CN109623290B - 一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，包括：选择特殊的非金属轻质材质作为泵体的制作材料以及作为将泵体和轴连轴承零件包塑成型的包塑材料；包塑前对轴连轴承零件进行精加工，用以符合包塑模具对轴连轴承零件的特殊要求；将精加工后的轴连轴承零件放在包塑的模具中，通过高温将轴承零件和非金属轻质材料包塑成一体；对包塑成型以后的轴连轴承外圈内径上的沟道再次进行测量并进行相应处理；将芯轴和滚珠与包塑后的轴连轴承零件完成安装；本发明通过包塑前对轴承外圈的高度和内径进行精加工、通过对轴承外圈开尖角、通过在轴承外圈开方槽，使得先包塑、后安装的工艺改进得到保证，从而解决了泵体整体轻便性的瓶颈问题。

Description

一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺

技术领域

本发明涉及轴承生产技术领域，尤其涉及一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺。

背景技术

汽车水泵的轻便性已经成为市场发展的趋势：从水泵制作材料不断改进历史可以证明这一点：由最早人们用铸铁制作水泵泵体，到今天改进为用铝代替铸铁制作泵体，历史的足迹可以证明，汽车水泵泵体整体轻便性的改进一直以来是人们渴求的。尽管人们渴求泵体材料的轻便性，但由于生产工艺上遇到了瓶颈，使得泵体材料改进至今只是局限为采用铸铁或铝。举例：如图1所示，水泵结构包括泵体和安装在泵体内孔上的连轴轴承(安装在内孔上的连轴轴承包括芯轴、滚珠、外圈)，按照传统生产工艺，生产过程中，通常将泵体与轴连轴承分开制作，两者均制作完成后再将成品轴承强行敲入泵体的内孔中，然后完成卡接，这样的生产工艺存在两个问题，第一，假如水泵泵体采用轻质材料代替铸铁或铝，当将成品轴承强行敲入泵体内孔中时容易使轻质材料制成的泵体的内孔开裂，对泵体造成损坏；第二，包塑泵体与轴承配合为过渡配合，容易造成轴承滑出泵体，过早失效。

为了解决轻质泵体材料用传统方法安装轴承到内孔中容易开裂的问题，专利号：201510566238.5公开一种水泵轴承端盖及其生产工艺：其改进了轴承的安装方法，采用先包塑轴承的外圈，再安装轴承珠子的工艺方法。但是，该技术方案仅仅是公开了先包塑后安装这样一个概念性的语句，并没有公开具体的工艺方法，所以该技术方案没有可实施性。因为实际工作中将轴承的安装换作通过包塑模具对轴承的一部分零件(外圈)包塑其实是很难的，对于磨加工工序、精加工工序都提出了特殊的要求：如果精加工工序对于轴承外圈端面的精加工保持原来的精度要求，则因为轴承外圈高度与模具稍微的不匹配也会造成包塑失败；如果精加工工序对于轴承外圈的内径不做精加工处理，而是在外圈内表面上留有满满的磨床刀痕，则会使得包塑模具的芯棒与轴承外圈不能紧配合，导致包塑液体流进外圈外表面，造成轴承外圈包塑以后不能使用而报废；如果磨加工工序依然按照传统方法给每个轴承外圈沿圆周方向留有2毫米的倒角，两边加一起就是4毫米，这样，在径向的包塑面积就会减少五分之一，因为轴承外圈直径本来就很小，减少了五分之一的包塑面积可能导致包塑失败；如果磨加工工序在轴承外圈上继续沿用原来的弧面形标记槽，则当上下两副模沿轴承外表面相向合模时，一些多余的残渣垃圾就得不到收集、包塑后因为垃圾不能排除则会引起气泡，导致包塑失败。

综上，急需找到一种适应包塑磨具需求的对轴连轴承外圈的精加工、磨加工的工艺方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，目的在于找到一种适应包塑磨具需求的精加工、磨加工的工艺方法。

