§8-5 保持架铆接

深沟球轴承的保持架是使钢球之间保持均匀间隔，在轴承转动过程中，随钢球而旋转，同时钢球在保持架的兜孔内自转。保持架与钢球表面之间有复杂的运动，产生摩擦力，又有离心力、圆周切向力等其他各方向的作用力，所以保持架在轴承中是重要的零件，同时受有各种作用力。深沟球轴承多为两半保持架，用铆钉或其他方法铆接在一起，铆接质量关系到轴承寿命。

一、保持架的型式

深沟球轴承保持架的常用型式：

1.带铆钉孔浪形保持架

见图8-18a)，带铆钉孔浪形保持架的用量很大，为低碳钢板冲压成形，两半浪形保持架相对安装，铆接而成一体。浪形低碳钢保持架可以自动冲压，效率高，能满足深沟球轴承的需求量。

2.带爪的浪形保持架

小型深沟球轴承，如6001、6200、6201、6003、60/28等，承受载荷较小。又因体积尺寸小，空间紧凑，采用铆钉铆接保持架较困难，并且强度低，这种轴承保持架一般采用带爪的浪形保持架，见图8-18b)。保持架用铜料冲压，也有钢板冲压。

3.实体保持架

见图8-18c)，实体保持架多用于高速转动或受力较大的场合，由两件车制实体半保持架，经铆钉铆接为一体。这种保持架成本较高，所用材料一般为铜合金、铝合金等，车制过程工艺也较复杂，目前很难实现加工自动化。

4.工程塑料保持架

见图8-18d)，工程塑料保持架目前也大量使用，装配时这种保持架组装很方便，把钢球均匀分布后，直接将保持架从轴承一侧扣入即可，能够避免因浪形保持架铆接质量不合格引起的返工。保持架材料为聚酰胺66或加入玻璃纤维增强，由于塑料保持架具有柔性，且由于故障等原因高温熔化后还可起到润滑等作用，不至于将轴承卡死，用于粉尘多等条件恶劣场合，但保持架强度相对钢保持架较弱。

二、带铆钉孔浪形保持架的铆接

1.半保持架装铆钉

当铆钉直径在1.2mm以下时，可采用机器自动装钉，目前多使用自动式装铆钉机。其装钉过程是：首先将干净的半保持架逐个摆放在装钉盘中直至放满为止，再放上压盘，一同放入装铆钉机的振动斗中。振动斗以40~50mm的振幅、约100次/min的频率开始振动，振动的目的是将铆钉高高抛起，然后落下。同时，将压缩空气吹入振动斗中，目的是给抛起的铆钉以导向和悬浮作用。由于有钉帽和钉杆，在压缩空气的吹动下，铆钉会像降落伞那样，小头朝下坠落。这样，在数分钟的抛洒、导引和振动作用下，铆钉会落入保持架的大部分铆钉孔中，装入率一般在90%左右。半保持架个别孔未装入铆钉的可以用手工补装，较多时返工。机器自动装钉的特点是效率较高，而成功率不太高。另外，要注意压缩空气中的水分，装钉后的保持架需立即铆接、清洗，防止生锈，否则进行防锈处理。

当铆钉直径大于1.5mm时，采用手工装钉的方法较多。手工装钉时，使用专门的装钉镊子，逐个镊着铆钉帽，将铆钉杆插人保持架的铆钉孔中。装好铆钉的保持架，要叠高摆放整齐，但高度不能太高。

2.铆接操作

铆接操作一般由3~5人为一组，在压力机上进行。一个人操作压力机进行压铆，2~4人作辅助摆放保持架、装铆钉等操作。

铆接前，先将装足钢球的轴承，用钎子拨球，使其均匀分布，然后放在下半保持器上，再放上带铆钉的上半保持架。拨球用钎子以竹制或塑料为宜，钢钎子会造成钢球表面划伤。

铆接时，先将装配模具的下模放在装好铆钉的轴承上，在工作台上将轴承及模具平移到台边，迅速翻转180°，再扣上装配模具上模，然后置于压力机工作台中央，脚踏控制器，压力机冲头下行压合模具，完成保持架铆接工作。

