北京弹簧公司

自动换刀系统采用压缩弹簧夹头和外驱动夹紧机构等关键技术，并作为加工中心的标准附件组织专门化生产，不仅可以大大简化了机床主轴结构，也使数控机床的工作性能明显提高。由于系统全部采用圆柱柄刀具和辅具，使加工中心的配套成本大幅下降。本文介绍笔者研究的一种可供数控机床选型配套的高性能弹簧夹头自动换刀系统的结构模式。弹簧夹头自动换刀系统由设置在机床主轴轴端的弹簧夹头、分布在机床主轴箱两侧的外驱动刀具夹紧机构、刀具交换装置、扩展型链式刀库以及系统控制器组成。弹簧夹头是该自动换刀系统的核心部件。它的工作性能及结构的完善程度，除直接影响刀具的夹持性能及影响数控机床的切削加工性能外，也影响机床主轴的优化设计，是自动换刀系统设计的重点。外驱动刀具夹紧机构和刀具交换装置的作用是完全模仿现有压缩弹簧夹头使用中人手换刀的动作。刀具夹紧机构必须具备夹紧力大、夹紧力恒定、结构简单、工作稳定可靠的特点。刀具交换装置采用双臂回转机械手工作方式。这种装置在换刀时能同时抓取固定在刀座和机床主轴弹簧夹头中的刀具，进行交换和装刀、卸刀操作，它的动作简单，换刀时间短。本系统采用的刀具交换装置完全可类同于现有加工中心常用的刀具交换装置。通过第一代小型弹簧夹头自动换刀系统样机的研究表明，要进一步提高机床主轴的工作性能，并满足数控机床自动换刀的要求，设计研制的机床主轴轴端弹簧夹头必须能够很好地解决以下关键问题：圆柱刀柄与弹簧夹头接触面之间，在夹紧状态下应有足够的接触刚度。弹簧夹头中的弹簧套与机床主轴轴端锥孔接触面之间，在夹紧状态下也应有足够的接触刚度。在加工过程中机床主轴必须给刀具传递足够的切削扭矩。弹簧夹头采用螺旋夹紧机构，在夹紧刀具时除向刀具提供足够大的径向夹紧力外，还必须具备可靠的自锁性能。刀具交换装置和弹簧夹头在每次更换刀具后，应使刀具具有较高的重复定位精度。在换刀过程中具有自动清理刀柄和压缩弹簧夹头型腔内铁屑尘渣的功能。

在近日大连召开的中国机械通用零部件工业协会压缩弹簧分会五届六次理事会议上了解到，目前该分会的会员已从单纯的弹簧制造企业发展到弹簧原材料、弹簧加工设备以及检测设备的生产企业，产业链的拉长极大地提高了我国弹簧产品的国际市场竞争力。同时，为进一步扩大国际市场的份额，与会代表一致希望制定出能够与国际接轨的行业标准。弹簧分会会长邹定伟在接受记者采访时说，经过十几年的发展，该分会会员翻了一番还多，理事会成员也从过去的10多家发展到今天的30多家。尽管会员的数量反映不出我国弹簧业的整体水平，但是随着近几年国内一些大的弹簧原材料和加工设备及检测设备的生产企业与弹簧生产企业在协会的协调下共同联手，改变了我国弹簧原材料和加工设备长期依靠进口的局面，不仅降低了我国弹簧的生产成本，还壮大了自己，真正实现了双赢。据了解，经过多年的发展，目前国产弹簧无论是档次还是质量已经有了质的变化，但随着经济的发展，尤其是汽车、发电、铁路运输及城市公交等几大行业的迅猛发展，在给弹簧业带来巨大市场的同时，也提出了一个又一个“难题”。过去，在这些“难题”面前，国内企业只能是望“难”生叹。但经过多年的努力，当弹簧行业掌握了先进技术的时候，原材料和设备问题却日益凸显，从而导致一些压缩弹簧生产企业不得不以高价进口，因此，原材料、生产和检测设备成为制约我国弹簧业发展的瓶径。