CN105251925A - 实体双半保持架两面电铆合加工方法 - Google Patents

实体双半保持架两面电铆合加工方法 Download PDF

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蒋瑞秋
杨树新
孙奇
王喆
卞玉霞
王宇石
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Abstract

实体双半保持架两面电铆合加工方法，它涉及一种轴承铆合方法。本发明的目的是要解决现有轴承铆合存在冷镦钉头与保持架密合度不足，导致铆钉铆合后铆钉与保持架产生离缝现象，现有冷镦铆钉头存在冷作硬化现象，导致抗断裂性能降低的问题。加工方法：一、切钉；二、制备装钉胎具；三、制备铆合胎具：①、铆合上胎；②、第一面铆合下胎；③、第二面铆合下胎；四、铆合：①、装钉、装架；②、第一端面铆钉电铆合；③、第二端面铆钉电铆合，即完成实体双半保持架两面电铆合。优点：轴承运转达到1250小时无异常。本发明主要用于对轴承进行实体双半保持架两面电铆合。

Description

实体双半保持架两面电铆合加工方法
技术领域
本发明涉及一种轴承铆合方法。
背景技术
铆钉铆合质量和铆合强度，决定了轴承保持架强度，直接影响轴承工作时的使用寿命和可靠性。
目前国内双半保持架航空轴承，铆合强度低，尤其是针对高转速、高频振动工况下的轴承，使用中时常出现铆钉头断裂、拉长、保持架断裂等现象，导致轴承故障，通过分析确认与铆钉铆合强度不足有关。
该类轴承铆合用铆钉黑色金属材料通常为ML15、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等，目前轴承行业通常的工艺方法如下；
(1)铆钉的制作
采用铆钉丝，通过铆钉机制作铆钉，流程为；铆钉丝→切钉→冷镦一个铆钉头→消除应力退火→去毛刺锐角处理。
(2)轴承铆合
在轴承铆合时，将铆钉插入双半保持架铆钉孔，另一端采用电铆合，流程如下；轴承组装→穿铆钉→电铆合另一头。
现有轴承铆合存在冷镦钉头与保持架密合度不足。冷镦铆钉头是在制作铆钉时采用半球胎具冷压成型，铆钉杆根部产生墩粗效应，铆钉头底部形状与保持架铆钉孔倒角处密合度不好，影响铆合强度，导致铆钉铆合后铆钉与保持架产生离缝现象。
冷镦铆钉头会存在冷作硬化现象，虽然经过消除应力处理，但在冷镦铆钉头与铆钉杆处仍有应力集中问题，导致抗断裂性能降低。
综上所述，铆钉头与保持架密合度不足，会导致轴承工作时双半保持架产生分离间隙，恶化保持架工作状态，高频振动受力导致铆钉拉长甚至冷镦铆钉头断掉，使轴承发生早期故障，针对工况良好的轴承，这种工艺方法能够保证轴承不产生该问题，但对于工况较为苛刻的轴承，发生故障是必然的。
发明内容
本发明的目的是要解决现有轴承铆合存在冷镦钉头与保持架密合度不足，导致铆钉铆合后铆钉与保持架产生离缝现象，现有冷镦铆钉头存在冷作硬化现象，导致抗断裂性能降低的问题，而提供实体双半保持架两面电铆合加工方法
实体双半保持架两面电铆合加工方法，具体是按以下步骤完成的：
一、切钉：核算单面电铆合时，铆钉杆露出保持架端面长度L1，按长度为L3对铆钉丝进行切钉，得到长度为L3的铆钉杆，且L3＝2L1+L2，L2为待铆合铆钉孔的深度；然后对长度为L3的铆钉杆依次进行消除应力退火处理和去毛刺锐角处理，得到待铆合铆钉杆；
二、制备装钉胎具：
按待铆合轴承制备带环形凹槽的装钉胎具，装钉胎具凹槽深度保证待铆合铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D1，且D1＝L1；
三、制备铆合胎具
①、铆合上胎：
待铆合铆钉杆的直径为d，将铆合上胎的上窝设计成球面，球面的半径为R1，且保证R1＝kd其中k为比例系数，当待铆合铆钉杆直径为Φ0.8＜d≤Φ1.5时，k＝1.2，当待铆合铆钉杆直径为Φ1.5＜d≤Φ3时，k＝1.12，铆合上抬的深度为铆合后铆钉头的高度，得到铆合上胎胎具；
②、第一面铆合下胎
