保持架外露型沖壓外圈滾針軸承設(shè)計(jì)及工藝探討

秦如吉

（常州市清潭特種軸承有限公司，江蘇 常州 213167）

保持架外露型沖壓外圈滾針軸承設(shè)計(jì)及工藝探討

秦如吉

（常州市清潭特種軸承有限公司，江蘇 常州 213167）

用于鋤草機(jī)上的沖壓外圈滾針軸承結(jié)構(gòu)特別緊湊，寬度窄，結(jié)構(gòu)及工藝異于常規(guī)沖壓外圈軸承。針對(duì)這種情況，選擇了保持架外露的結(jié)構(gòu)形式，采用專用滾輪一次成形實(shí)現(xiàn)外圈卷邊的工藝，并選用修正線滾針，實(shí)現(xiàn)了裝配工藝和產(chǎn)品的優(yōu)化。

沖壓外圈滾針軸承；保持架外露；設(shè)計(jì)；工藝

1 前言

沖壓外圈滾針軸承結(jié)構(gòu)特別緊湊，易于安裝并具有承受高徑向載荷的能力。沖壓外圈滾針軸承一般是由外圈、保持架和滾針組成。本文分析的沖壓外圈滾針軸承HK28356軸承寬度特別窄，區(qū)別于常規(guī)沖壓外圈滾針軸承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工藝。該產(chǎn)品主要用于園林機(jī)械割草機(jī)上，要求轉(zhuǎn)速2 000r/min，工作溫度130℃，徑向動(dòng)載荷約為500N。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

HK28356軸承產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)與尺寸如圖1。滾針數(shù)量為23，動(dòng)載荷Cr=5 650N，靜載荷Cor=7 480N，滿足使用工況的徑向載荷。另外，考慮到軸承工作溫度較高，保持架和外圈采用低碳鋼板，熱處理采用外圈和保持架滲碳淬火，保證軸承的使用壽命。

圖1 HK28356軸承產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)與尺寸

常規(guī)沖壓外圈滾針軸承結(jié)構(gòu)如圖2。按照常規(guī)設(shè)計(jì)中保持架寬度的經(jīng)驗(yàn)公式：軸承軸向間隙取0.3mm，B=5.7-1.2-0.6-0.3=3.6mm。

常規(guī)沖壓外圈滾針軸承保持架和滾針組合設(shè)計(jì)見圖3 。保持架窗孔和滾針間隙取0.2mm，滾針長(zhǎng)度Lw=3.6-1×2-0.2=1.4＜3.8mm。所以常規(guī)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足此類軸承的設(shè)計(jì)。

圖2 常規(guī)沖壓外圈滾針軸承結(jié)構(gòu)與尺寸

圖3 常規(guī)沖壓外圈滾針軸承保持架和滾針組合設(shè)計(jì)

基于上述原因，選擇了沖壓外圈保持架外露的結(jié)構(gòu)，滿足軸承的結(jié)構(gòu)要求，如圖1。常規(guī)形式的保持架是被沖壓外圈的底和卷邊處包裹在里面，而圖1這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是保持架的擋邊在軸承的卷邊處和底部，結(jié)構(gòu)類似于普通圓柱滾子軸承。這類軸承對(duì)沖孔、卷邊孔徑及產(chǎn)品高度有較高的要求，需防止底部孔和卷邊孔與保持架發(fā)生徑向及軸向干涉。針對(duì)這個(gè)問題，需達(dá)到以下技術(shù)要求。

（1）可以在沖壓時(shí)利用模具精度把沖孔尺寸公差控制在0.1mm以內(nèi)；

（2）卷邊面的孔徑采用卷邊后鏜孔的方式來保證其尺寸公差在0.1mm以內(nèi)；

（3）一般沖壓外圈滾針軸承的卷邊高度公差為上偏差0mm,下偏差-0.3mm，對(duì)于這個(gè)產(chǎn)品，公差控制為上偏差-0.05mm,下偏差-0.15mm。

3 HK28356軸承加工工藝與沖壓外圈滾針軸承的常規(guī)加工工藝比較

3.1 沖壓外圈滾針軸承的常規(guī)加工工藝

外圈：落料→拉伸→拋竄→整底沖孔打字→車邊→拋竄去毛刺→熱處理→口部高頻回火→拋竄。

保持架：落料→拉伸→拋竄→車底車邊→沖窗孔→（滾壓）→熱處理→拋竄。

滾針：斷料→摜圓角→軟磨→熱處理→粗磨→細(xì)磨→精磨→清洗→分選。

裝配：清洗零件→選配滾針→裝配→卷邊→清洗→檢驗(yàn)→加油脂。

3.2 HK28356加工工藝與常規(guī)加工工藝的區(qū)別

兩種工藝相比較主要區(qū)別于外圈制造和裝配。相對(duì)于其他型號(hào)，HK28356加工工藝與常規(guī)加工工藝的區(qū)別在于外圈滾道形成方式和裝配方式。HK28356加工工藝如下。

