保持架外露型沖壓外圈滾針軸承設計及工藝探討

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計及工藝探討

秦如吉

（常州市清潭特種軸承有限公司，江蘇 常州 213167）

用于鋤草機上的沖壓外圈滾針軸承結構特別緊湊，寬度窄，結構及工藝異于常規沖壓外圈軸承。針對這種情況，選擇了保持架外露的結構形式，采用專用滾輪一次成形實現外圈卷邊的工藝，并選用修正線滾針，實現了裝配工藝和產品的優化。

沖壓外圈滾針軸承；保持架外露；設計；工藝

1 前言

沖壓外圈滾針軸承結構特別緊湊，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，區別于常規沖壓外圈滾針軸承結構的設計和工藝。該產品主要用于園林機械割草機上，要求轉速2 000r/min，工作溫度130℃，徑向動載荷約為500N。

2 產品結構設計

HK28356軸承產品外形結構與尺寸如圖1。滾針數量為23，動載荷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軸承產品外形結構與尺寸

常規沖壓外圈滾針軸承結構如圖2。按照常規設計中保持架寬度的經驗公式：軸承軸向間隙取0.3mm，B=5.7-1.2-0.6-0.3=3.6mm。

常規沖壓外圈滾針軸承保持架和滾針組合設計見圖3 。保持架窗孔和滾針間隙取0.2mm，滾針長度Lw=3.6-1×2-0.2=1.4＜3.8mm。所以常規結構已經不能滿足此類軸承的設計。

圖2 常規沖壓外圈滾針軸承結構與尺寸

圖3 常規沖壓外圈滾針軸承保持架和滾針組合設計

基于上述原因，選擇了沖壓外圈保持架外露的結構，滿足軸承的結構要求，如圖1。常規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這種結構特點是保持架的擋邊在軸承的卷邊處和底部，結構類似于普通圓柱滾子軸承。這類軸承對沖孔、卷邊孔徑及產品高度有較高的要求，需防止底部孔和卷邊孔與保持架發生徑向及軸向干涉。針對這個問題，需達到以下技術要求。

（1）可以在沖壓時利用模具精度把沖孔尺寸公差控制在0.1mm以內；

（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；

（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，對于這個產品，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加工工藝比較

3.1 沖壓外圈滾針軸承的常規加工工藝

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→加油脂。

3.2 HK28356加工工藝與常規加工工藝的區別

兩種工藝相比較主要區別于外圈制造和裝配。相對于其他型號，HK28356加工工藝與常規加工工藝的區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。

由于該產品外圈的滾道很短，按照常規的工藝，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型即不滾壓的結構。

裝配：清洗零件→選配滾針→裝配→清洗→檢驗。

4 產品加工的難點

（1）由于產品外圈在產品卷邊時沒有經過熱處理，會有卷邊面向軸承內部卷曲的現象，導致了軸承內部軸向間隙的減少，從而造成軸承轉動不靈活。對于這種問題，經過討論，我們在小批量試制的時候試驗了以下三種方案。

1）利用滾輪從外圈的徑向方向推進，實現卷邊，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，卷邊面形成時有一定的補償，一次成型實現卷邊，如圖5。

圖5 卷邊滾輪

3）用常規方式卷邊，卷邊面分45°和90°兩次成型，實現卷邊。

在批量試制時，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個不良品，其中旋轉心棒不能通過卷邊面的數量為164個。經測量分析后發現，外圈卷邊處滾道尺寸變小，原因是卷邊時，由于操作人員卷邊時力度不一，部分產品的滾道被滾輪向軸承中心線推移，造成了外圈的變形，導致了產品卷邊面的收口。方案 2）中，裝配完畢后有 9 套不良，主要為外觀不良，未發現有旋轉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，未發現有旋轉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，但是此方案對滾輪成型面的修整要求比較高。針對這種情況，生產時可以專門訂做鎢鋼滾輪來提高滾輪的壽命，保證產品生產的一致性。

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

5 結束語

通過對HK28356這種窄的沖壓外圈滾針軸承結構設計的分析，及對卷邊工藝的三種方案的比較分析后發現，選用修正線滾針可以實現裝配工藝和產品的優化，并利用專用滾輪一次成型實現卷邊的工藝最佳。隨著客戶需求量的不斷增加，將通過下列方式提高產能：（1）開發焊接保持架；（2）利用多工位生產外圈；（3）采用自動裝配。

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）