双半内圈轴承卡圈的冲压工艺改进

邱红明，李萍，李爱民

(1.贵州天马虹山轴承有限公司，贵州 安顺 561018；2.空军驻安顺地区军事代表室，贵州 安顺 561000)

1 概述

某型号双半内圈三点角接触球轴承结构如图1所示，双半内圈(图2)通过卡圈(图3)相连接，卡圈材料为65Mn，要求热处理且表面镀锌。该卡圈厚度较薄，如采用棒料车削加工，一是加工效率较低，无法批量生产；二是卡圈A处不易清根，装配时卡圈落不到内圈的槽底，凸出内径面，使轴承内径尺寸变小，影响用户的装配使用。为解决上述不足，提高零件的加工质量和生产效率，采用冲压工艺加工卡圈。

1—外圈；2—钢球；3—保持架；4—内圈；5—卡圈

图2 双半内圈

2 工艺过程及改进

卡圈冲压加工的工艺过程为(图4)：剪料→切料→冲孔→弯边→磨高度→成形→卷圆→热处理→镀锌→成检、包装。

图3 卡圈

2.1 下料尺寸计算

卡圈圆周方向的展开长度L长(卷圆)按铰链卷圆的展开公式进行计算[1](图5)

(1)

式中：K为中性层位置系数(因为R/t>2.2，故K为0.5)；R为弯曲内半径；t为材料厚度；α为弯曲中心角。

卡圈宽度方向的展开长度L宽(弯边)按无圆角半径的弯曲(r≤0.5t)进行计算[2](图5)

L宽=L1+2L2+0.6t。

(2)

2.2 剪料和切料

将0.4 mm厚的弹簧钢带按下料计算的尺寸L长加上两倍搭边量后，用剪板机剪成宽77 mm的小条，然后用切料模具冲成L长×L宽(具体计算省略)的料条。

2.3 弯边工序的改进

弯边模以冲孔工序加工的2个Φ2孔定位进行弯边成形，以保证工件两边高度的一致性。由于该零件弯边尺寸精度要求较高，且高度较低，弯边高度尺寸不易控制，为了保证成形后两弯边高度尺寸(L2)精度，在弯边工序后成形工序前增加磨高度工序。

图4 卡圈冲压加工的工艺过程

图5 卡圈展开长度计算图

2.4 卷圆定位模和凹模的改进

卡圈卷圆模具结构如图6所示，其工作原理为：先把经过成形加工的待加工件放在卷圆定位模上，再放上芯棒进行卷圆，加工完成后把芯棒移开，取出卡圈，完成一次卷圆加工。

1—模柄；2—凹模；3—芯棒；4—定位模；5—下模座

卷圆定位模和凹模由GCr15钢制成，淬火硬度为58～61 HRC，受零件结构的影响，壁厚较薄(厚度为3.2 mm)，特别是定位模尖点B处强度较低(图7、图8)。原卷圆定位模在加工中B处常常会因为强度低而崩刃报废，使用寿命较低。为了提高模具的使用寿命，对卷圆定位模和凹模进行改进，由原来的单排模(图7)改为多排模(图8)，定位模和凹模只要有一排损坏，就可以换到另一排继续加工，使模具的使用寿命提高，成本降低。

图7 改进前的卡圈卷圆定位模

图8 改进后的卡圈卷圆定位模

2.5 控制变形

卷圆工序完成后，在运输过程中及热处理时卡圈容易产生变形。因此，设计了专用芯棒，把卡圈穿入芯棒中，两端用螺母轻轻拧紧，有效预防了卡圈在上述过程中的变形，保证了卡圈最终的加工质量。

3 结束语

采用冲压工艺加工卡圈和对卷圆模具进行改进后，不但使卡圈的加工质量完全达到了产品设计要求，而且模具的使用寿命也大大提高，经用户装机使用，取得了满意的效果，现已在多个型号中推广使用。