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        微型軸承冠形保持架壓球窩模具改進設計

        2017-07-25 00:48:34高飛宗曉明權(quán)超健陳懷剛
        軸承 2017年2期
        關(guān)鍵詞:凹模保持架鋼球

        高飛,宗曉明,權(quán)超健,陳懷剛

        (1.洛陽軸研科技股份有限公司,河南 洛陽 471039;2.河南省高性能軸承技術(shù)重點實驗室,河南 洛陽 471039;3.滾動軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,河南 洛陽 471039)

        1 沖壓冠形保持架加工難點

        微型深溝球軸承常用沖壓保持架有浪形和冠形2種。前者結(jié)構(gòu)牢固,工藝成熟;后者結(jié)構(gòu)簡單緊湊,節(jié)約材料,生產(chǎn)工序少,裝配方便,變形小,容易清洗,有利于改善軸承旋轉(zhuǎn)靈活性等動態(tài)性能指標[1-2],較浪形保持架更具優(yōu)勢。

        微型軸承冠形保持架外徑尺寸僅2~8 mm,生產(chǎn)工藝流程如圖1所示:下料→成形、切底→壓球窩,在生產(chǎn)中難度最大的是壓球窩工序[3]。目前冠形保持架壓球窩工序多采用簡易模具,生產(chǎn)效率低,產(chǎn)品一致性差,且球窩均勻性差,經(jīng)常出現(xiàn)因球窩質(zhì)量影響軸承旋轉(zhuǎn)靈活性的問題[3-4],成為加工的技術(shù)難題。

        圖1 微型軸承冠形保持架加工工藝Fig.1 Stamped crown cage of miniature bearing

        2 改進前壓球窩方法及問題分析

        2.1 工作原理

        改進前壓球窩模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。工作時,將工件放入凹模中,通過限位柱調(diào)整工件的高度,緊固圈通過螺釘壓緊左右凹模,使其成為一體,然后手工放入鋼球。為防止鋼球掉落,在鋼球上涂抹黃油,使其粘在工件上,然后錘擊凸模,使其向下運動,在凸模斜坡的作用下,鋼球向四周擴展,完成壓球窩工序;最后松開螺釘,分開左右凹模,取出工件。

        1—底座;2—螺釘;3—凹模;4—緊固套;5—限位柱;6—鋼球;7—凸模;8—保持架;9—內(nèi)六角螺釘

        2.2 存在的問題分析

        采用改進前壓球窩裝置加工的保持架容易出現(xiàn)缺陷,典型缺陷如圖3所示,球窩出現(xiàn)明顯偏移,左、右側(cè)受力不均,不同球窩存在深淺差異,產(chǎn)品一致性差,成品率僅50%左右,且每次壓球窩都需要拆卸一次模具,生產(chǎn)效率低。

        圖3 模具改進前保持架壓球窩缺陷

        從壓窩工序的凹模精度、導向裝置、填球方式、壓窩時鋼球運動軌跡4個主要影響因素進行分析。

        1)凹模精度。為了保證壓球窩后保持架能順利脫模,凹模采用了左右組合結(jié)構(gòu),受結(jié)構(gòu)及加工方式的影響,凹模圓度及等分精度不高;加工過程中壓窩鋼球會對凹模產(chǎn)生周向力,使其向外擴張,對凹模等分精度造成影響。

        2)導向裝置。無導向裝置,凸模向下運動進行壓球窩時可能產(chǎn)生偏斜,造成壓窩鋼球受力不均,從而產(chǎn)生壓窩深度差異。

        3) 填球方式。手工填球,為了保證鋼球不掉落,采用涂抹黃油粘結(jié)方式,手工操作一致性差。

        4)壓窩鋼球運動軌跡。壓球窩過程中,鋼球自由運動,無導向裝置,容易出現(xiàn)壓窩不均現(xiàn)象。

        3 改進方法

        經(jīng)分析,原壓窩裝置結(jié)構(gòu)不合理是造成保持架產(chǎn)生缺陷的根本原因,因此通過改進模具結(jié)構(gòu)來解決存在的問題。

        1)將凹模結(jié)構(gòu)由左右分模改為上下分模,提高凹模的圓度和等分精度。

        2)增加導向裝置,由標準模座導向,尺寸精度高。

        3)壓窩鋼球置入鋼球?qū)Ъ苤?,避免人工填球,提高鋼球運動導向精度。

        改進后模具結(jié)構(gòu)如圖4所示,其工作原理為:將工件放入凹模中,上模向下運動,壓料筒首先將工件壓緊,上半凹模與下半凹模接觸,形成完整的凹模;整體凹模結(jié)構(gòu)隨上模下降,鋼球在心柱斜坡的作用下,沿鋼球?qū)Ъ芟蛩闹軘U張,壓入凹模內(nèi),完成壓球窩工序;上模上升,鋼球在頂桿與環(huán)形拉簧的作用下復位,取出工件。

        1,8—彈簧;2—下半凹模;3—頂桿;4—鋼球;5—頂桿導架;6—壓料筒 ;7—上半凹模;9—上模座;10—工件;11—鋼球?qū)Ъ埽?2—心柱;13—環(huán)形拉簧;14—導柱;15—限位環(huán);16—下模座

        其中,鋼球?qū)Ъ艿那蚩茁源笥阡撉蛑睆?,對鋼球起定位作用;在鋼球?qū)Ъ艿那蚩?、頂桿及心柱側(cè)面的共同作用下,使鋼球僅能沿頂桿方向運動;工作前,鋼球在頂桿、球孔的作用下壓緊在心柱的錐面上。

        4 改進效果

        采用新型壓窩裝置進行生產(chǎn),球窩等分精度與均勻性均大幅提高,成品率從50%提升到95%,生產(chǎn)效率提高了3倍。

        采用新結(jié)構(gòu)模具生產(chǎn)的冠形保持架如圖5所示,球窩形貌均勻,左右對稱,各個球窩的底幅高度差與等分性獲得大幅提高,裝入軸承后旋轉(zhuǎn)性能良好。

        圖5 采用改進后模具生產(chǎn)的冠形保持架放大圖

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