3.保持架铆接模具

浪形保持架铆接模具见图8-19。铆接模具关键的部分是上、下两个凹模，凹模相关的主要尺寸要同保持架结构尺寸一致，其外形尺寸又必须避开套圈挡边的内、外径，以免发生干涉。浪形保持架的主要尺寸见图8-20，下面重点介绍一下保持架铆接模具的凹模主要尺寸(见图8-21)。

1)凹模外径DM1 DM1=D1-(0.5~1.5)式中D1—轴承外圈内径尺寸。

2)凹模内径DM2 DM2=d1+(0.5~1.5)式中d1——轴承内圈外径尺寸。

3)保持架凹模兜孔中心直径dM dM=dbc 式中dbc——保持架兜孔中心直径。

4)凹模相邻兜孔中心距CM CM=Cb 式中C——保持架相邻兜孔中心距，相邻铆钉孔中心距。

5)凹模兜窝半径RM RM=Rb+S+Δ+(0.1~0.5)式中Rb——保持架兜窝半径；

S——保持架材料钢板厚度；

△——保持架球兜半径R的公差；

0.1~0.5——考虑的间隙。

6)凹模兜窝深度KM KM=Kb+S+Δ'+(0.5~1.0) 式中Kb——保持架球窝深度；

4.铆接质量要求

铆接是深沟球轴承装配过程中的关键工序，保持架铆接质量的好坏直接影响轴承各项旋转精度、动态质量和轴承的寿命。

轴承保持架的铆接质量，必须达到如下要求：

(1)全部钢球在每个保持架兜孔内自由转动；

(2)保持架及钢球能灵活进行旋转，无骤停现象；

(3)保持架运动中与套圈的挡边表面不产生摩擦，并保持转动平稳；

(4)保持架表面外观无卡压、碰伤印痕；

(5)铆钉帽铆合形状正确，铆合接触紧密，无松动现象。

为了控制铆接质量，必须从三个方面严格检査：首先是装配模具的精度，其次是铆接的操作技术以及保持架的质量状态。每批或每班的生产前，必须做好铆接质量的首件验证工作。做首件时，可以不用轴承套圈，只用两半保持架，把钢球放在兜孔中，用铆钉进行铆接。对试铆件进行检查，查其钢球在每个兜孔中的灵活性、径向窜动量、铆接的松紧程度、保持架的直径变动量、是否变形、各铆钉头的形状、尺寸是否合格等等，首件确认合格后，方可大批量进行铆接。

铆接后，铆钉头允许尺寸偏差的数值见表8-5，可作为判别铆接质量的依据。

5.保持架兜孔与钢球的关系

浪形保持架铆接后，钢球与兜孔之间要有一定活动间隙量，否则达不到轴承的旋转灵活性要求，因此在设计保持架时，要考虑到这一尺寸关系。而在铆接过程中，使用的铆接模具不能破坏保持架与钢球的这种间隙量。因此，有必要了解浪形保持架有关各部分尺寸与钢球尺寸的关系，以及铆接模具的凹模与保持架的尺寸关系。表8-6是部分型号轴承保持架兜孔与钢球的参数，供参考。

钢球在保持架兜孔内的活动量，由冲压保持架的加工质量给予保证，其中一项重要指标，就是规定保持架径向窜动量值，该值的大小决定钢球自由活动灵活性和保持架是否正常工作。图8-22是兜孔与钢球的相互位置关系的示意图。

6.铆接中常出现的质量问题

铆钉杆铆接后的一头要与原铆钉头形状一样或接近一样，应是圆滑曲线形成半球体或球冠。但在实际生产中，往往出现铆钉头部形状偏差和缺陷，常见的问题见图8-23。

保持架铆接过程中常出现的缺陷，见图8-24。缺陷产生的原因，主要是铆接模具的尺寸精度严重超差，以及压力机压力过大，铆接时破坏了保持架的形状，从而导致钢球在保持架兜孔内不能自由活动。

