彈簧的卷制設(shè)備一般分有心軸卷制彈簧機(jī)與無心軸卷制彈簧機(jī)。下面分別敘述有心軸彈簧機(jī)和無心軸卷簧機(jī)卷制彈簧。
   
　　一、自動(dòng)卷簧機(jī)卷簧(無心軸卷簧)

　　用心軸卷制彈簧，不僅勞動(dòng)量大、生產(chǎn)率低，而且降低了材料利用率和質(zhì)量均勻性。因此，在大批量生產(chǎn)中，廣泛采用自動(dòng)卷簧機(jī)卷簧。它可以自動(dòng)卷繞、切斷、記數(shù)等，能以一個(gè)工作循環(huán)完成彈簧的成形工藝，因此勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)效率高，材料利用率高，并可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)作業(yè)。而且，對(duì)于彈簧的尺寸和形狀具有廣泛的適應(yīng)性，除能卷制圓柱螺旋壓縮彈簧外，還可以卷制圓錐形、中凸形、中凹形等非圓柱螺旋彈簧；并圈和不并圈、左旋或右旋、等節(jié)距和不等節(jié)距的螺旋彈簧；具有切向直尾的螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧等。螺旋拉伸彈簧則是卷制成單件毛坯后再加工出鉤環(huán)，目前也有的卷簧機(jī)能在機(jī)上直接制出鉤環(huán)。

二、 有心軸卷制彈簧

　　有心軸卷制彈簧多用于中、小批量的生產(chǎn)和專門設(shè)計(jì)又有特殊要求的彈簧。在大批量生產(chǎn)中這種方法也用于卷制扭簧和一些拉簧。

　　有心軸卷簧，心軸裝在主軸卡盤上與主軸一起旋轉(zhuǎn)。主軸通過交換齒輪及絲杠使彈簧材料的送進(jìn)裝置在床身軸向左右移動(dòng)，將彈簧材料繞在心軸上卷制成彈簧毛坯。螺旋壓縮彈簧的支承并圈則通過自動(dòng)并圈裝置或操縱機(jī)床絲桿的開合螺母手柄來實(shí)現(xiàn)。

　　有心軸卷簧

a)壓縮彈簧的卷制  b)拉伸彈簧的卷制

1一機(jī)床卡盤  2一卡鉤  3一彈簧毛坯

4一送料器    5一心軸  L一進(jìn)料距離  α一進(jìn)料角度

　　卷制方式有單個(gè)卷制和多個(gè)連續(xù)卷制。單個(gè)卷制一般用于條料制造的彈簧以及油封彈簧等；多個(gè)連續(xù)卷制是一次卷成一串螺旋彈簧，然后按尺寸分別切斷成單個(gè)彈簧。

　　為了在冷成形后得到所要求的尺寸精度，在彈簧設(shè)計(jì)、彈簧工藝裝置設(shè)計(jì)和編制工藝規(guī)程時(shí)，必須準(zhǔn)確地掌握不同材料的各類彈簧在成形時(shí)的回彈量。

　　影響回彈量的因素很多，主要有材料的力學(xué)性能、彈簧的旋繞比和工藝裝置等。

    回彈量與材料的抗拉強(qiáng)度fb成正比，與彈性模量E成反比，σ／E愈大，則回彈量愈大。材料的力學(xué)性能不穩(wěn)定時(shí)，回彈量也不穩(wěn)定。
回彈量與旋繞比C成正比，即旋繞比愈小，回彈量愈小。這是因?yàn)樽冃纬潭扔螅诓牧辖孛鎯?nèi)塑性變形的比重愈大，因此回彈量就愈小，反之亦然。為保證彈簧有良好的應(yīng)力狀態(tài)和便于加工制造，旋繞比應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)，一般選取4—16之間。

　　導(dǎo)向裝置與心軸間的距離對(duì)回彈量亦有影響，二者間距離大，回彈量也大，且不均勻。
    在彈簧卷制過程中，卷制力越小，卷繞后反向轉(zhuǎn)動(dòng)速度越高，轉(zhuǎn)數(shù)越多，則回彈量也就越大。
    1．心軸直徑的計(jì)算  由于彈簧的回彈，使所卷彈簧的內(nèi)徑大于心軸直徑，因此采用有心軸卷簧時(shí)，要考慮回彈的影響，對(duì)心軸直徑進(jìn)行計(jì)算。
    1)心軸直徑Do的確定要考慮到材料強(qiáng)度和旋繞比等因素的影響。Do計(jì)算的一般經(jīng)驗(yàn)公式為