虽然经过冶金行业和设备制造业的多年努力，这些问题有所缓解，但是目前还远远满足不了弹簧业的需求，特别是一些高端原材料，如高应力抗腐蚀超纯弹簧钢国内还没有一家企业能够生产，高应力弹簧用的特殊弹簧钢目前国内也只有宝钢能够生产；在加工及检测设备方面，目前大功率数控成行机、弯管机、氮化设备、大量程负荷位移测试机等基本上还是依靠进口。为了彻底解决这个瓶径，该协会近年来重点发展与此相关的企业，并让这些企业作为协会的理事单位，参与弹簧行业的市场调研、产品开发、质量保证等一系列活动，同步发展，共同提高。邹定伟会长还说，弹簧行业发展到今天，已经从过去的价格大战、服务竞争逐步进入到产业链的竞争，而产业链是要靠标准化的手段来完成。据了解，尽管目前该行业的标准体系比较完善，但由于制定的较早，与现在的市场需求有着相当的距离，很多标准在今天往往只是一个“名称解释”，尤其是与日本、欧洲、美国等发达国家相比，现行的国家标准和行业标准还较低，导致国内的压缩弹簧产品在国际市场的竞争力不强，因此，尽快出台与国际接轨的行业新标准成为与会代表的一致呼声。

经过冶金行业和设备制造业的多年努力，这些问题有所缓解，但是目前还远远满足不了弹簧业的需求，特别是一些高端原材料，如高应力抗腐蚀超纯弹簧钢国内还没有一家企业能够生产，高应力弹簧用的特殊弹簧钢目前国内也只有宝钢能够生产；在加工及检测设备方面，目前大功率数控成行机、弯管机、氮化设备、大量程负荷位移测试机等基本上还是依靠进口。为了彻底解决这个瓶径，该协会近年来重点发展与此相关的企业，并让这些企业作为协会的理事单位，参与弹簧行业的市场调研、产品开发、质量保证等一系列活动，同步发展，共同提高。成都红岩长力汽车压缩弹簧制造有限公司部分围墙、厂房垮塌，部分生产设备受损。随着当地供电和交通等状况的逐步恢复，成都红岩长力汽车弹簧制造有限公司已清理完生产现场，修复部分受损机器设备，并逐步恢复正常生产。本次地震灾害未对公司生产经营产生重大影响。据悉，成都红岩长力汽车弹簧制造有限公司（长力股份控股子公司重庆红岩长力汽车弹簧有限公司的控股子公司）主要产品为汽车钢板弹簧，注册资本700万元，注册地址为四川省彭州市蒙阳镇。截至2007年12月31日，成都红岩长力汽车弹簧制造有限公司经审计资产总额为2156万元，占长力股份2007年末合并资产总额的0.39%。取得相对控股权，可以加速公司铁路车辆业务的整合，通过增资投入资金对路通压缩弹簧公司部分老化设备进行更新，可以提高其铁路车辆弹簧等产品质量和技术含量，进而提升公司核心产品铁路车辆的整体质量水平。路通弹簧公司具备较好的盈利能力，通过整合，盈利能力将持续提高，北方创业对其进行增资扩股，有较高的投资收益率，有利于改善公司的经营业绩。底盘还有螺旋弹簧和钢板弹簧可选，螺旋弹簧不仅价格贵不少，而且油箱容积从83升降到63升，续航能力打些折扣。不过，螺旋弹簧更加适合城市路面，舒适性和适用性要好许多，举个例子，当高速通过一些路桥接缝位时，钢板弹簧的车尾要经多次余震才安定下来，后座乘客很容易被颠离座位，螺旋压缩弹簧则会很快就能将震动吸收和消减掉，虽然还是有震动传到车厢，但不至于难受。