将第一面铆合下胎的底窝设计成环形凹槽，且环形凹槽的底面为平面，保证待铆合铆钉杆端面与凹槽的底面充分接触，接触方式为面接触，接触面积为π(d/2)2，所述的d为待铆合铆钉杆直径，第一面铆合下胎的低窝凹槽深度保证待铆合铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D2，且D2＝L1，得到第一面铆合下胎胎具；
③、第二面铆合下胎
根据第一端面电铆合形成的铆钉帽形状，保证第二面铆合下胎的底窝完全与第一端面电铆合形成的铆钉帽契合，得到第二面铆合下胎胎具；
四、铆合：
①、装钉、装架
将步骤一得到的待铆合铆钉杆依次装入待铆合轴承的保持架铆钉孔内，得到装好铆钉的轴承，然后将装好铆钉的轴承放在步骤二制备的装钉胎具上，用木槌依次敲击待铆合铆钉杆，得到装订后轴承；
②、第一端面铆钉电铆合：
将装订后轴承放于第一面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第一端面电铆合，得到第一面铆合后轴承；
③、第二端面铆钉电铆合：
将第一面铆合后轴承形成钉帽的一端放在第二面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第二端面电铆合，即完成实体双半保持架两面电铆合。
本发明优点：
1、该工艺方法实现了两面热铆合加工，并且做到了方法简便易行、工装胎具适用、过程操作简单、质量稳定可控，填补航空轴承球头形铆钉两面热铆合工艺方法的空白
2、热铆合特点为热熔变形使铆钉头与保持架密合度好，铆钉头内部组织均匀、无冷作硬化产生的应力集中，提高了铆钉抗断裂能力，双半保持架结合紧密无间隙(如下图)。
3、目前在某机型轴承上得到了应用，通过试验器试验，轴承达到1250小时无异常(轴承寿命要求1000小时)。
4、提高铆钉铆合强度，避免工况苛刻的轴承发生铆钉断裂、轴承早期失效故障。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的第二面铆合下胎结构示意图；
图2是具体实施方式一所述的第一端面铆钉电铆合时装卡结构示意图；
图3是实施例1实物照片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是实体双半保持架两面电铆合加工方法，具体是按以下步骤完成的：
一、切钉：核算单面电铆合时，铆钉杆露出保持架端面长度L1，按长度为L3对铆钉丝进行切钉，得到长度为L3的铆钉杆，且L3＝2L1+L2，L2为待铆合铆钉孔的深度；然后对长度为L3的铆钉杆依次进行消除应力退火处理和去毛刺锐角处理，得到待铆合铆钉杆；
二、制备装钉胎具：
按待铆合轴承制备带环形凹槽的装钉胎具，装钉胎具凹槽深度保证待铆合铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D1，且D1＝L1；
三、制备铆合胎具
①、铆合上胎：
待铆合铆钉杆的直径为d，将铆合上胎的上窝设计成球面，球面的半径为R1，且保证R1＝kd其中k为比例系数，当待铆合铆钉杆直径为Φ0.8＜d≤Φ1.5时，k＝1.2，当待铆合铆钉杆直径为Φ1.5＜d≤Φ3时，k＝1.12，铆合上抬的深度为铆合后铆钉头的高度，得到铆合上胎胎具；
②、第一面铆合下胎
将第一面铆合下胎的底窝设计成环形凹槽，且环形凹槽的底面为平面，保证待铆合铆钉杆端面与凹槽的底面充分接触，接触方式为面接触，接触面积为π(d/2)2，所述的d为待铆合铆钉杆直径，第一面铆合下胎的低窝凹槽深度保证待铆合铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D2，且D2＝L1，得到第一面铆合下胎胎具；
③、第二面铆合下胎
根据第一端面电铆合形成的铆钉帽形状，保证第二面铆合下胎的底窝完全与第一端面电铆合形成的铆钉帽契合，得到第二面铆合下胎胎具；
四、铆合：
①、装钉、装架
将步骤一得到的待铆合铆钉杆依次装入待铆合轴承的保持架铆钉孔内，得到装好铆钉的轴承，然后将装好铆钉的轴承放在步骤二制备的装钉胎具上，用木槌依次敲击待铆合铆钉杆，得到装订后轴承；
