圆柱滚子轴承圆头支柱保持架铆合工艺

魏丽芬

(瓦房店轴承股份有限公司，辽宁 瓦房店 116300)

NUP2218F2-Z/C9S2YAD圆柱滚子轴承是为某重型机械厂研制的新产品，用来替代进口重载、耐高温圆柱滚子轴承，轴承结构较复杂，设计要求特殊，加工难度大，其中保持架铆合工艺是该产品装配过程中难度最大的环节。

1 同类型保持架装配工艺对比

中小型圆柱滚子轴承常用保持架结构有尼龙保持架、铜保持架、球墨铸铁方头支柱组合保持架、冲压保持架等。尼龙保持架和冲压保持架不需要铆合；铜保持架需在轴承合套后采用电铆工艺实现保持架组件的铆合；球墨铸铁组合保持架通常由2个保持架盖和十几个方头支柱组成，生产时已将一个保持架盖和所有的方头支柱铆合在一起组成了保持架座，在与滚子合套后需用专用铆合模具将保持架盖和座铆合在一起。

NUP2218F2-Z/C9S2YAD圆柱滚子轴承保持架结构比较特殊，由2个40#钢制挡圈(保持架盖)、8个20#钢制圆头支柱及8个石墨支柱散件构成。在轴承装配时必须先将1个保持架盖和8个圆头支柱铆合，由于保持架盖和圆头支柱无法像方头支柱保持架一样靠支柱头与保持架盖上对应方孔的配合来相互定位,圆头支柱与保持架盖圆孔配合时的轻微转动即会造成支柱的两侧面与滚子的外圆柱面不同心，导致轴承装配后产生夹滚子现象，因此铆合难度大。不仅如此，设计要求磨平保持架铆合后凸出于保持架端面的支柱头，使用平面磨床磨削难度很大。这是因为铆合后突出于保持架盖的8个支柱头面积小，而且经铆合冷冲压变形的支柱头平面度较差，直接磨削将导致磁盘吸力不足，磨偏、磨伤保持架盖。为满足产品设计要求，首先必须设计一种能将保持架盖和圆头支柱恰当定位的保持架铆合模，其次要设计出可行的磨平保持架支柱头的工艺。

2 圆头支柱保持架铆合工艺

2.1 工艺过程

根据圆头支柱保持架的结构特点，设计保持架铆合工艺流程为：8个圆头支柱与1个保持盖铆合在一起形成保持架底座→8个石墨支柱一端分别插入保持架盖上的支柱牙槽内→向保持架兜孔内依次装入16个滚子→另一个保持架盖与保持架底座铆合在一起→磨平保持架支柱头。

2.2 铆合原理

保持架圆头支柱的定位是铆合的关键，因此，设计了2次铆合用模具。

2.2.1 第1次铆合

第1次铆合压模结构如图1所示，设计了16个定位支柱，均布镶嵌于底座上，对8个保持架圆头支柱进行轴向旋转定位。铆合保持架底座时，先将8个保持架圆头支柱分别插入压模底座上的8个配合孔内，配合孔与定位支柱是一个同心圆，每隔两等份分布一个孔。圆头支柱在压模定位支柱的限制下自动调心，每个保持架圆头支柱的2个侧面都与相邻的2个定位支柱的外圆柱面保持同心，因此定位支柱限制了保持架圆头支柱在旋转轴方向的位置，保证了铆合后不夹滚子(图2)。

1—底座；2—定心圈；3—定位支柱；4—压盖图1 第1次铆合压模结构示意图

图2 定位支柱限位原理示意图

铆合前加上1个保持架盖，将压盖装入定心圈(高度与轴承内圈相同)，压盖在压力机凸模的作用下沿定心圈向下滑动，当压盖与定心圈上端面接触时，压盖的行程为h1，保持架底座铆合过程结束。

为保证将铆钉头压实，将第1次压模的压盖与定心圈的相对位置设计为h-h1=h2，h为未铆合前露出保持架盖的铆钉头长度；h1为压盖最大行程；h2为铆合后铆钉头长度。

2.2.2 第2次铆合

第2次铆合压模结构如图3所示。将轴承的16个滚动体装入保持架兜孔，依次将石墨支柱插入保持架支柱牙槽，加上另一个保持架盖，装上轴承内圈，然后把压盖放入轴承内圈的内孔中，压盖在压力机凸模的作用下沿轴承内孔向下滑动。当压盖接触到内圈端面时第2次铆合过程结束，完成保持架的铆合。

1—压模底座；2—定心圈；3—滚动体；4—内圈；5—保持架盖；6—圆头支柱图3 第2次铆合压模结构示意图

3 保持架支柱头磨平工艺

经过铆合后的保持架铆钉头凸出于两端面，如果直接用卧式平面磨床磨平铆钉头，由于保持架放在磁盘上后，整个圆周只有8个铆钉头与之接触，会因吸力不足而无法固定。因此，设计了一种既能固定保持架又能牢牢吸附在磁盘上的一组辅助工装，如图4所示。

图4 固定座固定保持架示意图

保持架支柱头磨加工工艺流程为：保持架铆钉头对应固定座的环形槽平放在固定座上→固定座紧靠并放置在磁盘上→磨保持架基准面的铆钉头→保持架基准面向下放置在磁盘上→磨保持架非基准面铆钉头。

4 结束语

经过工艺验证，铆合后的NUP2218F2-Z/C9S2YAD轴承回转灵活，完全满足了设计要求。磨平保持架支柱头工艺解决了平面磨床无法固定铆钉头的技术难题。铆合模经济实用，铆合效率高，可以为同类型轴承的装配提供借鉴。