特大型推力球軸承保持架鎖點成形模的設計

張德穎，楊世誼，張亞輝，楊俊生，敖正紅

(洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

推力球軸承由軸圈、座圈和保持架組件組成，用于承受軸向載荷、轉(zhuǎn)速較低的機械設備中。推力球軸承保持架組件主要依靠外力在保持架端面兜孔周向壓印出對稱鎖點將鋼球鎖住，通常采用四點鎖緊[1]，主要用于限制鋼球的軸向位移。由于沖壓鎖點的質(zhì)量原因，安裝使用過程中常出現(xiàn)鋼球與保持架相互摩擦而產(chǎn)生噪聲、異響及保持架兜孔鎖點壓印處掉塊等問題，直接影響軸承的可靠性和使用壽命[2]。為此設計了一種特大型推力球軸承保持架鎖點成形模，采用逐個鎖緊保持架兜孔的方法優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改善零件外觀，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 保持架鎖點成形模結(jié)構(gòu)

設計的特大型推力球軸承保持架鎖點成形模結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由沖壓裝置、導向裝置和支承墊環(huán)3部分組成。

1—壓力機上壓板；2—沖壓裝置；3—導向裝置；4—保持架；5—鋼球；6—支承墊環(huán)；7—壓力機支承板

1.1 沖壓裝置

由沖壓模座和沖壓鑿頭構(gòu)成的沖壓裝置為鋼質(zhì)圓筒狀結(jié)構(gòu)。沖壓鑿頭為2對在沖壓模座直徑方向?qū)ΨQ的尖牙形突起，在沖壓保持架鎖口時起壓印鎖點的作用，具體牙型可依據(jù)設計要求制作；沖壓鑿口由銑床在沖壓模座的一端直接銑出。沖壓鑿頭結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 沖壓鑿頭結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 導向裝置

導向裝置為聚酰胺材質(zhì)的圓筒狀結(jié)構(gòu)，其外徑與沖壓模座內(nèi)徑間隙配合，高度略低于沖壓模座，內(nèi)徑凸模一端依據(jù)鋼球的尺寸車制成球面，同時在球面端分布4個對稱的凹槽，與沖壓鑿頭配合使用，如圖3所示。在液壓機上沖壓保持架鎖口時，沖壓鑿頭在定額壓力作用下向下沖壓，導向筒僅起導向定位作用，不隨沖壓鑿頭向下移動，確保沖壓鎖點在保持架兜孔周圍均布，以保證鎖點的位置精度。在沖壓過程中，導向裝置聚酰胺材質(zhì)的柔韌性可有效避免其與鋼球接觸時劃傷或壓傷鋼球。

圖3 導向裝置與沖壓裝置配合示意圖

1.3 支承墊環(huán)

支承墊環(huán)采用45#鋼，圓筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑尺寸依據(jù)保持架兜孔小端直徑設計，外徑則依據(jù)鎖點尺寸及保持架沖壓周邊范圍內(nèi)的承載強度設計，目的是防止保持架在壓力機較大的沖壓作用下產(chǎn)生過度的翹曲變形。

2 工作過程

先將4個支承墊環(huán)周向均布放置在液壓機支承板上(若支承板工作面不夠大，需要做輔助支承來確保保持架在液壓機支承板上處于水平位置)，其中1個支承墊環(huán)需要正對液壓機上壓板的中心位置，然后將已放入鋼球的保持架水平放置在支承墊環(huán)上。將導向裝置放入沖壓裝置內(nèi)，并按要求配合好，再將導向裝置內(nèi)徑帶球面一端放置在保持架兜孔內(nèi)的鋼球上，調(diào)整至適當?shù)膲毫χ担瑔右簤簷C，即可壓印出設計要求的鎖點形狀(圖4)。移動保持架至下一兜孔，調(diào)整沖壓裝置和導向裝置進行下一次沖壓。

圖4 壓印鎖點示意圖

3 應用及效果

以某型號推力球軸承為例，保持架中心徑為1 290 mm，兜孔大端直徑為76.8 mm，鋼球直徑為76.2 mm，設計要求鎖口壓印鑿口凸出量為(2.8±0.3) mm，鎖點鑿口凸出量相互差不大于0.6 mm。經(jīng)檢驗，采用此成形模具壓印出的多套保持架兜孔鎖點的鑿口尺寸基本統(tǒng)一，鑿口凸出量無超差現(xiàn)象，凸出量相互差全部在合格范圍內(nèi)，并且鎖點鑿口外觀質(zhì)量較好。

該成形模具壓印保持架兜孔鎖口可有效預防因沖壓鑿頭的定位精度不高而引起的鎖口壓印位置偏移、沖壓鎖點開裂或內(nèi)表面過于突出等質(zhì)量問題，確保了鋼球在兜孔中的正常靈活轉(zhuǎn)動；沖壓模座與沖壓鑿頭的一體化結(jié)構(gòu)可以防止壓力過大而使壓印太深，引起壓印凸起部分與保持架連接強度不足，出現(xiàn)掉塊，造成保持架的報廢；模具找正、定位操作簡單，定位準確、快速，制造成本低。采用該模具鎖緊特大型推力球軸承兜孔，加工效率高，人工勞動強度低。