②、第一端面铆钉电铆合：
将装订后轴承放于第一面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第一端面电铆合，得到第一面铆合后轴承；
③、第二端面铆钉电铆合：
将第一面铆合后轴承形成钉帽的一端放在第二面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第二端面电铆合，即完成实体双半保持架两面电铆合。
本实施方式步骤三中①设计铆合上胎的目的是：保证铆合过程中待铆合铆钉杆与铆合上胎的接触面积为最小，即为待铆合铆钉杆的端面周长＝πd，使待铆合铆钉杆与上窝的接触面积最小，增大电阻提高发热量。
本实施方式步骤三中②设计第一面铆合下胎的目的是：保证待铆合铆钉杆端面与凹槽的底面充分接触，接触方式为面接触，接触面积＝π(d/2)2，所述的d为待铆合铆钉杆直径，使待铆合铆钉杆与下胎的接触面积最大，减少电阻从而减少发热量。
本实施方式步骤三中③设计第二面铆合下胎的目的是：保证第二面铆合下胎的底窝完全与第一端面电铆合形成的铆钉帽吻合，较大的接触面积使电阻最小，发热量最小。
图1是具体实施方式一所述的第二面铆合下胎结构示意图。
图2是具体实施方式一所述的第一端面铆钉电铆合时装卡结构示意图。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的待铆合铆钉杆露出保持架端面长度L1＝k1d，d为待铆合铆钉杆直径，k1为系数，且当d＝Φ1.0时，k1＝1.7；当d＝Φ1.2时，k1＝1.65；当d＝Φ1.5时，k1＝1.55；当d＝Φ2.0时，k1＝1.52；当d＝Φ2.5时，k1＝1.43；当d＝Φ3.0时，k1＝1.40。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的铆钉丝为ML15钢丝、1Cr18Ni9钢丝或1Cr18Ni9Ti钢丝。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同点是：当步骤一中所述的铆钉丝为ML15钢丝时，步骤四②中电铆合方式铆合时空载电压与待铆合铆钉杆直径关系如下：d为待铆合铆钉杆直径，M为电铆合方式铆合时空载电压值，当d＝Φ1.0时，M＝200V～250V；当d＝Φ1.2时，M＝250V～300V；当d＝Φ1.5时，M＝270V～325V；当d＝Φ2.0时，M＝300V～350V；当d＝Φ2.5时，M＝300V～350V；当d＝Φ3.0时，M＝325V～350V。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三不同点是：当步骤一中所述的铆钉丝为1Cr18Ni9钢丝或1Cr18Ni9Ti钢丝时，步骤四②中电铆合方式铆合时空载电压与待铆合铆钉杆直径关系如下：d为待铆合铆钉杆直径，M为电铆合方式铆合时空载电压值，当d＝Φ1.0时，M＝200V～250V；当d＝Φ1.2时，M＝250V～300V；当d＝Φ1.5时，M＝270V～325V；当d＝Φ2.0时，M＝300V～350V；当d＝Φ2.5时，M＝300V～350V；当d＝Φ3.0时，M＝325V～350V。其他与具体实施方式三相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1：已C209QTY1U轴承为例，实体双半保持架两面电铆合加工方法，具体是按以下步骤完成的：
一、切钉：核算单面电铆合时，铆钉杆露出保持架端面长度L1，按长度为L3对铆钉丝进行切钉，得到长度为L3的铆钉杆，且L3＝2L1+L2，L2为待铆合铆钉孔的深度；然后对长度为L3的铆钉杆依次进行消除应力退火处理和去毛刺锐角处理，得到待铆合铆钉杆；
C209QTY1U轴承，铆钉孔深度L2为15.1mm，铆钉露出保持架长度L1为2.85mm，得到待铆合铆钉杆长度；L3＝5.7+15.1＝20.8mm.
