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械廠研制的新產(chǎn)品，用來替代進口重載、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)品裝配過程中難度最大的環(huán)節(jié)。

1 同類型保持架裝配工藝對比

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現(xiàn)保持架組件的鉚合；球墨鑄鐵組合保持架通常由2個保持架蓋和十幾個方頭支柱組成，生產(chǎn)時已將一個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40#鋼制擋圈(保持架蓋)、8個20#鋼制圓頭支柱及8個石墨支柱散件構(gòu)成。在軸承裝配時必須先將1個保持架蓋和8個圓頭支柱鉚合，由于保持架蓋和圓頭支柱無法像方頭支柱保持架一樣靠支柱頭與保持架蓋上對應(yīng)方孔的配合來相互定位,圓頭支柱與保持架蓋圓孔配合時的輕微轉(zhuǎn)動即會造成支柱的兩側(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。這是因為鉚合后突出于保持架蓋的8個支柱頭面積小，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)致磁盤吸力不足，磨偏、磨傷保持架蓋。為滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，首先必須設(shè)計一種能將保持架蓋和圓頭支柱恰當定位的保持架鉚合模，其次要設(shè)計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 工藝過程

根據(jù)圓頭支柱保持架的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計保持架鉚合工藝流程為：8個圓頭支柱與1個保持蓋鉚合在一起形成保持架底座→8個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個滾子→另一個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)計了16個定位支柱，均布鑲嵌于底座上，對8個保持架圓頭支柱進行軸向旋轉(zhuǎn)定位。鉚合保持架底座時，先將8個保持架圓頭支柱分別插入壓模底座上的8個配合孔內(nèi)，配合孔與定位支柱是一個同心圓，每隔兩等份分布一個孔。圓頭支柱在壓模定位支柱的限制下自動調(diào)心，每個保持架圓頭支柱的2個側(cè)面都與相鄰的2個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)，壓蓋在壓力機凸模的作用下沿定心圈向下滑動，當壓蓋與定心圈上端面接觸時，壓蓋的行程為h1，保持架底座鉚合過程結(jié)束。

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

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個滾動體裝入保持架兜孔，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，壓蓋在壓力機凸模的作用下沿軸承內(nèi)孔向下滑動。當壓蓋接觸到內(nèi)圈端面時第2次鉚合過程結(jié)束，完成保持架的鉚合。

1—壓模底座；2—定心圈；3—滾動體；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上后，整個圓周只有8個鉚釘頭與之接觸，會因吸力不足而無法固定。因此，設(shè)計了一種既能固定保持架又能牢牢吸附在磁盤上的一組輔助工裝，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上→磨保持架基準面的鉚釘頭→保持架基準面向下放置在磁盤上→磨保持架非基準面鉚釘頭。

4 結(jié)束語

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