雙半內圈軸承卡圈的沖壓工藝改進

邱紅明，李萍，李愛民

(1.貴州天馬虹山軸承有限公司，貴州 安順 561018；2.空軍駐安順地區軍事代表室，貴州 安順 561000)

1 概述

某型號雙半內圈三點角接觸球軸承結構如圖1所示，雙半內圈(圖2)通過卡圈(圖3)相連接，卡圈材料為65Mn，要求熱處理且表面鍍鋅。該卡圈厚度較薄，如采用棒料車削加工，一是加工效率較低，無法批量生產；二是卡圈A處不易清根，裝配時卡圈落不到內圈的槽底，凸出內徑面，使軸承內徑尺寸變小，影響用戶的裝配使用。為解決上述不足，提高零件的加工質量和生產效率，采用沖壓工藝加工卡圈。

1—外圈；2—鋼球；3—保持架；4—內圈；5—卡圈

圖2 雙半內圈

2 工藝過程及改進

卡圈沖壓加工的工藝過程為(圖4)：剪料→切料→沖孔→彎邊→磨高度→成形→卷圓→熱處理→鍍鋅→成檢、包裝。

圖3 卡圈

2.1 下料尺寸計算

卡圈圓周方向的展開長度L長(卷圓)按鉸鏈卷圓的展開公式進行計算[1](圖5)

(1)

式中：K為中性層位置系數(因為R/t>2.2，故K為0.5)；R為彎曲內半徑；t為材料厚度；α為彎曲中心角。

卡圈寬度方向的展開長度L寬(彎邊)按無圓角半徑的彎曲(r≤0.5t)進行計算[2](圖5)

L寬=L1+2L2+0.6t。

(2)

2.2 剪料和切料

將0.4 mm厚的彈簧鋼帶按下料計算的尺寸L長加上兩倍搭邊量后，用剪板機剪成寬77 mm的小條，然后用切料模具沖成L長×L寬(具體計算省略)的料條。

2.3 彎邊工序的改進

彎邊模以沖孔工序加工的2個Φ2孔定位進行彎邊成形，以保證工件兩邊高度的一致性。由于該零件彎邊尺寸精度要求較高，且高度較低，彎邊高度尺寸不易控制，為了保證成形后兩彎邊高度尺寸(L2)精度，在彎邊工序后成形工序前增加磨高度工序。

圖4 卡圈沖壓加工的工藝過程

圖5 卡圈展開長度計算圖

2.4 卷圓定位模和凹模的改進

卡圈卷圓模具結構如圖6所示，其工作原理為：先把經過成形加工的待加工件放在卷圓定位模上，再放上芯棒進行卷圓，加工完成后把芯棒移開，取出卡圈，完成一次卷圓加工。

1—模柄；2—凹模；3—芯棒；4—定位模；5—下模座

卷圓定位模和凹模由GCr15鋼制成，淬火硬度為58～61 HRC，受零件結構的影響，壁厚較薄(厚度為3.2 mm)，特別是定位模尖點B處強度較低(圖7、圖8)。原卷圓定位模在加工中B處常常會因為強度低而崩刃報廢，使用壽命較低。為了提高模具的使用壽命，對卷圓定位模和凹模進行改進，由原來的單排模(圖7)改為多排模(圖8)，定位模和凹模只要有一排損壞，就可以換到另一排繼續加工，使模具的使用壽命提高，成本降低。

圖7 改進前的卡圈卷圓定位模

圖8 改進后的卡圈卷圓定位模

2.5 控制變形

卷圓工序完成后，在運輸過程中及熱處理時卡圈容易產生變形。因此，設計了專用芯棒，把卡圈穿入芯棒中，兩端用螺母輕輕擰緊，有效預防了卡圈在上述過程中的變形，保證了卡圈最終的加工質量。

3 結束語

采用沖壓工藝加工卡圈和對卷圓模具進行改進后，不但使卡圈的加工質量完全達到了產品設計要求，而且模具的使用壽命也大大提高，經用戶裝機使用，取得了滿意的效果，現已在多個型號中推廣使用。