图8-24a)，两半保持架的兜孔中心直径一个偏小，一个中心直径偏大。

图8-24b)，两半保持架的中心直径都偏大、外移，使兜孔内侧磨损加大。

图8-24c)，两半保持架的中心直径都偏小、内移，兜孔外侧磨损严重。

图8-24d)，保持架的中心直径合格、但是兜孔深度Kb小，产生夹球现象，特别是2Kb< Dw时夹球严重。

图8-24e)，保持架的兜孔半径Rb偏小，而测量Kb又合格，在保持架兜孔内、外侧处接触钢球，影响其回转灵活性。

三、带爪浪形保持架的铆接

1.铆接操作

铆接操作一般由4~5人为一组，在压力机上进行。一人操作压力机，其余者摆放轴承与保持架，用钎子拨开钢球，把轴承放在带爪保持架上，然后放上无爪的半保持架，连同轴承一起放在铆接模具上，保持架的爪要朝上。通过引导柱对正位置放铆接模具上模，将模具移至压力机平台中部，脚踏控制器，压力机冲头下降，由上模具的作用完成使爪弯倒并压平的动作，包住保持架。

如大批量生产，可以改装成自动铆合，由于无铆钉省掉了不少工序，便于实现装保持架、分球、弯爪三个工序的自动连线。

2.铆接模具

带爪浪形保持架的铆接模具结构与带铆钉孔的保持架铆接模具结构外形相似，见图8-25，图中所示为其中的弯曲模具。铆接模具的结构尺寸与轴承内外圈尺寸的关系如下：模具外径小于轴承的外圈内径，模具内径大于轴承的内圈外径，这样才会使模具进入轴承内、外圈之间，避免了车加工外圈内径尺寸小等尺寸干涉，从而造成模具无法铆接现象。

保持架的弯爪过程一般分为弯曲与压平两个步骤，铆接模具有弯曲模和压平模。弯曲模的上模端面为半圆弧形，将带爪的保持架爪朝上放入下模具上，弯曲上模下降，依靠弧面将爪弯倒，而不折断。压平模的上模端面为平面，可将保持架爪压平、压紧。

铆接后要求保持架的爪要压平、包住，爪的中心对称于轴承中心，保持架不错位，不发生歪斜或夹球等缺陷，保持架与套圈不产生摩擦。

四、实体保持架的铆接

深沟球轴承采用实体保持架时，一般采用长铆钉铆接两半保持架。长铆钉与短铆钉外形相似，杆部尺寸较长，铆钉头高度低。铆接长铆钉时，由于受保持架孔等分差及铆钉孔倾斜度的影响，不能像铆接冲压保持架那样采用一次成形的方法，将一套轴承中铆钉全部铆完，而必须使用电铆机将每个铆钉逐个铆接。铆接长铆钉的模具由上、下冲头组成。上冲头是工作冲头，承受铆接时的高温和高压，采用高速钢或硬质合金等材料来制造。下冲头为支承冲头，要求具有导电性，与铆钉头接触应良好，采用优质低碳钢或黄铜来制造。电铆时，上冲头安装在电铆机气缸下的夹具内，下冲头安装在电铆机的工作台上，与上冲头位置对应。铆接时，铆钉杆在上，上、下冲头对准一个铆钉，接通电流，铆钉杆的上端被加热到适当温度，然后上冲头落下，形成铆钉头，保持架即被铆紧。

深沟球轴承使用的实体保持架，一般也由两片组成，两半保持架作为一个整体一起加工。特别是球兜孔和铆钉孔一定要同时加工，才能保证质量。当两片保持架加工完成后，在成套保持架的内径或外径处划配套线，用绳丝将其捆扎在一起，以便在一起装配且各孔不错位。在轴承装配时，先要找到配套线位置，并装上一个铆钉作为标记，以便使两片保持架的位置得到保证，只有这样，才能保证轴承的旋转灵活性及外观质量等要求。

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下期预告：第8章 深沟球轴承的装配(4)

（来源：《轴承装配工艺》）