尽管会员的数量反映不出我国弹簧业的整体水平，但是随着近几年国内一些大的弹簧原材料和加工设备及检测设备的生产企业与弹簧生产企业在协会的协调下共同联手，改变了我国弹簧原材料和加工设备长期依靠进口的局面，不仅降低了我国弹簧的生产成本，还壮大了自己，真正实现了双赢。宏观经济走势看好，预测未来五年时间里，中国紧固件与压缩弹簧行业的产值依然保持15-25%的增长。 在此大好宏观环境下，第三届上海国际紧固件与弹簧展将于上海举办，必将成为2008年中国乃至亚洲地区最具影响力的行业盛事！尽管紧固件和弹簧两个行业工艺差别很大，但是拥有交叉的上游供应商和下游的用户，专注于这两大领域的国际性展览会，放眼世界，也不多见，因而将两展合办，是服务整个产业链的企业的一次创举！ 中国境内所有的内资、合资以及外资紧固件与压缩弹簧零部件企业都是服务对象：既向他们展示锻压设备、模具、原材料等生产用到的一切技术和装备，又帮助他们向下游的用户推介产品。在同期举办的紧固件与弹簧国际会议上，业内高层人士将汇聚一堂，研究行业形势和未来发展趋势。任何想深层次了解行业、广结人脉的专业人士，都不应该错过这次盛会！“打造紧固件与弹簧交流舞台，促进紧固件与弹簧企业发展”是我们举办上述展会的初衷，“让每一个参与者获利”则是我们不懈的追求！气门弹簧折断后，可将断弹簧取下，把断了的两段反过来装上，即可使用。也可找一片1毫米厚的铁皮，剪成比弹簧直径大1毫米的圆片，内部剪一圆孔，直径小于弹簧直径4毫米，外部边缘每隔6毫米剪成4毫米长的裂口，剪好后每隔一片折叠一片，形成双面弹簧座槽，再将压缩弹簧调头装入铁皮槽内即可使用。

通过第一代小型压缩弹簧夹头自动换刀系统样机的研究表明，要进一步提高机床主轴的工作性能，并满足数控机床自动换刀的要求，设计研制的机床主轴轴端弹簧夹头必须能够很好地解决以下关键问题：圆柱刀柄与弹簧夹头接触面之间，在夹紧状态下应有足够的接触刚度。自动换刀系统采用压缩弹簧夹头和外驱动夹紧机构等关键技术，并作为加工中心的标准附件组织专门化生产，不仅可以大大简化了机床主轴结构，也使数控机床的工作性能明显提高。由于系统全部采用圆柱柄刀具和辅具，使加工中心的配套成本大幅下降。本文介绍笔者研究的一种可供数控机床选型配套的高性能弹簧夹头自动换刀系统的结构模式。弹簧夹头自动换刀系统由设置在机床主轴轴端的弹簧夹头、分布在机床主轴箱两侧的外驱动刀具夹紧机构、刀具交换装置、扩展型链式刀库以及系统控制器组成。弹簧夹头是该自动换刀系统的核心部件。它的工作性能及结构的完善程度，除直接影响刀具的夹持性能及影响数控机床的切削加工性能外，也影响机床主轴的优化设计，是自动换刀系统设计的重点。外驱动刀具夹紧机构和刀具交换装置的作用是完全模仿现有压缩弹簧夹头使用中人手换刀的动作。刀具夹紧机构必须具备夹紧力大、夹紧力恒定、结构简单、工作稳定可靠的特点。刀具交换装置采用双臂回转机械手工作方式。这种装置在换刀时能同时抓取固定在刀座和机床主轴弹簧夹头中的刀具，进行交换和装刀、卸刀操作，它的动作简单，换刀时间短。本系统采用的刀具交换装置完全可类同于现有加工中心常用的刀具交换装置。弹簧夹头中的弹簧套与机床主轴轴端锥孔接触面之间，在夹紧状态下也应有足够的接触刚度。在加工过程中机床主轴必须给刀具传递足够的切削扭矩。弹簧夹头采用螺旋夹紧机构，在夹紧刀具时除向刀具提供足够大的径向夹紧力外，还必须具备可靠的自锁性能。刀具交换装置和弹簧夹头在每次更换刀具后，应使刀具具有较高的重复定位精度。在换刀过程中具有自动清理刀柄和压缩弹簧夹头型腔内铁屑尘渣的功能。