硬鋼絲
             Do=            (公式1)

退火鋼絲
             Do= 　　(100—0．8C)          (公式2)

銅絲
             Do= 　　(99—1．4C)           (公式3)

式中  D：——彈簧內(nèi)徑；

      C——彈簧旋繞比；

      σb——材料的抗拉強(qiáng)度；

      E——材料的彈性模量。
 
　　2)在半自動(dòng)卷簧車床上連續(xù)卷簧時(shí)常使用大頭心軸，大頭心軸直徑Do可按下式計(jì)算

　　Do= +(0．1～0．5)mm                  (公式4)

　　式中  ——卷簧工序要求的彈簧內(nèi)徑(內(nèi)徑加退火收縮量)。 大頭心軸的結(jié)構(gòu)和尺寸    (mm)
 

　　直徑Do      直徑B      直徑C         L

　　7～9         5          5.3            30

　　10～13       6          6.3            40

　　14～19       8          8.5            50

　　20～24       12         12.5           60

　　25～40       16         16.5           70

　　2．具有初拉力彈簧的有心卷制  在卷制具有初拉力的拉伸彈簧時(shí)，必須使簧圈間有較大的并緊力，見圖2。圖a是一般有心卷制；圖b是鋼絲自身扭轉(zhuǎn)后再繞在心軸上的卷繞方法，鋼絲沿著圖中箭頭方向卷繞，形成各簧圈間的并緊力；圖c用滾輪滾壓方法卷制，可獲得大的并緊力，卷制時(shí)鋼絲通過導(dǎo)板5  導(dǎo)入，借助滾輪2壓緊在卷成彈簧部分1與擋塊3之間  的心軸4上，導(dǎo)板5的導(dǎo)入方向與心軸垂直方向成α角。

　　有心卷簧方法

a)普通卷繞  b)鋼絲自身扭轉(zhuǎn)卷繞  c)滾壓卷繞

1一彈簧  2一滾輪  3一擋塊  4一心軸  5一導(dǎo)板

　　彈簧的旋繞比和節(jié)距越大，塑性變形就越小，內(nèi)應(yīng)力就越不穩(wěn)定，彈簧直徑和節(jié)距的精確度就越難控制。因此，在卷制旋繞比和節(jié)距大的彈簧時(shí)，各工序的操作應(yīng)特別注意。例如，倒車時(shí)速度要慢，搬運(yùn)卷好的彈簧毛坯時(shí)要輕，在去應(yīng)力退火前盡量少移動(dòng)等。對(duì)于旋繞比大的彈簧毛坯，最好在卷制完畢后固定，隨心軸同時(shí)進(jìn)行去應(yīng)力退火后，再從心軸上取下。

    卷簧時(shí)的送料角度d會(huì)影響彈簧在卷制中形成的自然扭力，而扭力的大小又影響彈簧的尺寸和特性。對(duì)于拉伸彈簧，可以通過對(duì)自然扭力的調(diào)整來形成拉伸彈簧承受載荷時(shí)開圈的阻力，即所謂的初拉力，以減輕工作應(yīng)力。在生產(chǎn)實(shí)踐中，就是通過調(diào)整送料角度。(圖l和圖2)和送料的張緊程度，來卷制出具有初拉力的拉伸彈簧。為了獲得具有較大初拉力的拉伸彈簧，在卷制時(shí)，可以用多次調(diào)整扭力的特殊卷制方法。疊繞法就是其中的一種，其繞制方法大致為：先將金屬絲在空心心軸上繞制成與所要求的螺旋方向相反的密圈彈簧，并留出一定的金屬絲彎頭，然后將此帶空心心軸的彈簧坯穿入圓柱心軸上，把有彎頭的一端插入心軸孔中，再通過夾緊裝置形成一定的張力后，向相反的方向密繞，這樣就制成了具有較大的初拉力的拉伸彈簧。

　　用不需要淬火的金屬絲卷制的密圈彈簧，均具有一定的初拉力，如不需要初拉力，各圈間應(yīng)留有間隙。

　　扭轉(zhuǎn)彈簧的有心軸卷制也有兩種方法：一種是連續(xù)卷制，即先卷制成一長串彈簧毛坯，再按工藝尺寸截?cái)喑蓡蝹€(gè)毛坯，然后將毛坯端部簧圈展直加工出扭臂。另一種方法是單個(gè)卷制，在卷制前留出一端扭臂所需要的用料長度，卷制后剪斷時(shí)再留出另一端扭臂所需的用料長度，然后加工出扭臂。
 
