球軸承密封裝置裝配工藝分析及模具的設計

劉興純，李 香

（瓦房店軸承集團有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300）

球軸承密封裝置裝配工藝分析及模具的設計

劉興純，李 香

（瓦房店軸承集團有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300）

闡述了中大型、小批量球軸承橡膠密封圈和防塵蓋的裝配工藝及裝配模具的設計方法，防止了灰塵的進入及潤滑脂的滲出，滿足了軸承使用要求。

球軸承；密封圈；防塵蓋；裝配模具；初定位

1 前言

眾所周知，為了使軸承保持良好的潤滑條件和正常的工作環(huán)境，充分發(fā)揮軸承的工作性能，延長使用壽命，必須具有適宜的密封裝置，以防止?jié)櫥瑒┑男孤┖突覊m、水氣或其他污物的侵入。

常用軸承密封裝置宏觀上分兩大類，一類是橡膠密封圈，另一類是是防塵蓋。對于大批量生產的軸承，其密封工序已經實現了全自動化生產，但對于小批量多品種的球軸承，還需要利用沖壓模具和沖壓工藝實現密封圈、防塵蓋的裝配生產。

2 裝配工藝分析

2.1 橡膠密封圈裝配工藝

橡膠密封圈見圖 1，與之配合的軸承套圈見圖 2，裝配后密封圈與牙槽的45°面過盈配合，同時與牙槽底徑形成過渡配合。

橡膠密封圈裝配過程中，通常會存在以下問題。

圖1 密封圈

圖2 軸承外圈

（1）橡膠密封圈與軸承套圈因為配合間隙的問題有相對轉動。

（2）靠手工將密封圈按壓進密封牙槽內會導致密封圈變形，出現密封失效和漏脂，最終導致軸承失效。

2.2 防塵蓋裝配工藝

目前中大尺寸段的防塵蓋結構是卷邊防塵蓋，見圖 3，與之配套的軸承套圈見圖 4。裝配壓靠后，防塵蓋與牙槽滿含接觸后，產生過盈，形成擠壓變形。

圖3 防塵蓋

圖4 軸承外圈

在防塵蓋裝配過程中，通常會存在三種問題。

（1）防塵蓋卷邊不能完全鑲嵌在槽內，出現防塵蓋與軸承套圈有相對轉動。

（2）防塵蓋壓靠后凹凸變形，導致防塵蓋高出軸承端面或產生凹陷變形。

（3）由于壓靠后徑向張力作用，導致軸承外徑變形，外徑橢圓尺寸超差，降低軸承精度。

3 裝配模具設計

圖5 密封圈初定位

圖6 放大圖

圖7 密封圈壓入壓靠模

圖8 壓入密封圈

圖9 壓入密封圈放大圖

3.1 橡膠密封圈裝配模具設計

由于密封圈的外徑尺寸大于一步密封牙徑尺寸，實現密封圈初定位是模具設計的關鍵，經過多次試驗分析，橡膠蓋密封圈裝配模具設計原理如下。

（1）由于密封圈外徑D大于套圈一步牙徑D5，先利用密封圈壓入胎將密封圈鑲嵌到壓靠胎中，設計的壓靠胎外徑D1小于套圈一步牙徑D5，以防壓裝時與套圈牙徑干涉。對密封圈進行初定位，見圖 2、圖 5，放大圖見圖 6，鑲嵌到胎中的密封圈變形情況見圖 7，密封圈呈︵形。

（2）當密封圈壓入壓靠模后，見圖 8（利用該模具實現與軸承壓裝時的初定位很容易），使用壓力機將密封圈壓入軸承密封牙槽內，見圖9。

3.2 防塵蓋裝配模具設計

根據以上分析，在設計防塵蓋裝配模具時，重點考慮以下設計理念。

（1）實現初定位。模具向下沖壓前，模具直徑d1先導入軸承內孔d，實現導向初定位，然后送到沖壓部位，見圖10。

（2）實現徑向擴張。模具角度α通常取值為45°的錐面，與防塵蓋卷邊內側接觸，模具D1設計時尺寸比防塵蓋D大，取值為D1=D+0.2～0.3mm，見圖11。隨著沖壓進程實現防塵蓋向外擴張。

（3）實現軸向擠壓。模具h1尺寸通常取值為防塵蓋卷邊R+板厚+0.1mm，隨著沖壓進程的深入，實現防塵蓋軸向變形過程，見圖 12。

圖11 徑向擴張

圖10 初定位

圖12 軸向擠壓

（4）實現防塵蓋平整壓裝。第 2、3步驟進程中，實現了在壓裝過程中防塵蓋徑向擴張和軸向擠壓的目的，但上述步驟實現過程中，往往會導致防塵蓋凹凸不平?？刂苃1尺寸，使模具A1面在擴張擠壓后限制防塵蓋A面不凸起，達到不高于軸承端面的效果?？刂颇＞逥2’使其大于防塵蓋D2尺寸，在壓蓋的過程中防止防塵蓋凹陷。防塵蓋密封模具設計見圖13。

4 結束語

圖13 模具

按照上述方法裝配的帶橡膠密封圈球軸承6208-2RS、6312-2RS和帶防塵蓋球軸承6310-2Z、6210-2Z，經過實驗室臺架試驗，均不漏脂并起到防塵作用。

按照以上思路設計的橡膠密封圈、防塵蓋裝配模具，經過上述產品的檢驗，其壓蓋質量得到了保證。目前，瓦軸集團上百種小批量的中大尺寸段的密封產品正在使用這兩種不同類別的模具進行壓裝，解決了橡膠密封圈和防塵蓋在裝配壓靠過程中的瓶頸問題，使產品質量穩(wěn)定、市場訂單得到了有效拓展。

（編輯：林小江）

Analysis of assembly process and die design of ball bearing sealing device

Liu Xingchun, Li Xiang
( Wafangdian Bearing Group Co., Ltd., Wafangdian 116300, China )

This paper expounds the assembling process of rubber sealing ring and shield of the middle and large scale and small batch ball bearing, and the design method of the assembly die, which prevents the entry of the dust and the leakage of the grease, and meets the requirements for the use of the bearing.

ball bearing; sealing ring; shield; assembly die; initial positioning

TH133.33+1

B

1672-4852（2017）01-0021-03

2017-02-09.

劉興純（1967-），男 ，工程師.