随着近几年国内一些大的压缩弹簧原材料和加工设备及检测设备的生产企业与弹簧生产企业在协会的协调下共同联手，改变了我国弹簧原材料和加工设备长期依靠进口的局面，不仅降低了我国弹簧的生产成本，还壮大了自己，真正实现了双赢。据了解，经过多年的发展，目前国产弹簧无论是档次还是质量已经有了质的变化，但随着经济的发展，尤其是汽车、发电、铁路运输及城市公交等几大行业的迅猛发展，在给弹簧业带来巨大市场的同时，也提出了一个又一个“难题”。在近日大连召开的中国机械通用零部件工业协会压缩弹簧分会五届六次理事会议上了解到，目前该分会的会员已从单纯的弹簧制造企业发展到弹簧原材料、弹簧加工设备以及检测设备的生产企业，产业链的拉长极大地提高了我国弹簧产品的国际市场竞争力。同时，为进一步扩大国际市场的份额，与会代表一致希望制定出能够与国际接轨的行业标准。弹簧分会会长邹定伟在接受记者采访时说，经过十几年的发展，该分会会员翻了一番还多，理事会成员也从过去的10多家发展到今天的30多家。尽管会员的数量反映不出我国弹簧业的整体水平，但是过去，在这些“难题”面前，国内企业只能是望“难”生叹。但经过多年的努力，当弹簧行业掌握了先进技术的时候，原材料和设备问题却日益凸显，从而导致一些压缩弹簧生产企业不得不以高价进口，因此，原材料、生产和检测设备成为制约我国弹簧业发展的瓶径。虽然经过冶金行业和设备制造业的多年努力，这些问题有所缓解，但是目前还远远满足不了弹簧业的需求，特别是一些高端原材料，如高应力抗腐蚀超纯弹簧钢国内还没有一家企业能够生产，高应力弹簧用的特殊弹簧钢目前国内也只有宝钢能够生产；在加工及检测设备方面，目前大功率数控成行机、弯管机、氮化设备、大量程负荷位移测试机等基本上还是依靠进口。为了彻底解决这个瓶径，该协会近年来重点发展与此相关的企业，并让这些企业作为协会的理事单位，参与弹簧行业的市场调研、产品开发、质量保证等一系列活动，同步发展，共同提高。邹定伟会长还说，弹簧行业发展到今天，已经从过去的价格大战、服务竞争逐步进入到产业链的竞争，而产业链是要靠标准化的手段来完成。据了解，尽管目前该行业的标准体系比较完善，但由于制定的较早，与现在的市场需求有着相当的距离，很多标准在今天往往只是一个“名称解释”，尤其是与日本、欧洲、美国等发达国家相比，现行的国家标准和行业标准还较低，导致国内的压缩弹簧产品在国际市场的竞争力不强，因此，尽快出台与国际接轨的行业新标准成为与会代表的一致呼声。

生产重型汽车钢板弹簧、油气悬挂及举升缸，石坪桥分厂主要生产轻型 汽车钢板弹簧和汽车横向稳定杆。公司注重产品质量，注重科学管理，企业信誉不断提高，拥有专业的汽车悬架研究所和产品性能实验室，注重发挥弹簧钢的比较优势，开发生产高质量高附加值的弹簧扁钢系列产品，使公司成为世界最大弹簧扁钢精品生产基地；注重产品结构调整，积极开发加工用材，使公司成为汽车零部件用钢精品生产基地；注重加快汽车零部件产业发展，以此作为我公司裂变式扩张重点，努力把公司精心打造成为国内一流水平的汽车零部件精品生产基地。公司本部新建3万套汽车空气悬挂总成生产线工程项目为了抓住目前汽车零部件产业良好的发展时机，做大做强公司汽车零部件产业，快速占领汽车空气悬挂产品的市场份额，公司利用本次募集资金拟投资建设6万套汽车空气悬挂产品，即由公司本部与控股子公司——按照汽车悬挂系统的发展历程和规律：悬挂系统将从初级产品——等截面钢板弹簧，发展到中级产品——变截面钢板弹簧，最后再发展到高端产品——空气悬挂。发达国家的悬挂产品现已顺利的走过了这样一个发展过程。