替代壓印的自帶鎖點(diǎn)保持架

劉 剛

（上海特安一凱軸承有限公司，上海 201202）

1 保持架壓印的原理和缺點(diǎn)

1.1 壓印原理

某種圓柱滾子軸承整體孔金屬實(shí)體保持架的兜孔為平直面，保持架由套圈外內(nèi)徑或內(nèi)外徑引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)。由于兜孔為平直面，滾子在直徑方向沒有限制，當(dāng)外圈或內(nèi)圈拿掉后，滾子會從保持架中掉出。為了防止這種情況發(fā)生，軸承裝配時(shí)會在保持架非引導(dǎo)面兜孔的邊沿處壓出鎖點(diǎn)，將滾子、保持架和單個(gè)套圈組合為一個(gè)整體。其中，內(nèi)圈、保持架和滾子組成的整體為內(nèi)組件；外圈、保持架和滾子組成的整體為外組件。

鎖點(diǎn)由專用的壓印機(jī)壓出，圖1為一種應(yīng)用于內(nèi)組件的簡易壓印機(jī)。壓力機(jī)垂直作用在凸模上，凸模的尖角壓入兜孔處外徑面，迫使兜孔產(chǎn)生塑性變形凸出兜孔內(nèi)壁形成鎖點(diǎn)，從而鎖緊滾子。圖2是壓印后鎖點(diǎn)的剖視圖。

圖1 保持架壓印機(jī)

圖2 壓印后鎖點(diǎn)的剖視圖

1.2 壓印的缺點(diǎn)

對保持架進(jìn)行壓印雖然解決了軸承的散套問題，但此方法存在以下缺點(diǎn)：

（1）軸承裝配時(shí)增加壓印工序，增加了工作量，降低了工作效率。

（2）不同的軸承型號需要更換不同尺寸的凸模，增加了成本。現(xiàn)用壓印機(jī)工作效率低，凸模每次只能壓一個(gè)兜孔的鎖點(diǎn)。

（3）保持架兜孔梁寬的公差較大時(shí)，會引起定位偏差。使凸模的中心與兜孔的中心不重合，兜孔兩側(cè)鎖點(diǎn)的塑性變形量大小不均，容易導(dǎo)致兜孔單側(cè)鎖點(diǎn)劈開、脫落，致使保持架報(bào)廢。

（4）當(dāng)保持架的壁厚、兜孔尺寸有較大變化時(shí)，即使凸模下壓的行程相同，塑性變形的大小也會不同。變形量小時(shí)不易鎖住滾子，變形量大時(shí)鎖點(diǎn)可能會劈開、脫落。

（5）壓印對保持架材料的塑性要求較高。經(jīng)驗(yàn)證明，鑄造銅合金相對于擠制銅合金更容易出現(xiàn)鎖點(diǎn)劈開、脫落。

（6）鎖點(diǎn)凸出兜孔內(nèi)壁的高度和鎖點(diǎn)自身大小有限，僅能阻止?jié)L子脫出保持架，而無法控制滾子的下垂量。軸承在安裝使用時(shí)，滾子下垂量較大會使單個(gè)套圈軸向不易進(jìn)入組件內(nèi)部，對安裝造成不便。

（7）有些塑性變形較大的鎖點(diǎn)，空隙的邊沿產(chǎn)生微小的裂紋。雖然在壓印時(shí)沒有脫落，但在軸承工作中受到振動后有可能脫落，對軸承的使用壽命形成隱患。

2 自帶鎖點(diǎn)保持架

2.1 結(jié)構(gòu)

自帶鎖點(diǎn)保持架結(jié)構(gòu)有內(nèi)、外引導(dǎo)2種，如圖3～圖6所示。鎖點(diǎn)在保持架制造過程中已經(jīng)加工完成。自帶鎖點(diǎn)保持架很好地解決了上述保持架壓印的缺點(diǎn)，且可以控制組件的滾子下垂量。

圖3 內(nèi)引導(dǎo)自帶鎖點(diǎn)保持架

圖6 外引導(dǎo)自帶鎖點(diǎn)保持架兜孔局部立體圖

圖中，ΔC為兜孔直徑尺寸，mm；H為鎖口尺寸，mm；n為鎖點(diǎn)厚度尺寸，mm；h為鎖點(diǎn)距引導(dǎo)直徑的高度尺寸，mm；Fw為滾子與鎖點(diǎn)接觸時(shí)的滾子內(nèi)復(fù)圓直徑，mm；Ew為滾子與鎖點(diǎn)接觸時(shí)的滾子外復(fù)圓直徑，mm；b為鎖點(diǎn)寬度，mm；R為圓弧槽的曲率，mm。

圖4 內(nèi)引導(dǎo)自帶鎖點(diǎn)保持架兜孔局部立體圖

圖5 外引導(dǎo)自帶鎖點(diǎn)保持架

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

自帶鎖點(diǎn)保持架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下4點(diǎn)：

（1）鎖口尺寸H的選擇。H太小，易擦傷滾子或難以裝入滾子；H太大，安裝軸承時(shí)加熱內(nèi)組件，兜孔產(chǎn)生熱膨脹，滾子易掉出鎖口。應(yīng)對鎖口尺寸H進(jìn)行熱膨脹的校核計(jì)算。

