替代壓印的自帶鎖點保持架

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

1.1 壓印原理

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

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

圖1 保持架壓印機

圖2 壓印后鎖點的剖視圖

1.2 壓印的缺點

對保持架進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：

（1）軸承裝配時增加壓印工序，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。現用壓印機工作效率低，凸模每次只能壓一個兜孔的鎖點。

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

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

（5）壓印對保持架材料的塑性要求較高。經驗證明，鑄造銅合金相對于擠制銅合金更容易出現鎖點劈開、脫落。

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

（7）有些塑性變形較大的鎖點，空隙的邊沿產生微小的裂紋。雖然在壓印時沒有脫落，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 自帶鎖點保持架

2.1 結構

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

圖3 內引導自帶鎖點保持架

圖6 外引導自帶鎖點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為鎖點厚度尺寸，mm；h為鎖點距引導直徑的高度尺寸，mm；Fw為滾子與鎖點接觸時的滾子內復圓直徑，mm；Ew為滾子與鎖點接觸時的滾子外復圓直徑，mm；b為鎖點寬度，mm；R為圓弧槽的曲率，mm。

圖4 內引導自帶鎖點保持架兜孔局部立體圖

圖5 外引導自帶鎖點保持架

2.2 設計要點

自帶鎖點保持架設計時應注意以下4點：

（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，安裝軸承時加熱內組件，兜孔產生熱膨脹，滾子易掉出鎖口。應對鎖口尺寸H進行熱膨脹的校核計算。

（2）鎖點厚度尺寸n和鎖點寬度b的選擇。滾子要從鎖點處壓入保持架，因此n和b應盡量小，否則滾子難以壓入。n若太大可在非引導直徑一側的鎖點上加工斜面，以減小n。當滾子較長時可增加一列鎖點。

（3）鎖點距引導直徑的高度h的選擇。軸承工作時，鎖點應脫離滾子，避免磨損鎖點。以內組件為例：由于引導間隙ε的存在，當內組件豎直懸垂時，保持架中心會向下偏移0.5ε的移動量。若滾子內復圓Fw與內滾道di之間的間隙小于引導間隙ε時，滾子會與鎖點接觸。因此，在設計時應注意控制h的數值，使Fw-di＞δmax。同理，外引導保持架在設計時應使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度影響越大，因此應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構。

2.3 裝配

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

2.4 優點

自帶鎖點保持架相對于保持架壓印有以下優點：

（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、鋼保持架均可應用。

（3）調整鎖點距引導直徑的高度尺寸h，可以控制內組件滾子外復圓Ew（或外組件滾子內復圓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，裝配無需壓印，節省了成本，提高了工作效率。

3 保持架加工工藝特點

自帶鎖點保持架在加工兜孔時，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→銑鎖點斜面。

保持架兜孔加工中應注意以下3點：

（1）在拉刀上應預先加工出與鎖點大小和位置相對應的凹槽。拉孔后，兜孔內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主體。

（3）外引導保持架的鎖點在內側，立銑刀可直接從外徑方向伸入兜孔銑圓弧槽。而內引導保持架的鎖點在外側，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刀，加工方法如圖7所示。采用此方法時需要將立銑刀的刀柄加長，同時減小刀柄的直徑，使其小于刀頭直徑，這樣在加工時刀柄就不會與被加工兜孔對面兜孔的鎖點產生干涉，此種方法適合較小尺寸的保持架。第2種方法是反向加工，從保持架內徑方向加工。這種方法適合較大尺寸的保持架，內部要有足夠的空間。

圖7 兜孔加工示意圖

4 結束語

自帶鎖點保持架免除了裝配時的壓印工序，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，該類型保持架已經應用在多個型號圓柱滾子軸承上，使用效果良好。