深沟球轴承与角接触球轴承装配工艺改进

柳枫

(瓦房店轴承股份有限公司，大连 116300)

随着国内轴承生产企业技术的不断进步，轴承零件磨加工设备自动化程度及加工零件精度的不断提高，为深沟球轴承与角接触球轴承装配工艺改进创造了条件。

1 现状分析

深沟球轴承与角接触球轴承的合套是以选配合适的径向游隙为准。目前，由于内、外沟道直径尺寸散差较大，轴承合套不能完全互换及分组互换，只能人工分选，无法实现自动化。人工分选装配流程为：分选→装球→手感游隙或试球→游隙检验→铆合。尺寸分组情况为：深沟球轴承外径尺寸D≤ 150 mm，按0.005 mm进行分组，一般分7～10组，D>150 mm，按0.010 mm进行分组，一般分6～8组；角接触球轴承，按0.010 mm进行分组，一般分6组。

人工分选的作业面积大；合套过程中钢球由于没有保持架的隔离，相互间会产生碰撞；合套工艺误差大，返工率较高，返工过程同样会对钢球和沟道造成损伤；产品质量不高，生产效率低，人工劳动强度大。

2 改进措施

2.1 制定分组互换及全互换合套质量控制标准

将游隙公差分配到内、外沟道及钢球直径尺寸上,严格按分配后尺寸偏差进行控制，实现分组互换或全互换合套，从而解决人工分选合套所带来的问题。

2.1.1 深沟球轴承分组互换合套质量控制标准制定方法

以6310轴承为例，其基本组径向游隙为0.006～0.023 mm，公差为0.017 mm。由于公差值较小，无法将公差分配到内、外沟道及钢球直径尺寸上，因此，采用分组互换合套工艺。将0.01 mm公差分配到内沟道直径尺寸上，将0.007 mm公差分配到由外圈与钢球形成的钢球组平均内径尺寸上。由于受现有沟道磨床加工精度所限，故将钢球组平均内径尺寸偏差ΔFwms分为2组，第1组为ΔFwms1=-0.004～+0.003 mm，第2组为ΔFwms2=-0.014～-0.007 mm；将内沟道直径尺寸偏差ΔFs也分为2组，第1组为ΔFs1=-0.01～-0.02 mm，第2组为ΔFs2=-0.02～-0.03 mm。

将外沟道与钢球分别按其直径尺寸偏差进行选配，保证钢球组平均内径尺寸偏差在要求范围内。第1组钢球组平均内径尺寸偏差的外组件与第1组内沟道直径尺寸偏差的内圈进行合套；第2组钢球组平均内径尺寸偏差的外组件与第2组内沟道直径尺寸偏差的内圈进行合套，其轴承径向游隙可满足0.006～0.023 mm的要求，从而实现了2个组别的分组互换合套。

依此方法，制定出基本组游隙深沟球轴承分组互换合套质量控制标准，见表1。

表1 深沟球轴承分组互换合套质量控制标准 mm

2.1.2 角接触球轴承分组或全互换合套质量控制标准制定方法

角接触球轴承径向游隙小于0.05 mm的分组互换合套质量控制标准制定办法同上(深沟球轴承的方法)。

这里对角接触球轴承径向游隙大于或等于0.05 mm的全互换合套质量控制标准制定办法进行举例说明。以7310B轴承为例，其基本组径向游隙为0.330～0.380 mm，公差为0.05 mm。公差值较大，具备将游隙公差分配到内、外沟道及钢球直径尺寸上的条件，因此，采用全互换合套工艺。

将0.025 mm公差分配到外沟道直径尺寸上，将0.02 mm公差分配到内沟道直径尺寸上，将0.005 mm公差分配到钢球直径尺寸上，依此确定出外沟道直径尺寸偏差为+0.165～+0.190 mm，内沟道直径尺寸偏差为-0.185～-0.165 mm，钢球直径尺寸偏差为0～-0.002 5 mm。

