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一体式保持架冲压模具优化改进

2019-04-11

张作超　宗晓明
（洛阳轴承研究所有限公司）

　　【摘　要】本文通过对一体式保持架的特点及原冲压模具结构进行分析，找出合格率低的原因，并对模具结构进行优化设计，经生产验证，产品合格率大幅提高，有效提升了加工效率与产品质量。
　　微型深沟球轴承经常采用一体式保持架，相比于分体式保持架，它具有结构简单、变形小、装配方便和容易清洗的优点，可以改善轴承旋转灵活性等动性能指标。
　　一体式保持架一般外形尺寸较小，我公司生产的某型号轴承的一体式保持架外径为6mm，该型号一体式保持架的工艺流程是：下料→成形切底→冲压球窝（见图1），目前，冲压球窝工序采用的冲压模具是多年以前设计的，加工出来的产品存在一致性差的问题，且对比测量后发现球窝均匀性不好，易影响轴承的旋转灵活性。本文通过对原冲压模具及一体式保持架自身特点进行分析，对冲压模具进行了优化设计，新模具具有生产效率高、尺寸精度好的特点，提高了加工效率和产品质量。

图1 一体式保持架工艺流程

　　一、冲压模具现状
　　改进前冲压球窝模具如图2所示，该模具主要包括左右对开的凹模3、紧固圈4、限位柱5、压窝钢球6及凸模7组成。加工时，将毛坯放进凹模3中，定位柱5可以调整毛坯的位置，拧紧螺钉8可以压紧凹模，然后将钢球放进凹模，在钢球表面涂抹润滑脂，使钢球可粘在毛坯上，随后敲打凸模7，凸模7往下移动，因凸模7具有斜坡，可以使钢球均匀扩散，实现冲压球窝功能，然后拧开螺钉8，将保持架取出，完成一体式保持架加工。

图2 原冲压球窝装置实物与结构图

1.基座；2.螺钉；3.凹模；4.紧固套；5.定位柱；6.钢球；7.凸模；8.内六角圆柱头螺钉

　　图3所示为采用该装置生产的一体式保持架产品放大图，由图3可以看出，球窝冲压不对称，左右两侧深浅不一致，且不同的球窝深浅也不一致，经过检查验收，合格率只有60%左右，而且每冲压一次球窝，模具都要重新安装一次，效率不高，影响了产品的正常生产。

图3 采用原装置生产的一体式保持架放大图

　　二、问题分析

　　对存在的问题进行分析，发现冲压球窝工序存在以下问题：

　　模具精度。原模具采用了如图2所示的分体式凹模，虽然可以让加工后的保持架更容易从凹模中退出，但这种结构存在等分精度不好的问题，而且在冲压球窝时，钢球会对凹模造成周向压力，会对凹模等分精度有不利影响。

　　导向装置。原冲压窝模具没有导向装置，在冲压球窝时，钢球可能会出现偏斜，造成钢球受力不均，从而造成左右两侧压窝深度不同。

　　操作方式。该模具采用手工在钢球表面涂抹润滑油的方式来保证钢球不掉落，手工操作的一致性差。

　　钢球运动轨迹。钢球在冲压球窝过程中，属于自由运动状态，极易出现冲压出的球窝不均匀的现象。

　　三、改进策略

　　经分析，造成冲压球窝不均匀的根本原因是冲压模具结构不合理，因此对冲压模具结构进行如下优化设计：

　　设计上下凹模结构，有利于增加模具的等分精度。

　　设计凸模导向装置，避免钢球在冲压时发生偏斜。

　　设计压窝自动填球装置，避免人工填球，大大提高了钢球运动的导向精度。

　　四、优化后模具结构

　　图4所示为优化后的一体式保持架模具结构，冲压球窝时，首先将毛坯放入上凹模7中，上凹模7下降，顶料筒6将毛坯压紧，上半凹模7与下半凹模2形成一体化的凹模，整个模具随上模向下运动，心柱12的斜坡促使钢球沿钢球导架11向四周扩散，然后压入凹模内，Z后，上模向上运动，钢球在顶杆3与环形拉簧13的作用下复位，一体式保持架加工完成。

图4 新压窝装置实物与结构示意图

1、8.弹簧；2.下半凹模；3.顶杆；4.钢球；5.顶杆导架；6.顶料筒；7.上半凹模；9.上模座；10.工件；11.钢球导架；12.心柱；13.环形拉簧；14.导柱；15.限位环；16.下模座

　　五、效果检验

　　图5所示为采用新结构模具生产的一体式保持架结构，由图5可以看出，一体式保持架球窝左右形状一致、均匀性好，而且不同球窝的等分一致性也大幅提高。

图5 采用新装置生产的一体式保持架放大图

 　　目前我们采用新型压窝装置已生产加工一体式保持架产品3000件，球窝的等分精度与均匀性均有大幅提高，装入轴承后进行检测，旋转灵活性良好，成品率从60%提升到97%，生产效率大大提高。

来源：《金属加工（冷加工）》 2018年07期