     3．圓錐、中凸和中凹形等變徑螺旋彈簧有心卷制  圓錐螺旋彈簧的有心軸卷制，是在圓錐形心軸上單個(gè)卷制的。由于彈簧底部和頂部的回彈量不一樣，所以在制作心軸時(shí)，應(yīng)將圓錐角的校正量考慮進(jìn)去。圓錐角小的心軸，可以不刻制螺旋線溝槽，圓錐角大的心軸，應(yīng)刻制出與彈簧螺旋線相對(duì)應(yīng)的溝槽，將金屬絲卷繞在溝槽中，以保證彈簧的成形精度。
       中凸形和中凹形螺旋彈簧的有心軸卷制，是將金屬絲繞在與彈簧形狀相同的心軸上繞制成形的。在制造心軸時(shí)，其大端和小端回彈量的估算應(yīng)有所不同。
      中凸形彈簧需用組合心軸卷制。組合心軸是由若干不同尺寸的薄圓片拼合而成，中心穿以銷軸或螺栓。彈簧卷制完后，松開銷軸或螺栓，將心軸拆卸方能取下工件，圖3—3為這種心軸的示意圖。中凸形彈簧的心軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造麻煩，使用不便，尤其是彈簧圈間隙小時(shí)更是如此，所以這種彈簧應(yīng)用較少。

　　中凸形彈簧心軸
 
    中凹形彈簧的心軸是由兩半個(gè)對(duì)稱心軸組合而成。其對(duì)接方法，可以在心軸中穿以螺栓緊固，也可以采用榫頭連接，如圖4所示。

    中凹形彈簧心軸

    圓錐、中凸和中凹形螺旋彈簧的有心卷制均較麻煩，在批量生產(chǎn)時(shí)，盡可能用自動(dòng)彈簧機(jī)卷制。

    除各種型號(hào)國產(chǎn)自動(dòng)卷簧機(jī)外，還有其他型式的萬能彈簧機(jī)(如電子控制液壓自動(dòng)卷簧機(jī))和專用自動(dòng)卷簧機(jī)(如扭轉(zhuǎn)彈簧自動(dòng)卷簧機(jī)和拉伸彈簧自動(dòng)卷簧機(jī))。
 
    國外異形彈簧成形機(jī)的類型較多，主要機(jī)型有德國WAFIOS公司ZO型、FTU型、CNC雙頭彎曲機(jī)BMS系列；法國TC·HP公司的MS型、AT型；  日本奧野MCF系列、CF系列、TFV系列、FM系列。
自動(dòng)卷簧機(jī)有兩種不同簧圈成形的基本方法和機(jī)構(gòu)：一種是單頂桿卷簧機(jī)；另一種是雙頂桿卷簧機(jī)。目前，這兩種機(jī)型仍然在彈簧制造業(yè)中廣泛應(yīng)用。

    自動(dòng)卷簧機(jī)工作原理

a)單頂桿卷簧機(jī)  b)雙頂桿卷簧機(jī)

1一導(dǎo)向板  2一心軸  3一頂桿  4一切刀  5一節(jié)距塊
  
     當(dāng)彈簧材料經(jīng)過校直機(jī)構(gòu)(圖6)和送料機(jī)構(gòu)(圖7)，碰上頂桿前端的槽子時(shí)，迫使彈簧材料彎曲變形，彈簧圈是由材料頂住的三個(gè)摩擦點(diǎn)而卷繞成形的。對(duì)于單頂桿自動(dòng)卷簧機(jī)(圖5a)，這三個(gè)摩擦點(diǎn)分別是彈簧材料與導(dǎo)向板1、心軸2以及頂桿(即俗稱卷簧銷)3的切點(diǎn)；對(duì)于雙頂桿卷簧機(jī)(圖5b)，這三個(gè)摩擦點(diǎn)分別是彈簧材料與導(dǎo)向板1、兩個(gè)頂桿3接觸的切點(diǎn)。在彈簧材料彎曲成簧圈的過程中，金屬絲接觸到節(jié)距塊5的斜面。由于自動(dòng)卷簧機(jī)的變距機(jī)構(gòu)使節(jié)距塊沿著彈簧卷繞成形的軸線方向移動(dòng)，所以能制成螺旋壓縮彈簧的節(jié)距。卷制螺旋壓縮彈簧并頭(支承圈)或螺旋拉伸彈簧時(shí)，節(jié)距塊退向后面，卷簧時(shí)，后一圈簧圈靠著已卷好的前一卷而成形。當(dāng)一只彈簧卷制好后，送料機(jī)構(gòu)停止送料，切刀控制機(jī)構(gòu)迫使切刀4將彈簧切斷。如此往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)就實(shí)現(xiàn)了彈簧的自動(dòng)成形。