依此方法，制定角接触球轴承全互换合套质量控制标准，见表2。

表2 游隙≥0.05 mm角接触球轴承全互换合套质量控制标准 mm

2.2 改进的加工工艺

2.2.1 两端面互为基准进行加工及装配

减小套圈宽度偏差及变动量，要求套圈D≤150 mm时，ΔBs(ΔCs)=-0.025 ～0 mm，VBs(VCs)≤0.005 mm；D>150 mm时，ΔBs(ΔCs)=-0.04～0 mm，VBs(VCs)≤0.007 mm。这样可以实现两端面互为基准定位加工，取消工艺标记。工序间加工时无需考虑基准面问题，装配时不需要再翻转套圈，方便产品加工及合套。

2.2.2 压缩车工留量

依据现有的工艺分布特点，为确保内、外沟道实现直接上线磨削，对车工件沟道留量(径向)进行控制。当套圈D≤150 mm时，车工留量为0.3～0.4 mm；当D>150 mm时，车工留量为0.5～0.6 mm。

2.2.3 重新制定磨加工与装配工艺文件

依据分组互换或全互换合套质量控制标准要求，重新制定磨加工及装配工艺文件，并严格贯彻执行，保证产品下线一次交检合格率达98%以上。

2.3 改进检测方法

(1)原D912，D913等外径测量仪检测内沟道尺寸，测值不准确，改进后采用D022，D023等专用测量仪。

(2)取消使用轴承内、外圈配套仪DP902A，用D013，D014，D022，D023等专用仪器替代，提高检测精度。

2.4 改进质量控制方法

实行分组互换或全互换合套后，将取消原轴承装配前的沟道检测与分组工序，因此，可将原检测、分组人员增加到加工过程检测人员中，从事对沟道细磨过程产品全检、分选及标识工作，实现过程质量控制前移，确保进入装配间产品均为合格品。

3 改进效果

以6310轴承为例，依照深沟球轴承分组互换合套质量控制标准，加工出套圈，根据外沟道直径尺寸偏差，选择钢球直径尺寸，进入装配间后，将外沟道与钢球分别按其直径尺寸偏差进行选配。轴承钢球组平均内径尺寸偏差满足第1组或第2组要求，将第1组钢球组平均内径尺寸偏差外组件与第1组内沟道直径尺寸偏差内圈进行合套；将第2组钢球组平均内径尺寸偏差外组件与第2组内沟道直径尺寸偏差内圈进行合套，其理论游隙值与实测游隙值见表3。

表3 6310轴承理论游隙值与实测游隙值对比 μm

由表3可知，游隙实测值在标准要求的范围内(0.006～0.023 mm)，表明深沟球轴承分组互换合套工艺是可行的。

以7310B轴承为例，按角接触球轴承全互换质量控制标准，加工出批量套圈，选择符合标准要求(尺寸偏差)的钢球，进入装配间后，内、外圈与钢球任意组合进行装配，其理论游隙值与实测游隙值见表4。

表4 7310B轴承理论游隙值与实测游隙值对比 μm

由表4可知，游隙实测值在标准要求的范围内(0.330～0.380 mm)，表明角接触球轴承全互换合套工艺是可行的。

改进后的深沟球轴承与角接触球轴承装配工艺实现了分组互换或全互换合套，深沟球轴承和径向游隙小于0.05 mm的角接触球轴承实现分组互换合套且分组数不超过3组；径向游隙大于或者等于0.05 mm的角接触球轴承实现全互换合套。

4 结束语

深沟球轴承与角接触球轴承实现分组或全互换合套后，取消了轴承装配前的沟道检测与分组工序，将原装配前检查前移至过程间，实现了过程质量控制前移；套圈及成品轴承质量特性值离散度大幅度减小，返修品大幅减少,为球轴承装配自动化奠定了基础。