替代压印的自带锁点保持架

刘 刚

（上海特安一凯轴承有限公司，上海 201202）

1 保持架压印的原理和缺点

1.1 压印原理

某种圆柱滚子轴承整体孔金属实体保持架的兜孔为平直面，保持架由套圈外内径或内外径引导旋转。由于兜孔为平直面，滚子在直径方向没有限制，当外圈或内圈拿掉后，滚子会从保持架中掉出。为了防止这种情况发生，轴承装配时会在保持架非引导面兜孔的边沿处压出锁点，将滚子、保持架和单个套圈组合为一个整体。其中，内圈、保持架和滚子组成的整体为内组件；外圈、保持架和滚子组成的整体为外组件。

锁点由专用的压印机压出，图1为一种应用于内组件的简易压印机。压力机垂直作用在凸模上，凸模的尖角压入兜孔处外径面，迫使兜孔产生塑性变形凸出兜孔内壁形成锁点，从而锁紧滚子。图2是压印后锁点的剖视图。

图1 保持架压印机

图2 压印后锁点的剖视图

1.2 压印的缺点

对保持架进行压印虽然解决了轴承的散套问题，但此方法存在以下缺点：

（1）轴承装配时增加压印工序，增加了工作量，降低了工作效率。

（2）不同的轴承型号需要更换不同尺寸的凸模，增加了成本。现用压印机工作效率低，凸模每次只能压一个兜孔的锁点。

（3）保持架兜孔梁宽的公差较大时，会引起定位偏差。使凸模的中心与兜孔的中心不重合，兜孔两侧锁点的塑性变形量大小不均，容易导致兜孔单侧锁点劈开、脱落，致使保持架报废。

（4）当保持架的壁厚、兜孔尺寸有较大变化时，即使凸模下压的行程相同，塑性变形的大小也会不同。变形量小时不易锁住滚子，变形量大时锁点可能会劈开、脱落。

（5）压印对保持架材料的塑性要求较高。经验证明，铸造铜合金相对于挤制铜合金更容易出现锁点劈开、脱落。

（6）锁点凸出兜孔内壁的高度和锁点自身大小有限，仅能阻止滚子脱出保持架，而无法控制滚子的下垂量。轴承在安装使用时，滚子下垂量较大会使单个套圈轴向不易进入组件内部，对安装造成不便。

（7）有些塑性变形较大的锁点，空隙的边沿产生微小的裂纹。虽然在压印时没有脱落，但在轴承工作中受到振动后有可能脱落，对轴承的使用寿命形成隐患。

2 自带锁点保持架

2.1 结构

自带锁点保持架结构有内、外引导2种，如图3～图6所示。锁点在保持架制造过程中已经加工完成。自带锁点保持架很好地解决了上述保持架压印的缺点，且可以控制组件的滚子下垂量。

图3 内引导自带锁点保持架

图6 外引导自带锁点保持架兜孔局部立体图

图中，ΔC为兜孔直径尺寸，mm；H为锁口尺寸，mm；n为锁点厚度尺寸，mm；h为锁点距引导直径的高度尺寸，mm；Fw为滚子与锁点接触时的滚子内复圆直径，mm；Ew为滚子与锁点接触时的滚子外复圆直径，mm；b为锁点宽度，mm；R为圆弧槽的曲率，mm。

图4 内引导自带锁点保持架兜孔局部立体图

图5 外引导自带锁点保持架

2.2 设计要点

自带锁点保持架设计时应注意以下4点：

（1）锁口尺寸H的选择。H太小，易擦伤滚子或难以装入滚子；H太大，安装轴承时加热内组件，兜孔产生热膨胀，滚子易掉出锁口。应对锁口尺寸H进行热膨胀的校核计算。

（2）锁点厚度尺寸n和锁点宽度b的选择。滚子要从锁点处压入保持架，因此n和b应尽量小，否则滚子难以压入。n若太大可在非引导直径一侧的锁点上加工斜面，以减小n。当滚子较长时可增加一列锁点。

（3）锁点距引导直径的高度h的选择。轴承工作时，锁点应脱离滚子，避免磨损锁点。以内组件为例：由于引导间隙ε的存在，当内组件竖直悬垂时，保持架中心会向下偏移0.5ε的移动量。若滚子内复圆Fw与内滚道di之间的间隙小于引导间隙ε时，滚子会与锁点接触。因此，在设计时应注意控制h的数值，使Fw-di＞δmax。同理，外引导保持架在设计时应使De-Ew＞δmax。

（4）圆弧槽曲率半径R的选择。圆弧槽越深对保持架横梁的强度影响越大，因此应在不影响保持架加工可行性的前提下，选择大的曲率半径，以尽量减小圆弧槽的深度，但梁宽较薄的保持架不适用此结构。

2.3 装配

自带锁点保持架轴承的装配十分简单。外组件装配时，将保持架放入外圈，再把滚子从保持架内径轻轻压入外滚道，外组件即装配完成；内组件装配时，将内圈放入保持架，再把滚子从保持架外径轻轻压入内滚道，内组件即装配完成。

2.4 优点

自带锁点保持架相对于保持架压印有以下优点：

（1）锁口尺寸H不受保持架梁宽、壁厚和兜孔直径尺寸变化的影响。

（2）对保持架材料的塑性要求不高，铸造铜合金保持架、钢保持架均可应用。

（3）调整锁点距引导直径的高度尺寸h，可以控制内组件滚子外复圆Ew（或外组件滚子内复圆Fw）的直径，从而控制滚子的下垂量。

（4）保持架成品已加工好锁点，装配无需压印，节省了成本，提高了工作效率。

3 保持架加工工艺特点

自带锁点保持架在加工兜孔时，需要增加铣削工序。兜孔的加工流程为：钻工艺孔→拉削兜孔→铣圆弧槽→铣锁点斜面。

保持架兜孔加工中应注意以下3点：

（1）在拉刀上应预先加工出与锁点大小和位置相对应的凹槽。拉孔后，兜孔内壁上留下径向长条状凸台。

（2）使用立铣刀将高度为h的凸台铣掉，余下的部位即为锁点主体。

（3）外引导保持架的锁点在内侧，立铣刀可直接从外径方向伸入兜孔铣圆弧槽。而内引导保持架的锁点在外侧，铣圆弧槽相对困难，一般采用2种加工方法。一种方法是立铣刀从被加工兜孔对面的兜孔进刀，加工方法如图7所示。采用此方法时需要将立铣刀的刀柄加长，同时减小刀柄的直径，使其小于刀头直径，这样在加工时刀柄就不会与被加工兜孔对面兜孔的锁点产生干涉，此种方法适合较小尺寸的保持架。第2种方法是反向加工，从保持架内径方向加工。这种方法适合较大尺寸的保持架，内部要有足够的空间。

图7 兜孔加工示意图

4 结束语

自带锁点保持架免除了装配时的压印工序，提高了工作效率；对滚子的锁紧更加牢固，避免了加热安装时掉滚子的可能；控制了组件的滚子下垂量，便于轴承的安装。目前，该类型保持架已经应用在多个型号圆柱滚子轴承上，使用效果良好。