本发明为解决其技术问题采用以下技术方案：

一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：包括：

步骤一、选择特殊的非金属轻质材质作为泵体的制作材料以及作为将泵体和轴连轴承零件包塑成型的包塑材料；

步骤二、包塑前对轴连轴承零件进行精加工，用以符合包塑模具对轴连轴承零件的特殊要求；

步骤三、将精加工后的轴连轴承零件放在包塑的模具中，通过高温将轴承零件和非金属轻质材料包塑成一体；

所述的轴连轴承零件为轴连轴承外圈；

步骤四、对包塑成型以后的轴连轴承外圈内径上的沟道再次进行测量并进行相应处理；

步骤五、轴连轴承安装，轴连轴承还包括芯轴和滚珠，将芯轴和滚珠与包塑后的轴连轴承零件完成安装；

所述步骤一的选择特殊的非金属轻质材质作为制作泵体的材质，该非金属轻质材质包括特殊的胶木，用特殊的胶木代替铸铁及铝作为制作泵体的材质，用以实现汽车水泵整体的轻便性。

所述步骤二的包塑前对轴连轴承零件进行精加工，具体包括以下过程：

⑴通过磨床对热处理后的轴连轴承外圈端面进行精加工，用以保证轴连轴承外圈端面的高度，为后续对轴连轴承外圈包塑做定位；

⑵通过内圆磨床对轴连轴承外圈内径进行精加工，用以实现包塑过程中轴连轴承外圈内径和包塑模具芯棒的紧配合。

所述轴连轴承外圈沿圆周方向还开设一圈方形填充槽，该方形填充槽可作为标记槽和卸荷槽，该卸荷槽是用于收集垃圾：当轴连轴承外圈外表面上下两副摸相对而移并合在一起时，该方形填充槽用于填充顺着轴连轴承外圈外表面滑落的垃圾，用以保证包塑质量。

所述轴连轴承外圈端面无倒角且必须是尖角，用以保证包塑模具对于轴连轴承外圈的最大包塑面积。

所述轴连轴承外圈、滚珠、芯轴三者之间的径向游隙相比材质为铸铁或铝的轴连轴承的径向游隙0.015-0.035μ要更加小而精确。

所述步骤四的对包塑成型以后的轴连轴承外圈内径上的沟道再次进行测量并进行相应处理，具体为：对包塑以后轴连轴承外圈内径上的沟道尺寸出现的偏差，重新匹配与之相适合的芯轴或钢珠。

所述过程⑴的通过磨床对热处理后的轴连轴承外圈端面进行精加工，具体为轴承外圈高度的加工精度误差不能超过20±0.03毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米。

所述过程⑵通过内圆磨床对轴连轴承外圈内径进行精加工，具体为轴承外圈内径加工精度误差为毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米。

所述方形填充槽的上下内壁与轴连轴承外圈表面相垂直，且方形填充槽的轴向高度为2毫米，径向深度为0.5毫米；该方形填充槽距离外圈顶端为7毫米，该方形填充槽距离外圈底端为11毫米。

本发明的优点效果

本发明通过对轴承外圈进行精加工，使其轴承外圈高度的加工精度误差不能超过20±0.03毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米；通过内圆磨床对轴连轴承外圈内径进行精加工，使其轴承外圈内径加工精度误差为毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米，通过在轴承外圈沿圆周方向开设一圈用于收集垃圾的方形填充槽；通过将轴承外圈由开倒角改进为开尖角，通过以上步骤，第一次成功地解决了长期以来本领域技术人员采用包塑模具单独对轴承外圈包塑的疑难问题，填补了国内空白，使得先包塑外圈后安装珠子的工艺方法不再停留在想象阶段，而是真正投产使用。这个难关的攻破，是轴承技术领域的一大喜讯，因为先包塑外圈后安装珠子，可以避免珠子因为高温包塑而变形、以及避免润滑脂因高温包塑而失效，有效延长了轴承的使用寿命；同时，先包塑外圈后安装珠子，也避免了按照传统方法将轴承成品敲进内孔而使得内孔开裂的问题，从工艺方法上进行了根本性的改进和保证，解决了泵体整体轻便性的瓶颈问题，顺应了汽车水泵轻便性的市场发展趋势。