外圈：落料→拉伸→拋竄→整底沖孔打字→車邊→鏜滾道→卷邊→鏜卷邊孔→拋竄去毛刺→熱處理→拋竄。

由于該產(chǎn)品外圈的滾道很短，按照常規(guī)的工藝，拉伸沖頭不易拉伸出完整的滾道，故采用儀表車車削形成滾道的方式來加工。保持架也由于寬度較小，采用O型即不滾壓的結(jié)構(gòu)。

裝配：清洗零件→選配滾針→裝配→清洗→檢驗(yàn)。

4 產(chǎn)品加工的難點(diǎn)

（1）由于產(chǎn)品外圈在產(chǎn)品卷邊時(shí)沒有經(jīng)過熱處理，會(huì)有卷邊面向軸承內(nèi)部卷曲的現(xiàn)象，導(dǎo)致了軸承內(nèi)部軸向間隙的減少，從而造成軸承轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活。對(duì)于這種問題，經(jīng)過討論，我們?cè)谛∨吭囍频臅r(shí)候試驗(yàn)了以下三種方案。

1）利用滾輪從外圈的徑向方向推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)卷邊，用最普通的滾輪就能完成卷邊，如圖4。

圖4 卷邊方式與卷邊夾頭

2）制作專用滾輪，在滾輪成型面上修出斜度，卷邊面形成時(shí)有一定的補(bǔ)償，一次成型實(shí)現(xiàn)卷邊，如圖5。

圖5 卷邊滾輪

3）用常規(guī)方式卷邊，卷邊面分45°和90°兩次成型，實(shí)現(xiàn)卷邊。

在批量試制時(shí)，使用三種方法分別試制了1 000套。方案1）中，裝配完畢后有178個(gè)不良品，其中旋轉(zhuǎn)心棒不能通過卷邊面的數(shù)量為164個(gè)。經(jīng)測(cè)量分析后發(fā)現(xiàn)，外圈卷邊處滾道尺寸變小，原因是卷邊時(shí)，由于操作人員卷邊時(shí)力度不一，部分產(chǎn)品的滾道被滾輪向軸承中心線推移，造成了外圈的變形，導(dǎo)致了產(chǎn)品卷邊面的收口。方案 2）中，裝配完畢后有 9 套不良，主要為外觀不良，未發(fā)現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)心棒不能通過卷邊面的情況。方案 3 ）中，裝配完畢有 14 套不良，未發(fā)現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)心棒不能通過卷邊面的情況。

三套方案中，方案2）和3）能滿足生產(chǎn)要求，方案2）為一次成型，相比方案3）效率更高，更為可行，但是此方案對(duì)滾輪成型面的修整要求比較高。針對(duì)這種情況，生產(chǎn)時(shí)可以專門訂做鎢鋼滾輪來提高滾輪的壽命，保證產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性。

（2）在產(chǎn)品裝配中，由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)決定了產(chǎn)品滾針需要從保持架窗孔內(nèi)鎖針處裝入，類似于實(shí)體套圈的裝配方法。在裝配滾針時(shí)，采用修正線滾針，一方面減少了裝配時(shí)由于滾針對(duì)保持架窗孔的擠壓所造成的保持架窗孔的破壞，同時(shí)提高了裝配的效率，也可以減少軸承在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力。

5 結(jié)束語

通過對(duì)HK28356這種窄的沖壓外圈滾針軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，及對(duì)卷邊工藝的三種方案的比較分析后發(fā)現(xiàn)，選用修正線滾針可以實(shí)現(xiàn)裝配工藝和產(chǎn)品的優(yōu)化，并利用專用滾輪一次成型實(shí)現(xiàn)卷邊的工藝最佳。隨著客戶需求量的不斷增加，將通過下列方式提高產(chǎn)能：（1）開發(fā)焊接保持架；（2）利用多工位生產(chǎn)外圈；（3）采用自動(dòng)裝配。

Design and process discussion of needle roller bearing with exposed cage and drawn outer ring

Qin Ruji
( Changzhou City Qingtan Special Bearing Co., Ltd., Changzhou 213167,China )

Needle roller bearings with drawn outer ring used in the weeding machine have the structure with extremely compact,and narrow in width ,structure and process is different from the conventional bearing with drawn outer ring.Iin view of this situation, the structure of the exposed cage is selected, and the technology of outer ring edge cur is realized by special roller one time forming, And the correction line needle rollerare selected to realize the optimization of the assembly process and product.

needle roller bearing with drawn outer ring; exposed cage; design ;process

TH133.33+2

A

1672-4852（2017）03-0012-02

2017-07-07.

秦如吉（1986-），男，助理工程師.

（編輯：鐘 媛）