一種外圈斷裂式薄壁軸承裝配方法

李兵建，孟慶偉，馬萬(wàn)明，張風(fēng)琴

（1.洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039；2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南洛陽(yáng) 471039；3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河南 洛陽(yáng) 471039）

1 外圈斷裂軸承結(jié)構(gòu)

外圈斷裂薄壁軸承結(jié)構(gòu)特殊，使用過程中需要保證軸承結(jié)構(gòu)的完整性，不但套圈、保持架、卡環(huán)等零件的生產(chǎn)制造中存在諸多難點(diǎn)，最終保證其使用性能的裝配方法也十分重要。

某型外圈斷裂薄壁軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，保持架引導(dǎo)間隙為0.05～0.15 mm，采用冠形保持架。受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限制，在裝配過程中，需對(duì)軸承外圈沿軸向進(jìn)行斷裂，待完成裝配后，在外圈兩端外徑處壓裝卡環(huán)，以保證軸承的完整性和使用性能。

圖1 外圈斷裂薄壁軸承結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Diagram of thin-walled bearing with fractured outer ring

2 軸承裝配方法

常規(guī)軸承的裝配通常在套圈分選、退磁、清洗后，按照軸承設(shè)計(jì)要求進(jìn)行滾動(dòng)體和保持架的裝配，待最終裝配、測(cè)試完畢后，清洗防銹，完成軸承的裝配［1］。

結(jié)構(gòu)特殊的外圈斷裂薄壁軸承裝配過程中，需預(yù)先在外圈外圓沿軸向加工一圓弧形凹槽，然后沿所切方向軸向斷裂。軸承裝配時(shí)，合套、退磁、清洗過程與常規(guī)軸承相同，只是鋼球的裝入方法不同。在常見的斷裂套圈軸承裝配方法中，先預(yù)裝一部分鋼球，并裝入保持架，然后張開外圈斷裂處，轉(zhuǎn)動(dòng)保持架，再將剩余鋼球逐個(gè)裝入，此裝配方法雖然簡(jiǎn)單可行，但要求很高的裝配技能，并且裝配后的成品軸承易存在以下不足：

1）薄壁外圈斷裂處長(zhǎng)時(shí)間張開，鋼球裝滿后產(chǎn)生的變形不易完全恢復(fù)；

2）尖銳的斷裂處容易劃傷鋼球表面；

3）斷裂處易脫落鐵屑并進(jìn)入軸承溝道，影響使用性能；

4）裝配效率低，不能滿足批量生產(chǎn)的需要。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)成品軸承的尺寸公差、形位公差、游隙以及旋轉(zhuǎn)靈活性都有較高的要求，因此，上述的裝配方法不能夠完全滿足該類軸承的生產(chǎn)需求。

3 外圈斷裂軸承快速裝配方法

3.1 裝配原理

根據(jù)斷裂后薄壁外圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在其強(qiáng)度范圍內(nèi)，用錐度引導(dǎo)塊緩慢脹開斷裂外圈，使其滿足裝入其余零件的要求；然后按照軸承裝配方法將其余零件裝入鋼球托盤，并將托盤放入錐度引導(dǎo)塊凹槽；最后通過壓裝塊對(duì)內(nèi)圈施加軸向作用力來(lái)完成軸承裝配，如圖2所示。

圖2 外圈斷裂軸承裝配原理圖Fig.2 Assembly schematic of bearing with fractured outer ring

3.2 裝配步驟

1）將內(nèi)圈、保持架依照規(guī)定順序放入托盤；

2）將鋼球逐粒放入保持架兜孔中，并用托盤支承，保證鋼球不脫落；

3）錐度引導(dǎo)塊緩慢壓入斷裂外圈內(nèi)孔，使其脹開，并使錐度引導(dǎo)塊上端面圓柱部分與斷裂外圈上端面平齊；

4）調(diào)整錐度引導(dǎo)塊和斷裂外圈的位置，使外圈與支承環(huán)上端面接觸良好；

5）把裝好軸承組件的托盤的下端小圓柱部分放入錐度引導(dǎo)塊上方的凹槽內(nèi)，并使其接觸良好；

6）把壓裝塊的小圓柱部分裝入內(nèi)圈內(nèi)孔中，并使其接觸良好；

7）對(duì)壓裝塊施加軸向力，把內(nèi)圈、保持架和鋼球壓入斷裂外圈中，完成薄壁斷裂軸承的裝配。

4 應(yīng)用實(shí)例

外圈斷裂式薄壁球軸承1410，公差等級(jí)為P5，外徑22.225 mm，內(nèi)徑15.875 mm，寬度3.967 mm，外圈內(nèi)徑20.26mm，采用冠形保持架，鋼球數(shù)量24，徑向游隙0.013～0.038 mm，軸承工作溫度177℃。

4.1 裝配工裝的設(shè)計(jì)

1）錐度引導(dǎo)塊

為保證斷裂外圈能夠均勻脹開，將錐度引導(dǎo)塊的下端設(shè)計(jì)為10°錐面，上端設(shè)計(jì)為與斷裂外圈寬度相同的圓柱面，圓柱面的直徑為內(nèi)圈溝徑最大值與2倍鋼球直徑之和。為保證鋼球不被劃傷，可將錐度引導(dǎo)塊圓柱面直徑適當(dāng)增加0.03～0.05 mm，并使錐面和圓柱面圓弧過渡。錐度引導(dǎo)塊圓柱面上端設(shè)計(jì)為凹槽，凹槽需和托盤下端配合良好。

2）支承環(huán)

支承環(huán)高度為錐度引導(dǎo)塊的1.5倍，外徑為40 mm，內(nèi)徑等于錐度引導(dǎo)塊圓柱面直徑+0.1 mm。

3）托盤

托盤下端圓柱面高度等于錐度引導(dǎo)塊凹槽高度，圓柱面與凹槽內(nèi)圓面為間隙配合。托盤上端為凹槽結(jié)構(gòu)，用來(lái)放置內(nèi)圈、保持架，并支承鋼球。

4）壓裝塊

壓裝塊的大端外徑與軸承外徑相當(dāng)；小端外徑和軸承內(nèi)徑間隙配合，高度為軸承寬度的4／5。

4.2 軸承裝配

制造好上述工裝，按照3.2節(jié)的裝配步驟將分選、清洗、退磁后的軸承零件進(jìn)行快速裝配。

4.3 精度檢測(cè)

將裝配好的200套軸承外徑兩端分別壓裝卡環(huán)，并再次對(duì)軸承進(jìn)行退磁、清洗，然后隨機(jī)抽取20套進(jìn)行旋轉(zhuǎn)精度（Kia≤4μm，Kea≤6μm）和徑向游隙（Gr＝13～38μm）的檢測(cè)，結(jié)果見表1。由表1可知，軸承內(nèi)、外圈的徑向旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到P5，并且徑向游隙也符合要求。

表1 檢測(cè)結(jié)果Tab.1 Test results μm

4 結(jié)束語(yǔ)

通過設(shè)計(jì)工裝使外圈斷裂薄壁軸承實(shí)現(xiàn)了快速的徑向脹開，然后將內(nèi)圈、保持架和鋼球快速裝入，實(shí)現(xiàn)了快速裝配軸承的目的。對(duì)裝配后的軸承進(jìn)行旋轉(zhuǎn)精度和徑向游隙的抽檢表明，精度等級(jí)達(dá)到P5，滿足了產(chǎn)品圖紙要求。該裝配方法可為結(jié)構(gòu)相同或相似軸承的快速裝配提供借鑒，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。