步骤一中所述的铆钉丝为1Cr18Ni9钢丝；
二、制备装钉胎具：
按待铆合轴承制备带环形凹槽的装钉胎具，装钉胎具凹槽深度保证铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D1，且D1；
C209QTY1U轴承，将装钉胎具凹槽深度为D1,即D1＝L1＝2.85mm
三、制备铆合胎具
①、铆合上胎：
待铆合铆钉杆的直径为d＝Φ2.0mm，将铆合上胎的上窝设计成球面，球面的半径为R1，且保证R1＝kd其中k为比例系数，当待铆合铆钉杆直径为Φ1.5＜d≤Φ3时，k＝1.12，铆合上抬的深度为铆合后铆钉头的高度，得到铆合上胎胎具；
C209QTY1U轴承待铆合铆钉杆直径为Φ2.0mm，按上述要求将上窝设计成球面，球面的半径设计为R1＝2.42mm，得到铆合上胎胎具。
②、第一面铆合下胎
将第一面铆合下胎的底窝设计成环形凹槽，且环形凹槽的底面为平面，保证待铆合铆钉杆端面与凹槽的底面充分接触，接触方式为面接触，接触面积为π(d/2)2，所述的d为待铆合铆钉杆直径，第一面铆合下胎的低窝凹槽深度保证待铆合铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D2，且D2＝L1，得到第一面铆合下胎胎具；
C209QTY1U轴承，将第一面铆合下胎的底窝凹槽深度设计为D2，即D2＝L1＝2.85mm
③、第二面铆合下胎
根据第一端面电铆合形成的铆钉帽形状，保证第二面铆合下胎的底窝完全与第一端面电铆合形成的铆钉帽契合，得到第二面铆合下胎胎具；
四、铆合：
①、装钉、装架
将步骤一得到的待铆合铆钉杆依次装入待铆合轴承的保持架铆钉孔内，得到装好铆钉的轴承，然后将装好铆钉的轴承放在步骤二制备的装钉胎具上，用木槌依次敲击待铆合铆钉杆，得到装订后轴承；
②、第一端面铆钉电铆合：
将装订后轴承放于第一面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第一端面电铆合，得到第一面铆合后轴承；
步骤四②中电铆合方式铆合时空载电压与待铆合铆钉杆直径关系如下：d为待铆合铆钉杆直径，M为电铆合方式铆合时空载电压值，d＝Φ2.0mm，M＝300V～350V；
③、第二端面铆钉电铆合：
将第一面铆合后轴承形成钉帽的一端放在第二面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第二端面电铆合，即完成实体双半保持架两面电铆合。
图3是实施例1实物照片，通过试验器试验，本实施例得到的C209QTY1U轴承运转达到1250小时无异常(轴承寿命要求1000小时)。

Claims (5)

1.实体双半保持架两面电铆合加工方法，其特征在实体双半保持架两面电铆合加工方法是按以下步骤完成的：
一、切钉：核算单面电铆合时，铆钉杆露出保持架端面长度L1，按长度为L3对铆钉丝进行切钉，得到长度为L3的铆钉杆，且L3＝2L1+L2，L2为待铆合铆钉孔的深度；然后对长度为L3的铆钉杆依次进行消除应力退火处理和去毛刺锐角处理，得到待铆合铆钉杆；
二、制备装钉胎具：
按待铆合轴承制备带环形凹槽的装钉胎具，装钉胎具凹槽深度保证待铆合铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D1，且D1＝L1；
三、制备铆合胎具
①、铆合上胎：
