圓柱滾子軸承圓頭支柱保持架鉚合工藝

魏麗芬

(瓦房店軸承股份有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

NUP2218F2-Z/C9S2YAD圓柱滾子軸承是為某重型機(jī)械廠研制的新產(chǎn)品，用來(lái)替代進(jìn)口重載、耐高溫圓柱滾子軸承，軸承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求特殊，加工難度大，其中保持架鉚合工藝是該產(chǎn)品裝配過(guò)程中難度最大的環(huán)節(jié)。

1 同類型保持架裝配工藝對(duì)比

中小型圓柱滾子軸承常用保持架結(jié)構(gòu)有尼龍保持架、銅保持架、球墨鑄鐵方頭支柱組合保持架、沖壓保持架等。尼龍保持架和沖壓保持架不需要鉚合；銅保持架需在軸承合套后采用電鉚工藝實(shí)現(xiàn)保持架組件的鉚合；球墨鑄鐵組合保持架通常由2個(gè)保持架蓋和十幾個(gè)方頭支柱組成，生產(chǎn)時(shí)已將一個(gè)保持架蓋和所有的方頭支柱鉚合在一起組成了保持架座，在與滾子合套后需用專用鉚合模具將保持架蓋和座鉚合在一起。

NUP2218F2-Z/C9S2YAD圓柱滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)比較特殊，由2個(gè)40#鋼制擋圈(保持架蓋)、8個(gè)20#鋼制圓頭支柱及8個(gè)石墨支柱散件構(gòu)成。在軸承裝配時(shí)必須先將1個(gè)保持架蓋和8個(gè)圓頭支柱鉚合，由于保持架蓋和圓頭支柱無(wú)法像方頭支柱保持架一樣靠支柱頭與保持架蓋上對(duì)應(yīng)方孔的配合來(lái)相互定位,圓頭支柱與保持架蓋圓孔配合時(shí)的輕微轉(zhuǎn)動(dòng)即會(huì)造成支柱的兩側(cè)面與滾子的外圓柱面不同心，導(dǎo)致軸承裝配后產(chǎn)生夾滾子現(xiàn)象，因此鉚合難度大。不僅如此，設(shè)計(jì)要求磨平保持架鉚合后凸出于保持架端面的支柱頭，使用平面磨床磨削難度很大。這是因?yàn)殂T合后突出于保持架蓋的8個(gè)支柱頭面積小，而且經(jīng)鉚合冷沖壓變形的支柱頭平面度較差，直接磨削將導(dǎo)致磁盤(pán)吸力不足，磨偏、磨傷保持架蓋。為滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，首先必須設(shè)計(jì)一種能將保持架蓋和圓頭支柱恰當(dāng)定位的保持架鉚合模，其次要設(shè)計(jì)出可行的磨平保持架支柱頭的工藝。

2 圓頭支柱保持架鉚合工藝

2.1 工藝過(guò)程

根據(jù)圓頭支柱保持架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)保持架鉚合工藝流程為：8個(gè)圓頭支柱與1個(gè)保持蓋鉚合在一起形成保持架底座→8個(gè)石墨支柱一端分別插入保持架蓋上的支柱牙槽內(nèi)→向保持架兜孔內(nèi)依次裝入16個(gè)滾子→另一個(gè)保持架蓋與保持架底座鉚合在一起→磨平保持架支柱頭。

2.2 鉚合原理

保持架圓頭支柱的定位是鉚合的關(guān)鍵，因此，設(shè)計(jì)了2次鉚合用模具。

2.2.1 第1次鉚合

第1次鉚合壓模結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)計(jì)了16個(gè)定位支柱，均布鑲嵌于底座上，對(duì)8個(gè)保持架圓頭支柱進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)定位。鉚合保持架底座時(shí)，先將8個(gè)保持架圓頭支柱分別插入壓模底座上的8個(gè)配合孔內(nèi)，配合孔與定位支柱是一個(gè)同心圓，每隔兩等份分布一個(gè)孔。圓頭支柱在壓模定位支柱的限制下自動(dòng)調(diào)心，每個(gè)保持架圓頭支柱的2個(gè)側(cè)面都與相鄰的2個(gè)定位支柱的外圓柱面保持同心，因此定位支柱限制了保持架圓頭支柱在旋轉(zhuǎn)軸方向的位置，保證了鉚合后不夾滾子(圖2)。

1—底座；2—定心圈；3—定位支柱；4—壓蓋圖1 第1次鉚合壓模結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 定位支柱限位原理示意圖

鉚合前加上1個(gè)保持架蓋，將壓蓋裝入定心圈(高度與軸承內(nèi)圈相同)，壓蓋在壓力機(jī)凸模的作用下沿定心圈向下滑動(dòng)，當(dāng)壓蓋與定心圈上端面接觸時(shí)，壓蓋的行程為h1，保持架底座鉚合過(guò)程結(jié)束。

為保證將鉚釘頭壓實(shí)，將第1次壓模的壓蓋與定心圈的相對(duì)位置設(shè)計(jì)為h-h1=h2，h為未鉚合前露出保持架蓋的鉚釘頭長(zhǎng)度；h1為壓蓋最大行程；h2為鉚合后鉚釘頭長(zhǎng)度。

2.2.2 第2次鉚合

第2次鉚合壓模結(jié)構(gòu)如圖3所示。將軸承的16個(gè)滾動(dòng)體裝入保持架兜孔，依次將石墨支柱插入保持架支柱牙槽，加上另一個(gè)保持架蓋，裝上軸承內(nèi)圈，然后把壓蓋放入軸承內(nèi)圈的內(nèi)孔中，壓蓋在壓力機(jī)凸模的作用下沿軸承內(nèi)孔向下滑動(dòng)。當(dāng)壓蓋接觸到內(nèi)圈端面時(shí)第2次鉚合過(guò)程結(jié)束，完成保持架的鉚合。

1—壓模底座；2—定心圈；3—滾動(dòng)體；4—內(nèi)圈；5—保持架蓋；6—圓頭支柱圖3 第2次鉚合壓模結(jié)構(gòu)示意圖

3 保持架支柱頭磨平工藝

經(jīng)過(guò)鉚合后的保持架鉚釘頭凸出于兩端面，如果直接用臥式平面磨床磨平鉚釘頭，由于保持架放在磁盤(pán)上后，整個(gè)圓周只有8個(gè)鉚釘頭與之接觸，會(huì)因吸力不足而無(wú)法固定。因此，設(shè)計(jì)了一種既能固定保持架又能牢牢吸附在磁盤(pán)上的一組輔助工裝，如圖4所示。

圖4 固定座固定保持架示意圖

保持架支柱頭磨加工工藝流程為：保持架鉚釘頭對(duì)應(yīng)固定座的環(huán)形槽平放在固定座上→固定座緊靠并放置在磁盤(pán)上→磨保持架基準(zhǔn)面的鉚釘頭→保持架基準(zhǔn)面向下放置在磁盤(pán)上→磨保持架非基準(zhǔn)面鉚釘頭。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)工藝驗(yàn)證，鉚合后的NUP2218F2-Z/C9S2YAD軸承回轉(zhuǎn)靈活，完全滿足了設(shè)計(jì)要求。磨平保持架支柱頭工藝解決了平面磨床無(wú)法固定鉚釘頭的技術(shù)難題。鉚合模經(jīng)濟(jì)實(shí)用，鉚合效率高，可以為同類型軸承的裝配提供借鑒。