（2）鎖點(diǎn)厚度尺寸n和鎖點(diǎn)寬度b的選擇。滾子要從鎖點(diǎn)處壓入保持架，因此n和b應(yīng)盡量小，否則滾子難以壓入。n若太大可在非引導(dǎo)直徑一側(cè)的鎖點(diǎn)上加工斜面，以減小n。當(dāng)滾子較長時(shí)可增加一列鎖點(diǎn)。

（3）鎖點(diǎn)距引導(dǎo)直徑的高度h的選擇。軸承工作時(shí)，鎖點(diǎn)應(yīng)脫離滾子，避免磨損鎖點(diǎn)。以內(nèi)組件為例：由于引導(dǎo)間隙ε的存在，當(dāng)內(nèi)組件豎直懸垂時(shí)，保持架中心會向下偏移0.5ε的移動量。若滾子內(nèi)復(fù)圓Fw與內(nèi)滾道di之間的間隙小于引導(dǎo)間隙ε時(shí)，滾子會與鎖點(diǎn)接觸。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意控制h的數(shù)值，使Fw-di＞δmax。同理，外引導(dǎo)保持架在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使De-Ew＞δmax。

（4）圓弧槽曲率半徑R的選擇。圓弧槽越深對保持架橫梁的強(qiáng)度影響越大，因此應(yīng)在不影響保持架加工可行性的前提下，選擇大的曲率半徑，以盡量減小圓弧槽的深度，但梁寬較薄的保持架不適用此結(jié)構(gòu)。

2.3 裝配

自帶鎖點(diǎn)保持架軸承的裝配十分簡單。外組件裝配時(shí)，將保持架放入外圈，再把滾子從保持架內(nèi)徑輕輕壓入外滾道，外組件即裝配完成；內(nèi)組件裝配時(shí)，將內(nèi)圈放入保持架，再把滾子從保持架外徑輕輕壓入內(nèi)滾道，內(nèi)組件即裝配完成。

2.4 優(yōu)點(diǎn)

自帶鎖點(diǎn)保持架相對于保持架壓印有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）鎖口尺寸H不受保持架梁寬、壁厚和兜孔直徑尺寸變化的影響。

（2）對保持架材料的塑性要求不高，鑄造銅合金保持架、鋼保持架均可應(yīng)用。

（3）調(diào)整鎖點(diǎn)距引導(dǎo)直徑的高度尺寸h，可以控制內(nèi)組件滾子外復(fù)圓Ew（或外組件滾子內(nèi)復(fù)圓Fw）的直徑，從而控制滾子的下垂量。

（4）保持架成品已加工好鎖點(diǎn)，裝配無需壓印，節(jié)省了成本，提高了工作效率。

3 保持架加工工藝特點(diǎn)

自帶鎖點(diǎn)保持架在加工兜孔時(shí)，需要增加銑削工序。兜孔的加工流程為：鉆工藝孔→拉削兜孔→銑圓弧槽→銑鎖點(diǎn)斜面。

保持架兜孔加工中應(yīng)注意以下3點(diǎn)：

（1）在拉刀上應(yīng)預(yù)先加工出與鎖點(diǎn)大小和位置相對應(yīng)的凹槽。拉孔后，兜孔內(nèi)壁上留下徑向長條狀凸臺。

（2）使用立銑刀將高度為h的凸臺銑掉，余下的部位即為鎖點(diǎn)主體。

（3）外引導(dǎo)保持架的鎖點(diǎn)在內(nèi)側(cè)，立銑刀可直接從外徑方向伸入兜孔銑圓弧槽。而內(nèi)引導(dǎo)保持架的鎖點(diǎn)在外側(cè)，銑圓弧槽相對困難，一般采用2種加工方法。一種方法是立銑刀從被加工兜孔對面的兜孔進(jìn)刀，加工方法如圖7所示。采用此方法時(shí)需要將立銑刀的刀柄加長，同時(shí)減小刀柄的直徑，使其小于刀頭直徑，這樣在加工時(shí)刀柄就不會與被加工兜孔對面兜孔的鎖點(diǎn)產(chǎn)生干涉，此種方法適合較小尺寸的保持架。第2種方法是反向加工，從保持架內(nèi)徑方向加工。這種方法適合較大尺寸的保持架，內(nèi)部要有足夠的空間。

圖7 兜孔加工示意圖

4 結(jié)束語

自帶鎖點(diǎn)保持架免除了裝配時(shí)的壓印工序，提高了工作效率；對滾子的鎖緊更加牢固，避免了加熱安裝時(shí)掉滾子的可能；控制了組件的滾子下垂量，便于軸承的安裝。目前，該類型保持架已經(jīng)應(yīng)用在多個(gè)型號圓柱滾子軸承上，使用效果良好。