特大型推力球轴承保持架锁点成形模的设计

张德颖，杨世谊，张亚辉，杨俊生，敖正红

(洛阳轴研科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

推力球轴承由轴圈、座圈和保持架组件组成，用于承受轴向载荷、转速较低的机械设备中。推力球轴承保持架组件主要依靠外力在保持架端面兜孔周向压印出对称锁点将钢球锁住，通常采用四点锁紧[1]，主要用于限制钢球的轴向位移。由于冲压锁点的质量原因，安装使用过程中常出现钢球与保持架相互摩擦而产生噪声、异响及保持架兜孔锁点压印处掉块等问题，直接影响轴承的可靠性和使用寿命[2]。为此设计了一种特大型推力球轴承保持架锁点成形模，采用逐个锁紧保持架兜孔的方法优化产品结构，改善零件外观，提高产品质量。

1 保持架锁点成形模结构

设计的特大型推力球轴承保持架锁点成形模结构如图1所示，主要由冲压装置、导向装置和支承垫环3部分组成。

1—压力机上压板；2—冲压装置；3—导向装置；4—保持架；5—钢球；6—支承垫环；7—压力机支承板

1.1 冲压装置

由冲压模座和冲压凿头构成的冲压装置为钢质圆筒状结构。冲压凿头为2对在冲压模座直径方向对称的尖牙形突起，在冲压保持架锁口时起压印锁点的作用，具体牙型可依据设计要求制作；冲压凿口由铣床在冲压模座的一端直接铣出。冲压凿头结构如图2所示。

图2 冲压凿头结构示意图

1.2 导向装置

导向装置为聚酰胺材质的圆筒状结构，其外径与冲压模座内径间隙配合，高度略低于冲压模座，内径凸模一端依据钢球的尺寸车制成球面，同时在球面端分布4个对称的凹槽，与冲压凿头配合使用，如图3所示。在液压机上冲压保持架锁口时，冲压凿头在定额压力作用下向下冲压，导向筒仅起导向定位作用，不随冲压凿头向下移动，确保冲压锁点在保持架兜孔周围均布，以保证锁点的位置精度。在冲压过程中，导向装置聚酰胺材质的柔韧性可有效避免其与钢球接触时划伤或压伤钢球。

图3 导向装置与冲压装置配合示意图

1.3 支承垫环

支承垫环采用45#钢，圆筒状结构，其内径尺寸依据保持架兜孔小端直径设计，外径则依据锁点尺寸及保持架冲压周边范围内的承载强度设计，目的是防止保持架在压力机较大的冲压作用下产生过度的翘曲变形。

2 工作过程

先将4个支承垫环周向均布放置在液压机支承板上(若支承板工作面不够大，需要做辅助支承来确保保持架在液压机支承板上处于水平位置)，其中1个支承垫环需要正对液压机上压板的中心位置，然后将已放入钢球的保持架水平放置在支承垫环上。将导向装置放入冲压装置内，并按要求配合好，再将导向装置内径带球面一端放置在保持架兜孔内的钢球上，调整至适当的压力值，启动液压机，即可压印出设计要求的锁点形状(图4)。移动保持架至下一兜孔，调整冲压装置和导向装置进行下一次冲压。

图4 压印锁点示意图

3 应用及效果

以某型号推力球轴承为例，保持架中心径为1 290 mm，兜孔大端直径为76.8 mm，钢球直径为76.2 mm，设计要求锁口压印凿口凸出量为(2.8±0.3) mm，锁点凿口凸出量相互差不大于0.6 mm。经检验，采用此成形模具压印出的多套保持架兜孔锁点的凿口尺寸基本统一，凿口凸出量无超差现象，凸出量相互差全部在合格范围内，并且锁点凿口外观质量较好。

该成形模具压印保持架兜孔锁口可有效预防因冲压凿头的定位精度不高而引起的锁口压印位置偏移、冲压锁点开裂或内表面过于突出等质量问题，确保了钢球在兜孔中的正常灵活转动；冲压模座与冲压凿头的一体化结构可以防止压力过大而使压印太深，引起压印凸起部分与保持架连接强度不足，出现掉块，造成保持架的报废；模具找正、定位操作简单，定位准确、快速，制造成本低。采用该模具锁紧特大型推力球轴承兜孔，加工效率高，人工劳动强度低。