附图说明

图1为轴连轴承半剖面结构图；

图2为轴连轴承外圈结构图；

图3为轴连轴承芯轴结构图；

图4为本实施例第一步：首先将轴承外圈和泵体包塑成型示意图；

图5为本实施例第二步：再将包塑后的轴承外圈与芯轴、钢球进行合套的示意图；

图6为本实施例成品示意图。

图中，1：轴连轴承芯轴；1-1：芯轴凹槽；2：轴连轴承外圈；2-1：外圈方槽；2-2：外圈内径上的凹槽；3：轴连轴承钢珠；4：泵体；5：密封圈。

具体实施方式

下面结合附图进一步解释说明。

本发明设计原理

1、非金属轻质材料泵体轴承安装方法：现有技术泵体材料由于采用铸铁或铝，而铸铁或铝因为抗击打能力很强不容易断裂，所以采用过盈配合的方法直接将成品轴承敲入泵体内孔是可行的，由于成品轴承的外圈、芯轴、钢球这三个部分可以一次性全部直接敲入到泵体的内孔中，因此不需要单独对轴承外圈进行包塑。本发明采用轻质非金属材料如特殊的胶木材质作为泵体材料，由于该材料非常容易被敲碎，不能采用敲打方法直接将其敲进泵体的内孔中，所以将成品轴承安装到泵体内孔的方法是：将轴承零件分为两部分，将这两部分零件先后安装到泵体内孔中：具体方法是先将轴承外圈与泵体包塑成型，再将轴承的芯轴和滚珠安装到已经与泵体包塑成型的轴承外圈内，从而完成一套成品轴承的安装。

2、先包塑后安装内孔不会开裂的原理。轴连轴承结构如图1、图2、图3所示，轴连轴承相比单列轴承有两个个特点，其一，单列轴承的外圈和内圈上分别只有一圈凹槽用于安放一圈钢珠，而轴连轴承具有上下两圈凹槽用于安放上下两圈钢珠，具体为外圈内径上以及芯轴上分别设有配套的两圈凹槽；其二，芯轴的长度相比普通单列轴承内径的高度要高很多，如图1所示，芯轴长度为65毫米，外圈高度为20毫米。

根据轴连轴承两个特点，安装钢珠时，第一，为了方便安装，将一圈钢珠分到上下两层凹槽中，便于安装；第二，安装每层钢珠时，只是在凹槽的半圈安装珠子，凹槽另外半圈暂时先空着，形成每一层凹槽都有不带珠子的空半圈和带珠子的半圈；第三，利用芯轴比较长的特点，将芯轴分别向每层凹槽非安装钢珠的空半圈方向倾斜，从而完成相对而放的两层钢珠的安装；第四，将两层钢珠完全安装到位以后，再将每一层的钢珠的相互之间的距离均匀分配。

以上四个步骤证明，在芯轴上安装珠子利用的是芯轴很长、便于倾斜、以及芯轴具有上下两道沟槽、每道沟槽都有半圈空间可以利用、有利于芯轴向空半圈方向倾斜的原理，因此，在轴连轴承上安装珠子与在单列轴承上安装珠子的顺序完全不同，单列轴承不存在将外圈单独包塑，必须将整个轴承成品进行包塑，因为单列轴承的内圈很短不能倾斜，所以安装珠子必须对外圈施加压力或撑力才能将珠子安装进去，如果外圈已经被包塑，在安装珠子的过程中必然将包塑外壳撑开破裂，因此，单列轴承的安装方法必然采取先装配完成(即安装钢球、保持架、密封圈)、后包塑的工艺方法，该方法的危害：钢珠在高温下包塑将产生变形，密封圈及保持架均会发生融化失效，润滑脂也会因为高温环境而失效。而轴连轴承的先包塑后安装珠子的方法完全不会对采用非金属轻质材质的泵体内孔产生任何挤压力或撑力，由此保证了本发明先包塑外圈后安装珠子的工艺的可行性。