目前，空气悬挂在发展中国家的应用虽然刚刚起步，但在发达国家中已经稳稳的占据了主流应用地位，其中欧洲、北美及日本等发达国家的中型以上客车均100%的采用空气悬挂，欧洲80% 的重型卡车、美国60%的重型卡车、日本40%的重型卡车也全是采用空气悬挂。最近来随着我国经济的快速发展，交通部目前规定我国生产的大、中型客车需采用空气悬挂方能上路营运，为公司的空气悬挂总成生产线的发展带来了广阔的应用前景和巨大市场。客车厂家，其8米以上大客车钢板弹簧基本上由公司独家配套，这些厂家是今后应用空气悬挂产品的主力军，在产品的升级换代过程中，公司有着其他企业无法比拟的得天独厚的优势。

汽车弹簧有限公司分别实施3万套汽车空气悬挂总成生产线工程项目。其中，“新建3万套汽车空气悬挂总成生产线工程项目”由公司本部实施，生产线建在南昌高新区工业园内。高强度胎圈钢丝用钢（C82DA）盘条生产工艺趋于成熟，弹簧扁钢生产规格由去年的81个增加到92个，低碳易切削钢、汽车悬架簧用弹簧钢取得突破性进展，51项升级指标，进入全国同类型企业前三名的有8项，占15.7%，进入前五名的有21项，占41.2%，进入中上游水平的有41项，占80.4%。近年来，青钢不断加强节能减排组织领导工作，高炉煤气、转炉煤气、余热蒸汽回收利用水平进一步提高。能耗管理水平取得新进展，焦化工序吨焦耗洗精煤同比降低13公斤/吨；烧结工序、炼铁工序能耗进入全国同类企业前十名；炼钢工序铁钢比达到1029公斤，能耗实现-12.8公斤标煤/吨钢；轧钢工序能耗同比降低1.8公斤标煤/吨。全年吨钢综合能耗完成654公斤标煤，同比降低15公斤标煤；实现节能量4.9万吨标煤；万元工业增加值能耗实现11.74吨标煤；万元产值能耗实现0.892吨标煤，全面完成约束性节能目标计划。在确保拳头产品焊接材料用钢市场基础上，大力开发胎圈钢丝、钢绞线等高附加值产品市场，市场开发能力不断提高。焊丝同比提高20.21%，全国市场占有率达到67%，焊丝母材龙头地位得到进一步加强；弹簧扁钢同比提高62.39%，市场占有率稳居全国第二位；钢帘线销售量逐月提高，成为国内钢帘线第二母料供应商；胎圈钢丝、钢绞线销售分别比去年提高了168.85%、151.19%。公司主营特殊钢材，是军工和航天工业发展的基础，具备典型的航天军工概念。目前中国特钢已进入了一个快速增长的黄金时期。由于汽车、机械和军工等是最主要的特钢产品需求方，在我国工业化过程中正面临着新一轮快速发展机遇，使特钢生产成为目前钢铁中的“朝阳”产业。 公司目前拥有年产特钢110万吨的生产能力，其中结合工钢占主营业务收入比重最大，达到了40%左右，弹簧轴承钢和碳结碳工钢也占据了25%左右的比重，目前基本生产情况良好。

日用品业及五金业，包括打火机、玩具、锁具、门铰链、健身器、床垫、沙发等等，就数量而言，对弹簧需求量最大，数以百亿件，技术要求不高，价格非常低，一般由分散在全国各地的小弹簧厂生产，它们在成本上有独特的优势，大弹簧厂难以和他们竞争。近年来国内市场对日用五金类产品需求旺盛，带动了配套弹簧的增长，因而也不时引发新弹簧企业诞生，在未来，市场需求会以每年7%~10%的速度增长。中国加入WTO之后，日用五金产品出口量明显增长，弹簧需求随之拉动，但受到国际市场需求量、贸易壁垒的影响，国际市场有其不确定的一面。仪器仪表和电子电器弹簧的典型产品如电刷弹簧、开关弹簧、照相机弹簧、计算机键盘弹簧、仪表配件弹簧，这类弹簧中片簧、导形簧不少，不同产品材质和技术要求差别很大。