关节轴承外圈装配缺口加工工艺分析

2022-06-07吴玫闫佳山金贺

轴承 2022年1期

关键词：压力机外圈缺口

吴玫，闫佳山，金贺

(中国航发哈尔滨轴承有限公司，哈尔滨 150025)

1 带装配缺口式外圈工艺路线

带装配缺口式外圈结构如图1所示，材料为GCr15轴承钢，装配缺口位于外圈端面，形位公差要求宽松。

图1 带装配缺口式关节轴承外圈结构

GCr15轴承钢硬度达60 HRC以上，在热处理>后加工装配缺口属于硬加工，采用的加工刀具价格高，加工效率低，故应将装配缺口安排在热处理前加工。

为保证缺口的一致性及相关技术指标要求，加工后的外径圆度为0.03 mm，端面平行差为0.04 mm[3]。

确定加工工艺路线为：车成形(除缺口以外所有部位)→加工缺口→去缺口毛刺→热处理。

2 外圈缺口加工方法选择

加工缺口可采用的加工设备为立式铣床或压力机。

缺口过渡处存在不大于1 mm的圆弧，采用立式铣床加工时，需选择直径不大于2 mm的立铣刀。缺口宽度较大，会导致铣削量偏大，要保证铣刀受到较大抗力不折断，进给量不宜过大，加工时间较长，加工效率较低。

冲压产品的质量依靠冲头及压力机保证[2]，冲头寿命一般较长，加工时间较短，且冲床操作简单，加工产品尺寸一致性较好，故采用冲缺口方式。

3 冲压加工工艺

3.1 冲裁力

冲裁力为[4-5]

(二)保护遗迹，叫停一切拆除震前建筑的行为。唐山的历史仅有140年，期间，不仅经历了战火和文革的等人祸的破坏，又经历了具有毁灭性的1976年大地震的天灾。对于唐山，任何一处能够留存到现在的震前建筑都弥足珍贵，尤其是那些承载唐山历史节点、重要时刻的建筑，更显宝贵。要树立“成物不随意可损坏”的思想，尊重历史，停止一切拆除震前建筑物的行为，最大限度保留原貌，让游客能够直接看到历史的本来面目。对那些确需拆迁改造的建筑，一定要先期征询各级文物部门意见，严格把关，建立保护台账，绝不准乱拆、误拆。

P=Ltτ，

(1)

式中：L为冲裁部分周长；t为材料厚度；τ为材料抗剪强度。

由(1)式可得P≈28.0 kN,设备选择时，考虑安全余量，取P0=1.3P=36.4 kN，选择156.8 kN压力机。

3.2 冲头材料

根据外圈材料和冲裁力，冲头材料预选为GCr15轴承钢和SKH-9高速钢。

GCr15轴承钢具有较强的抗塑性变形能力，良好的弹性极限和冲击韧性，可加工性好，成本低，热处理后硬度可达60 HRC以上。

SKH-9钢是一种高性能材料，具有高强度、耐磨、耐冲击的特点，对加工厚型产品有一定的优势，热处理后硬度达63 HRC以上。

3.3 冲头设计

由于加工面为平面，且冲切深度较深，接近产品宽度的一半，为减小冲切力和冲切变形,采用斜刃冲切，冲头结构如图2所示,其主要参数尺寸为

dct=D′+δ，

(2)

(3)

式中：D′为缺口直径；B′为缺口宽度；δ为公差。

图2 冲头结构

由(2)，(3)式取dct=9.7 mm，Bct=7.2 mm。此外，压力机接口安装尺寸D取15 mm，斜刃角β取60°，刃口宽度取0.4 mm。

为保证加工质量，冲头圆柱面粗糙度Ra值小于0.4 μm，冲头两侧平面Ra值小于0.8 μm。为保证缺口圆跳动0.13 mm的形位公差要求，冲头工作圆柱面中心与压力机接口的同轴度应不大于0.03 mm。

3.4 模具设计

冲模结构如图3所示,为保证工件安装方便,零件与冲模为间隙配合,其主要参数尺寸为

Dcm=De+(0.05～0.10)，

(4)

(5)

式中：H为工件高度；De为工件外径。

图3 冲模结构

由(4)，(5)式取Dcm=14.15 mm，Hcm=3 mm。冲模高度Hmz取22 mm，压力机工作台安装尺寸Dmz取70 mm。

4 实际加工效果

经过多批次(每个批次不少于800件)的试验加工，在采用GCr15钢和SKH-9钢的冲头加工缺口时，合格率均在99.5%以上，相关技术指标对比如图4所示，2种材料冲头加工的外圈均满足技术要求。2种材料冲头的寿命见表1，SKH-9钢冲头加工寿命较长，性价比优于GCr15钢。为保证产品质量，采用荧光磁粉探伤方式对缺口进行检测，未发现裂纹，合格率为100%。