3、采用模具包塑轴承外圈的难点。单独将轴承外圈包塑必须使用模具，而直接将成品轴承敲入内孔的方法则不需要模具，该方法对权利要求书步骤二精加工没有任何要求。采用包塑模具包塑的难点在于包塑模具对轴承外圈加工工艺要求很高，有四个特殊要求：第一个特殊要求，要求轴承外圈的高度必须与包塑模具精确匹配，稍微高一点或低一点都很难包塑得上；第二个特殊要求，要求轴承外圈内径必须与包塑模具的芯棒紧配合，因为包塑模具包塑的时候，芯棒要插入到外圈的内径中，如果不能紧配合，高温包塑时的液体就会流进芯棒和外圈之间。而轴承外圈磨加工后内表面的初始状态是非常粗糙的：外圈内径上留下了满满的磨床刀痕，如果不进行精加工，当其与芯棒接触后，中间就会有很大的缝隙致使包塑液体灌进去。第三个特殊要求，轴承外圈端面必须是尖角不能有倒角。普通轴连轴承端面都有一边2毫米的倒角，当采用直接将成品轴承敲入内孔的方法，可以保留这种倒角。但是如果需要对轴承外圈包塑就需要保证最大的包塑面积才可以。一个轴承的直径不过20毫米，如果再除去两边的倒角4毫米，包塑面积减少了五分之一，因此包塑轴承的外圈必须保留尖角，同时去掉毛刺，因为任何一点点毛刺也会影响包塑质量；第四个特殊要求：外圈上需要设计一个收集垃圾的方槽。包塑模具为一个上下两副的模具，实际安装时，先将轴承外圈放在下副模具上，此时轴承外圈上半部分裸露着，然后再把上副模具套在轴承外圈的上半部分，当上下两副模具合拢时，在轴承外圈表面难免会有垃圾顺着外表面滑落到上下两副模具的结合处，如果不将这些垃圾收集起来，包塑以后，则会在上下两副模具的结合处因密封不严产生气泡，影响包塑质量。为此，本发明在上下两副模具的结合处设计一个收集垃圾的方槽，深度为0.5毫米，高度为2毫米。该方槽也可以同时用于标记槽。

以上四点是本发明在长期实践中反复摸索出来的一套采用模具包塑轴承外圈的工艺方法，归结为对轴承外圈高度的精加工要求、对轴承外圈内径的精加工要求、对轴承外圈尖角的要求，对轴承外圈外表面卸荷槽的要求。

根据以上发明原理，本发明设计了一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺。

一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺：包括：

步骤一、选择特殊的非金属轻质材质作为制作泵体的材质以及作为将泵体和轴连轴承零件包塑成型的包塑材料；

所述非金属轻质材质包括特殊的胶木，用特殊的胶木代替铸铁及铝作为制作泵体的材质，用以实现汽车水泵整体的轻便性。

步骤二、包塑前对轴连轴承零件进行精加工，用以符合包塑模具对轴连轴承零件的特殊要求；具体包括以下过程：

⑴通过磨床对热处理后的轴连轴承外圈端面进行精加工，用以保证轴连轴承外圈端面的高度，为后续对轴连轴承外圈包塑做定位；

如图2所示，所述过程⑴的通过磨床对热处理后的轴连轴承外圈端面进行精加工，具体为轴承外圈高度的加工精度误差不能超过20±0.03毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米；

⑵通过内圆磨床对轴连轴承外圈内径进行精加工，用以实现包塑过程中轴连轴承外圈内径和包塑模具芯棒的紧配合；

如图2所示，所述过程⑵通过内圆磨床对轴连轴承外圈内径进行精加工，具体为轴承外圈内径加工精度误差为毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米。

步骤三、将精加工后的轴连轴承零件放在包塑的模具中，通过高温将轴承零件和非金属轻质材料包塑成一体；

所述的轴连轴承零件为轴连轴承外圈；

补充说明：

步骤三的方法如图4所示，将芯轴2与泵体4包塑成型示意图，包塑时只有轴承外圈2参加包塑，而芯轴1和刚珠3并没有参与图4的包塑。

步骤四、对包塑成型以后的轴连轴承外圈内径上的沟道再次进行测量并进行相应处理；具体为：对包塑以后轴连轴承内径上的沟道尺寸出现的偏差，重新匹配与之相适合的芯轴或钢珠。

补充说明：

轴承外圈经过高温包塑，可能会涨出，出现10个μ的误差，采取的方法是或者重新匹配芯轴，使得芯轴的直径增加10个μ；或者重新匹配钢珠，使得钢珠的直径增加5个μ，由于钢珠是对称嵌入到凹槽中的，对称的两个钢珠直径加一起也10个μ。

