角接触球轴承装配工艺改进

李秋萍，梁培栋，张伟，马莹

(1.中铝洛阳铜业有限公司，河南 洛阳 471039；2.哈尔滨工业大学，哈尔滨 150001；3.洛阳轴研科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

1 传统装配方法存在的问题

角接触球轴承传统装配合套方法是将分选好的轴承外圈经加热膨胀后迅速与分选好的内圈及保持架组件配套再进行填球合套，为提高工作效率，多在钢球上涂抹凡士林，以保证钢球黏附在保持架的兜孔处不动。凡士林是一种油脂状的石油产品，极易附着异物且难于清洗干净，而清洁度直接影响成品轴承的振动和寿命。为保证轴承的清洁度需要多次清洗轴承，造成生产成本的增加。另外，传统装配方法的填球过程耗时较长，且使加热后的外圈迅速冷却，不能有效利用其胀大量进行合套，造成装配中沟道和钢球表面破坏。传统装配方法使严格按工艺标准加工的轴承零件，在装配过程中产生表面缺陷，在一定程度上影响了产品质量。

2 装配工艺分析

2.1 胀大量

根据轴承型号不同，外圈需加热2～3 min，温度达到90 ℃左右时能够获得最佳胀大量。如果保温效果理想，最佳胀大量将不随加热时间的继续延长而增加。

2.2 合套

轴承是否处于最佳热装配状态的3个决定因素为：(1)轴承的径向游隙；(2)沟道锁口的高低；(3)外圈加热胀大量的理想状态及有效利用程度。

径向游隙与胀大量之和接近或等于2倍的锁口尺寸时，为热装配的最佳状态。此时将内组件自动装入或手动轻轻按入外圈，完成装配合套，不会造成沟道和钢球表面划伤，但要获得此最佳状态，需要快速合套才能实现。

3 装配工艺改进

为使填球工序能在外圈还没有冷却的情况下迅速完成，采用改进设计的合套装置进行装配，其避免了使用凡士林，能够将加热外圈与事先填好球的内组件快速合套，装配精度更高。下文主要对70系列(外圈带斜坡的角接触球轴承)和B70系列(内圈带斜坡的角接触球轴承)合套装置进行介绍。

3.1 70系列合套装置

合套装置结构如图1所示，其工作原理为：内圈和保持架放入心轴轴颈处；取工艺规定数量的钢球放入支承中的沟槽内，钢球依靠重力进入保持架兜孔，与内圈组成内组件；将加热过的外圈置入支承中，用手按压外圈使外圈与支承一起向下移动，合套完成后依靠弹簧的弹力将轴承弹出。

1—底座；2—弹簧；3—支承；4—挡环；5—隔套

合套装置心轴轴颈处设计的小台阶用于放置内圈和保持架，并托住钢球使其不从保持架兜孔中掉出；隔套由聚四氟乙烯制成，套入轴颈以减小轴颈与内圈的摩擦；挡环与支承外圆为过盈配合，以防止钢球掉落。

合套装置支承结构如图2所示，支承设计采用倾斜角度为20°的斜面，并在斜面上加工出与待合套轴承钢球数量相同的沟槽，钢球依靠自身重力沿斜面准确迅速进入保持架兜孔中。

图2 支承结构示意图

3.2 B70系列合套装置

合套装置结构如图3所示，其工作原理为：将加热后的外圈和保持架放入环套的台阶处；取工艺规定数量的钢球放入心轴的沟槽中，钢球沿斜面进入保持架兜孔，与外圈组成外组件；再将内圈置入心轴轴颈处，用手按压内圈使内圈与心轴一起向下移动，合套完成后依靠弹簧的弹力将轴承弹出。

1—心轴；2—环套；3，4—支座；5—浮动支承；6—弹簧

合套装置支承上设计有小台阶用以放置外圈和保持架；支座与环套为过盈配合，为防止弹簧弹力过大而使环套断裂，支座采用轴承钢制造，以加强环套的强度；环套由聚酰胺(尼龙)制成，起保温作用，降低轴承外圈冷却速度。

设计的合套装置心轴结构如图4所示，心轴设计有12°倾角的斜面，并开有与钢球相应数量的沟槽。

图4 心轴结构示意图

3.3 2种合套装置的特点

(1)合套装置的底座、支柱、支承及挡环均采用铝合金材料，质量轻、材质软、不易锈蚀，易于搬装存放、不易划伤钢球表面；

(2)隔套为低导热、非金属材料，易于连续工作，提高工作效率；

(3)选择弹力合适的弹簧且隔套与内圈的配合面为间隙配合，轴承容易弹出支柱上端面，方便拿取轴承。

4 结束语

改进设计的角接触球轴承装配合套装置经过实际使用，具有方便、快捷的特点。合套时不再使用凡士林，提高了合套速度和装配精度，从而提高了轴承的旋转精度和使用寿命，降低了轴承的振动和噪声。目前的合套装置仍需要手动操作，在后续阶段将会对其进行更进一步的改进和完善，将机械与电气装置结合使用，使该装置完全实现自动化，满足批量生产的要求，最大限度提高合套效率。