調心滾子軸承保持架工藝方法的改進

黃健，劉廣世，李肖，蔚建

(洛陽軸承集團 保持器有限責任公司，河南 洛陽 471039)

傳統的調心滾子軸承保持架生產特點為：加工周期長，制造成本高，工藝復雜，生產效率低，產品質量也不穩定。因此，迫切需要依靠技術創新，提升保持架的制造水平，以適應市場需求。

1 原保持架加工工藝、工裝分析

1.1 保持架結構

調心滾子軸承保持架結構如圖1所示。保持架影響軸承回轉的主要參數為：內徑dc1、底徑dc3、窗孔尺寸Lc及相關的形位公差，如底徑中心對外徑中心的位置變動量VHc1、梁寬變動量VBc、窗孔底高變動量Vhc、大端面平面度VF等；而保持架影響軸承裝配的主要參數有：外徑DC、寬度BC、窗孔底高hC及相關的形位公差，如外徑變動量VDc、底面翹曲度VB等。

圖1 保持架結構

1.2 加工工藝流程

調心滾子軸承保持架加工工藝流程為：剪料→切料→成形→沖裝置孔→沖窗孔→整形→壓坡→切底→車底面、底徑→車端面、倒角→表面處理。

1.3 主要模具的結構特性

根據調心滾子軸承保持架特點，主要對成形、沖裝置孔、沖窗孔、壓坡及車底面、底徑工序的相關工裝模具、卡具進行設計和加工。

成形模具結構如圖2所示，通過卸料環定位前工序所切下的料餅，依靠成形凹模、成形凸模加工并保證半成品達到規定的形狀和尺寸要求。

圖2 成形模

沖裝置孔模具如圖3所示。定位環以前工序成形后保持架內徑定位，通過凸模和凹模的沖裁加工出一個扁圓孔，該孔也是為下一工序加工的定位孔。

圖3 沖裝置孔模

沖窗孔模具如圖4所示。半成品保持架利用裝置孔通過支承板、定位柱和機頭壓板固定；沖窗孔凸模固定在凸模接頭上，由機床滑塊的上下運動實現動作；凹模固定在凹模接頭上，根據保持架尺寸調節螺母以調整其在沖孔機上的高度。完成沖窗孔工序的動作為：(1)將保持架固定在支承板上；(2)移動保持架至合適的位置并沖孔；(3)沖孔完成后將工件及相關模具退回原位；(4)松開機頭壓板取出已完成沖孔的工件。

1—基座；2—調節螺母；3—凹模接頭；4—凹模；5—凸模；6—支承板；7—定位柱；8—壓板；9—凸模接頭

壓坡模具如圖5所示。將保持架孔梁放入壓坡凹模中，壓坡凸模隨機床滑塊向下運動將孔梁壓入凹模，完成壓坡工序。

圖5 壓坡模

切底模具如圖6所示。設計切底凹模外徑與保持架內徑基本一致，由凹模定位保持架，切底凸模跟隨機床滑塊向下運動，完成切底工序。

圖6 切底模具

車底面、底徑及車端面、倒角卡具[1]如圖7所示。依保持架外徑或內徑設計定位體，根據保持架的窗孔尺寸、底高hc設計卡具體，通過連接到機床上的錐體軸來拉緊保持架，使用卡具完成所有需要車削的工序。

圖7 卡具

1.4 存在的問題

原保持架加工工藝繁瑣，周期長，在較短時間內完成某一產品的加工需要同時投入較多的人員和設備，占用資源多，成本高；由于每道工序使用模具的定位基準面不同，無法排除加工所產生的尺寸誤差，因而尺寸累積誤差大；另外，模具結構復雜(尤其是沖窗孔模)，調整難度大，庫存管理復雜。

2 工藝、工裝的改進

2.1 改進后工藝流程

改進后的工藝流程為： 剪料→切料、成形、切底→沖窗孔→整形→壓坡→車底面、底徑→車端面、倒角→表面處理。

2.2 改進的模具結構特性

切料、成形、切底工序將原切料、成形、沖裝置孔和切底合為一道工序，消除了采用不同基準定位面造成累積誤差的問題。一次加工即可滿足軸承裝配中對保持架外徑、內徑和底徑的同軸度要求。改進后的復合模具如圖8所示，設計模具時切料、成形凸凹模與切底凹模為間隙配合，配合面適當加高，間隙要嚴格控制，若間隙過大會造成保持架底徑dc3的偏移，出現切底毛刺，對后工序產生不利影響。切底凸模與成形凸模采用過渡配合，以控制底徑與外徑的同軸度，同時注意切底凸模與成形凸模的高度差不宜太大，否則易引起底徑變形。切料凹模用于控制下料的料餅尺寸。

1—切料、成形凹凸模；2—切底凹模；3—切料凹模；4—切底凸模；5—成形凸模

沖窗孔模具如圖9所示，其可調性好，臥桿部分、支架部分、凹模座和凹模均可在下模座上左右調節，主體可根據保持架尺寸在支架部分中調整位置并固定。針對不同型號工件設計模具的更換件只有3件(凸模、凹模和彈簧卡頭)，提高了模具的設計和加工周期。完成沖窗孔工序的動作為：(1)利用拉緊錐體將前工序加工的底徑固定在彈簧卡頭上；(2)沖孔；(3)沖孔完成后退回拉緊錐體，松開彈簧卡頭，取下工件。

1—下模座；2—臥桿；3—凸模；4—凹模座；5—凹模；6—彈簧夾頭；7—支架；8—主體

車端面、車底面、倒角卡具如圖10所示。卡具將保持架底徑作為定位尺寸來設計卡具體，通過連接到機床上的錐體軸的左右運動卡緊或者松開保持架，完成所有需要車削的工序。

圖10 改進后卡具

3 改進前、后數據對比

以22212CC和22220CC兩個型號軸承為例，對實際生產22212CC保持架10 000件，22220CC保持架3 000件的數據進行收集，見表1。

表1 改進前、后兩型號軸承保持架各項參數對比

由表1可知，改進后保持架各項技術參數均滿足標準要求，相比改進前有較大提高，確保了產品質量水平；改進后的模具費用大幅降低，加工效率提高20%～30%。

4 結束語

改進后的工藝方法采用一個基準面(底徑)定位，避免了加工過程中的累積誤差，確保了產品質量；工藝流程簡化，產品加工周期縮短；成本降低，加工效率提高，具有良好的推廣應用價值。