圆锥滚子轴承保持架收缩模的设计改进

尤伟清，李举超，杨继凯

(优必胜(苏州)轴承有限公司，江苏 常熟 215500)

圆锥滚子轴承保持架收缩模是圆锥滚子轴承装配的重要工装，收缩质量对轴承的振动、寿命等均产生影响。在传统收缩模设计方法中，有些关注了保持架收缩压迫的位置和加压方法；有些关注了取出内组件的方法[1-2]。下文主要从解决圆锥滚子轴承收缩保持架凹模的加工难点出发，在兼顾传统设计优点的基础上,改进了轴承保持架收缩模的设计。

1 传统收缩模结构及存在的问题

传统设计方法中，圆锥滚子轴承收缩保持架凹模如图1所示。其结构是将收缩模加工成与保持架角度一致的斜面，并在圆周方向增加避空槽。传统设计收缩模斜面采用两种角度是为了便于取出收缩完成的内组件。避空槽为以dp为直径，α为角度的圆周均布斜圆孔。实际生产中，需要针对圆锥滚子轴承锥角的不同改变参数，设计合适的收缩模[3]。

图1 传统圆锥滚子轴承收缩保持架凹模

传统收缩模避空槽设计成带角度的斜面，而加工斜槽比较困难。如果在热处理前加工，外径较大的收缩模变形也较大，易导致卡滚子、碰伤等情况；如果在热处理后加工，需要用硬质合金铣刀分层逐步完成。实际加工中多以控制热处理后硬度，逐步铣削而成，但其加工成本非常高。

2 改进后的收缩模

改进后收缩模结构如图2所示。收缩模作用的位置依然在收缩模的梯形梁上。

图2 改进后圆锥滚子轴承收缩保持架凹模

(1)实践证明，当圆锥滚子轴承保持架锥角大于9°时，完全不需要将收缩模梁设计成多角度段的形式。在试装配完成磨合后，内组件脱落无障碍。

(2)在收缩模大头加工出圆角，以有效防止装入内组件时擦伤滚子。圆角大小可根据保持架大端圆周高度设计。

(3)改进避空槽的设计结构。改进后的收缩模在热处理前只需加工出斜面及外径面，在热处理后线切割避空槽。这样，既保证了避空槽的尺寸，又大大降低了加工难度，同时热处理后的硬度也可以提高。

(4)取消底座避空。原底座避空在实际使用中没有起到有效作用，因此，将其加工成直孔，这样在粗车时可省略调头车工序。

改进设计中，收缩模中作用梁宽度的调整，可在线切割避空槽时调整θ角来完成，如图3所示。

图3 凹模局部放大

3 举例

以31311圆锥滚子轴承为例，采用改进后的设计方法进行参数计算。31311为大锥角系列轴承，传统设计方法的收缩模易导致梯形梁上下宽度差较大。

依据新设计方法确定的参数为：高度H=31 mm，h=8 mm， 内径d=86 mm，外径D=160 mm，中心径di=109.3 mm；避空槽半径R=8.25 mm，等分数n=16，角度β=26.5°，θ=10°梯形梁上部分宽度为5.089 mm，下部分宽度为4.601 mm，得到比较理想的形状。如果继续调整θ角还能将该形状进一步优化。

4 结束语

通过对传统圆锥滚子轴承保持架收缩模结构的设计改进，逐步得到了既实用又易加工的模具结构，改进后的模具能够使工装制造成本降低50%以上，特别适合于小批量、多品种的生产需求。