前几年国内仪器仪表、电子电器行业受到进口产品冲击，普遍不景气，为它配套的弹簧生产厂家受到拖累，最近有所好转趋于复苏。工矿产品这块市场从纺机摇架弹簧到化工弹簧、电站开关与支吊架弹簧、推土机弹簧等等，涵盖了除交通运输行业之外的其他工业部门，产品的材质、技术要求、工艺过程差别很大，对弹簧需求量与市场对生产资料需求、基建项目规模成正比关系，前几年受到工业结构的影响，这块市场一直处于徘徊的状态，最近有所回升，但仍没有摆脱调整的态势。据海关统计，近两年中国每年出口弹簧在2.2万吨左右，大部分是钢板弹簧，螺旋弹簧只占其中一小部分，产品结构以日用五金类弹簧为主，目的地为港台地区。模具弹簧、汽车配件弹簧有少量出口到日本、欧美、东南亚市场，但没有真正进入OEM配套。近年来一些美国汽车公司为降低采购成本，把包括弹簧在内的汽车零部件采购转向中国，开创了中国弹簧进军美国OEM配套市场的先例。随着中国制造业大国地位的确立和弹簧行业技术和产品质量水平的提高，弹簧出口市场前景广阔。预计到2005年出口弹簧产品所占行业产值的比例将达到5%左右，出口额增至7000万美元。而据统计资料表明，工业发达国家弹簧产品出口约占行业产值的15%~20%。从长远角度来看，我国的弹簧出口存在很大的潜在市场。我国弹簧企业应视自身情况采取具体行动，如与国外企业加强合作，引进国外先进技术，以提高产品质量，增强竞争能力，创知名品牌，扩大产品的国际上影响力，抢占更大的国际市场份额。

弹簧虽小但作为通用基础件，量大面广、品种繁杂，应用领域几乎涉及到国民经济所有领域，贡献巨大。而近几年我国国民经济的迅速发展也拉动了我国弹簧行业的快速增长，专家预计，这种增长态势仍将持续，到2010年全行业销售额将超过40亿元。据分析，目前对弹簧产品需求较大的市场有五大块：交通运输、日用五金、仪器仪表及电子电器、工矿配件、海外出口市场。交通运输市场，包括向汽车、摩托车、柴油机和铁道等行业提供配套与维修件弹簧，这是弹簧行业目前最重要、最有发展前途的市场，销售额接近全行业的40%，仅汽车业2002年悬架弹簧需求为700万件，气门弹簧1亿件(包括摩托车、柴油机制造业)，稳定杆120万根。2002年为这些行业配套和提供维修件弹簧总销售额超过10亿元。
在未来5-7年内，中国的汽车工业将进入高速增长阶段，年增长率会保持在15%~25%，2003年悬架弹簧需求量有望接近1000万件，稳定杆需求160万根。汽车行业的快速发展对弹簧行业产生明显的拉动作用，已经成为弹簧行业最大的用户，并且引起了国外弹簧同行的关注，除抢先一步进入中国市场的几家外资、合资企业外，最近日本发条株式会社、中央发条株式会社也进军中国，要在这块市场占有一席之地。
还有一个弹簧行业重大的潜在市场是铁路系统，随着铁路系统体制改革的深入，市场逐步对外开放以及高速铁路规划的实施，车辆减震系统面临升级换代，铁路线要安装新型减震降噪元件，都会给弹簧行业带来巨大的商机，已经有企业被列为铁道部高速列车弹簧定点单位，也有单位在研制橡胶--金属复合弹簧，用于高速铁路轨道的减振降噪。目前铁路系统的市场还刚开始对外系统开放，虽然开放程度还不大，但潜力可观。
在未来几年内，摩托车行业不会有很大增长，仍将维持目前年产1300万辆的水平，摩托车减震弹簧和离合器弹簧需求保持在5000万件和4000万件水平，而对环境要求的提高，两冲程摩托车比例下降，四冲程比例上升，会给气门弹簧带来一定增量。