porte-outil. Après enroulement, l'angle de déroulement de tous les tours du ressort ± est déterminé, l'angle par tour est calculé et, enfin, le coefficient B = ±₁/360°/, prenant en compte l'élasticité d'un fil constitué d'un matériau donné.

Paramètres du mandrin et du fil

Pour des dimensions données du ressort, grâce à la méthode décrite ci-dessus, on a constaté expérimentalement une augmentation de l'arc de cercle d'un tour de 30° après retrait d'un mandrin de diamètre 42 mm, ce qui correspond à une augmentation de la longueur du ressort. tourner de 1,083 fois (β = 30° 360° = 0,083).

Sur cette base,

D_cf.def.= (L - βL)/π = L (1 - β)/π = 157x0,917/3,14 = 46 mm,

où L = π D_Épouser= 3,14x50 = 157 mm ;

d_déf.= D_cf.def.- d = 46 - 8 = 38 mm

n_déf.= 1,083n + 0,25 = 1,083 + 0,25 = ~10,

où 0,25 est la partie supplémentaire de la bobine, compte tenu de la tolérance du nombre de bobines de travail.

Le diamètre de la ligne neutre du tour sur le mandrin (Fig. 2) est calculé par la formule: D_nl.= ré_déf.+ 2dX.X - déterminé à partir du tableau 1 en fonction du rapport d_déf./2d (dans notre cas 38/ (2x8) = 2,375) En utilisant la méthode d'interpolation, nous calculons X = 0,458 et arrondissons à 0,46. Ensuite Dnl = 45,36 mm.

Tableau 1

(cliquez pour agrandir)

Dcop en première approximation est pris égal à D_о= 42 mm.

Alors le coefficient k = D_pays./D_flic.= 45,36/42 = 1,08. Longueur de la partie active du copieur : = t·n = 14x9 = 126 mm.

Pas estimé de la partie active du copieur : T = l/(n_déf.k) = 126 / (10x1,08) = 11,67 mm.

Le pas calculé résultant de la partie active du copieur est arrondi au pas d'avance le plus proche du tour à décolleter (T = 12 mm) pour garantir la possibilité de découper une rainure de vis. Pour maintenir un pas de ressort donné, le diamètre interne de la rainure du copieur est recalculé à partir de la condition du pas du copieur sélectionné : k = l/(T n_déf.) = 126/(12x10) = 1,05. Alors D_flic.= D_nl./k = 45,36/1,05 = 43,2 millimètres.

Le nombre de spires des parties d'entrée et de sortie du copieur est choisi égal à 1,5.

Le pas de rainure de ces pièces est déterminé par la formule établie expérimentalement : T = 0,875d = 0,875x8 = 7 mm, et est pris égal au pas d'avance le plus proche sur la machine (7 mm). Les pièces d'entrée et de sortie sont soudées à l'axe du copieur ou fixé avec deux goupilles d'un diamètre de 8 mm et deux vis M8. L'accouplement des rainures des parties d'entrée et de sortie du copieur avec la rainure de la partie travaillante est traité manuellement avec une lime appropriée, assurant une transition en douceur. Matériau du copieur - acier 45, traitement thermique - durcissement jusqu'à dureté HRC38...42. Pour vérifier les calculs, la longueur du fil est déterminée : L₁= D_flic.π 1/T = 43,2x3,14x126/12 = 1425 mm par rapport à la longueur du fil : L₂= D_nl.n_déf.= 45,36x3,14x10 = 1425 mm. La longueur du fil est également comparée : L₃= D_nl.π(n_déf.+ 2x1,083) = 45,36x3,14(10+2x1,083) = 1733 mm avec longueur de fil :L₄= (D_о+2d X) π n = (42 + 2x8x0,46) x14x11 = 1705 mm.

Si elle est calculée correctement, l'erreur λ ne doit pas dépasser 2,5 %. Dans notre cas :λ = (L₃- L₄) 100 %/L₄= (1733 - 1705)100/1705= 1,6%.

Auteur : V. Vinitchenko

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