     校直機(jī)構(gòu)

1一鋼絲導(dǎo)套  2、3一校正滾輪  4一調(diào)整手輪  5一壓緊螺栓  6一出料孔

　　送料機(jī)構(gòu)

l一滑動(dòng)軸承座  2一壓緊螺栓 3一彈簧片
4一滾輪軸  5一滾輪  6一導(dǎo)板

　　頂桿在彈簧直徑變更機(jī)構(gòu)(圖8)的控制下，可以前后運(yùn)動(dòng)，以調(diào)整彈簧的直徑或卷制變徑螺旋彈簧。

a)單頂桿卷簧機(jī)的變徑機(jī)構(gòu)  b)雙頂桿卷簧機(jī)的變徑機(jī)構(gòu)

　　當(dāng)卷制圓柱螺旋彈簧時(shí)，因?yàn)橹睆經(jīng)]有變化，不需要變徑凸輪，只需在試卷時(shí)，用手調(diào)整有關(guān)手柄，讓頂桿固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?/p>

    當(dāng)卷制變徑螺旋彈簧時(shí)，必須有相應(yīng)的變徑凸輪。隨著彈簧材料的不斷卷成簧圈，變徑凸輪也相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以控制頂桿作適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)，卷制出所要求的變徑螺旋彈簧。

　　卷簧機(jī)的變距機(jī)構(gòu)是由變距凸輪驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)要卷制變節(jié)距(俗稱不等節(jié)距)的螺旋壓縮彈簧或其他螺旋彈簧時(shí)，需用變距凸輪。圖9是自動(dòng)卷簧機(jī)變距機(jī)構(gòu)。在變距凸輪2的作用下，通過一套擺桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)節(jié)距塊3前后運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)卷制變節(jié)距的彈簧。

    自動(dòng)卷簧機(jī)變距機(jī)構(gòu)

l一杠桿臂調(diào)節(jié)螺桿  2一變距凸輪  s一節(jié)距塊

    從上述卷簧機(jī)的卷簧工作原理可以看出：?jiǎn)雾敆U自動(dòng)卷簧機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是僅需調(diào)整一根頂桿，因此在調(diào)換彈簧品種時(shí)所費(fèi)的機(jī)床調(diào)整時(shí)間少，并且能卷制較高初應(yīng)力的螺旋拉伸彈簧，在左右旋彈簧調(diào)換時(shí)更顯得方便；雙頂桿自動(dòng)卷簧機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是心軸不再成為成形簧圈的一個(gè)摩擦點(diǎn)，只是起到下料心軸的作用，所以在生產(chǎn)不同直徑的彈簧時(shí)，不必頻繁調(diào)換心軸。另外，雙頂桿卷簧機(jī)三個(gè)摩擦點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心角也比單頂桿的大，因此，卷旋繞比較大的彈簧時(shí)較為方便、穩(wěn)定。但雙頂桿自動(dòng)卷簧機(jī)在左右旋彈簧調(diào)換時(shí)都很麻煩，需要改裝整個(gè)頂桿調(diào)節(jié)組件。

    影響卷簧質(zhì)量的因素是多方面的，例如彈簧材料的抗拉強(qiáng)度、伸長率、彈性模量、屈強(qiáng)比、材料的尺寸精度等級(jí)和表面狀況，機(jī)床設(shè)備的精度、輔助工具與金屬絲接觸部分的摩擦狀況、送料長度的精確度以及卷繞速度和操作者的技術(shù)水平等。因?yàn)檫@些因素與自動(dòng)卷簧機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況有關(guān)，因而，在使用自動(dòng)卷簧機(jī)卷簧時(shí)，需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整。具體調(diào)整方法可參考機(jī)床的說明書。