待铆合铆钉杆的直径为d，将铆合上胎的上窝设计成球面，球面的半径为R1，且保证R1＝kd其中k为比例系数，当待铆合铆钉杆直径为Φ0.8＜d≤Φ1.5时，k＝1.2，当待铆合铆钉杆直径为Φ1.5＜d≤Φ3时，k＝1.12，铆合上抬的深度为铆合后铆钉头的高度，得到铆合上胎胎具；
②、第一面铆合下胎
将第一面铆合下胎的底窝设计成环形凹槽，且环形凹槽的底面为平面，保证待铆合铆钉杆端面与凹槽的底面充分接触，接触方式为面接触，接触面积为π(d/2)2，所述的d为待铆合铆钉杆直径，第一面铆合下胎的低窝凹槽深度保证待铆合铆钉杆插入保持架铆钉孔后露出保持架端面的长度D2，且D2＝L1，得到第一面铆合下胎胎具；
③、第二面铆合下胎
根据第一端面电铆合形成的铆钉帽形状，保证第二面铆合下胎的底窝完全与第一端面电铆合形成的铆钉帽契合，得到第二面铆合下胎胎具；
四、铆合：
①、装钉、装架
将步骤一得到的待铆合铆钉杆依次装入待铆合轴承的保持架铆钉孔内，得到装好铆钉的轴承，然后将装好铆钉的轴承放在步骤二制备的装钉胎具上，用木槌依次敲击待铆合铆钉杆，得到装订后轴承；
②、第一端面铆钉电铆合：
将装订后轴承放于第一面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第一端面电铆合，得到第一面铆合后轴承；
③、第二端面铆钉电铆合：
将第一面铆合后轴承形成钉帽的一端放在第二面铆合下胎胎具上，然后用铆合上胎胎具将待铆合铆钉杆压实，采用电铆合方式进行铆合，完成第二端面电铆合，即完成实体双半保持架两面电铆合。
2.根据权利要求1所述的实体双半保持架两面电铆合加工方法，其特征在于步骤一中所述的待铆合铆钉杆露出保持架端面长度L1＝k1d，d为待铆合铆钉杆直径，k1为系数，且当d＝Φ1.0时，k1＝1.7；当d＝Φ1.2时，k1＝1.65；当d＝Φ1.5时，k1＝1.55；当d＝Φ2.0时，k1＝1.52；当d＝Φ2.5时，k1＝1.43；当d＝Φ3.0时，k1＝1.40。
3.根据权利要求1所述的实体双半保持架两面电铆合加工方法，其特征在于步骤一中所述的铆钉丝为ML15钢丝、1Cr18Ni9钢丝或1Cr18Ni9Ti钢丝。
4.根据权利要求3所述的实体双半保持架两面电铆合加工方法，其特征在于当步骤一中所述的铆钉丝为ML15钢丝时，步骤四②中电铆合方式铆合时空载电压与待铆合铆钉杆直径关系如下：d为待铆合铆钉杆直径，M为电铆合方式铆合时空载电压值，当d＝Φ1.0时，M＝200V～250V；当d＝Φ1.2时，M＝250V～300V；当d＝Φ1.5时，M＝270V～325V；当d＝Φ2.0时，M＝300V～350V；当d＝Φ2.5时，M＝300V～350V；当d＝Φ3.0时，M＝325V～350V。
5.根据权利要求3所述的实体双半保持架两面电铆合加工方法，其特征在于当步骤一中所述的铆钉丝为1Cr18Ni9钢丝或1Cr18Ni9Ti钢丝时，步骤四②中电铆合方式铆合时空载电压与待铆合铆钉杆直径关系如下：d为待铆合铆钉杆直径，M为电铆合方式铆合时空载电压值，当d＝Φ1.0时，M＝200V～250V；当d＝Φ1.2时，M＝250V～300V；当d＝Φ1.5时，M＝270V～325V；当d＝Φ2.0时，M＝300V～350V；当d＝Φ2.5时，M＝300V～350V；当d＝Φ3.0时，M＝325V～350V。
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