步骤五、轴连轴承安装，轴连轴承还包括芯轴和滚珠，将芯轴和滚珠与包塑后的轴连轴承零件完成安装；

补充说明：

步骤五的方法如图5所示，图中除了外圈2，还增加了芯轴1，图中还没有安装钢珠。实际安装时，芯轴可以竖立放在包塑后的轴承外圈中间，然后再通过芯轴轴承的安装方法将钢珠3(图1所示)安装到外圈2和芯轴1之间。

安装后的轴承成品如图6所示，此时外圈2、芯轴1、钢珠3已经合套安装完毕，钢珠3安装在芯轴1和外圈2的上下两层凹槽之间，密封圈5安装在芯轴两个凹槽上方靠近轴承外圈端面之处。

如图1所示，所述轴连轴承外圈沿圆周方向还开设一圈方形填充槽2-1，该方形填充槽2-1可作为标记槽和卸荷槽，该卸荷槽是用于收集垃圾：当轴连轴承外圈外表面上下两副摸相对而移并合在一起时，该方形填充槽用于填充顺着轴连轴承外圈外表面滑落的垃圾，用以保证包塑质量。

如图1、图2所示，所述轴连轴承外圈2的端面无倒角且必须是尖角，用以保证包塑模具对于轴连轴承外圈的最大包塑面积。

如图1所示，所述方形填充槽的上下内壁与轴连轴承外圈表面相垂直，且方形填充槽的轴向高度为2毫米，径向深度为0.5毫米；该方形填充槽距离外圈顶端为7毫米，该方形填充槽距离外圈底端为11毫米。

所述轴连轴承外圈、滚珠、芯轴三者之间的径向游隙为0.006-0.018μ，相比材质为铸铁或铝的轴连轴承的径向游隙0.015-0.035μ要更加小而精确。

补充说明：

本发明轴承外圈、滚珠、芯轴三者之间的径向游隙为0.006-0.018μ相比材质为铸铁或铝的轴连轴承的径向游隙0.015-0.035μ要更加小而精确的原因在于克服了过去轴承是靠铸铁或铝相对压装、靠过盈量，这种过盈量对游隙的收缩不易控制，所以采用先包塑后安装的方法比过去的安装效果要更好，游隙也更加精确。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例。

Claims (9)

1.一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：包括：

步骤一、选择特殊的非金属轻质材质作为泵体的制作材料以及作为将泵体和轴连轴承零件包塑成型的包塑材料；

步骤二、包塑前对轴连轴承零件进行精加工，用以符合包塑模具对轴连轴承零件的特殊要求；

步骤三、将精加工后的轴连轴承零件放在包塑的模具中，通过高温将轴承零件和非金属轻质材料包塑成一体；

所述的轴连轴承零件为轴连轴承外圈；

步骤四、对包塑成型以后的轴连轴承外圈内径上的沟道再次进行测量并进行相应处理；

步骤五、轴连轴承安装，轴连轴承还包括芯轴和滚珠，将芯轴和滚珠与包塑后的轴连轴承零件完成安装；

所述轴连轴承外圈沿圆周方向还开设一圈方形填充槽，该方形填充槽可作为标记槽和卸荷槽，该卸荷槽是用于收集垃圾：当轴连轴承外圈外表面上下两副摸相对而移并合在一起时，该方形填充槽用于填充顺着轴连轴承外圈外表面滑落的垃圾，用以保证包塑质量。

2.根据权利要求1所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述步骤一的选择特殊的非金属轻质材质作为制作泵体的材质，该非金属轻质材质包括特殊的胶木，用特殊的胶木代替铸铁及铝作为制作泵体的材质，用以实现汽车水泵整体的轻便性。

3.根据权利要求1所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述步骤二的包塑前对轴连轴承零件进行精加工，具体包括以下过程：

⑴通过磨床对热处理后的轴连轴承外圈端面进行精加工，用以保证轴连轴承外圈端面的高度，为后续对轴连轴承外圈包塑做定位；

⑵通过内圆磨床对轴连轴承外圈内径进行精加工，用以实现包塑过程中轴连轴承外圈内径和包塑模具芯棒的紧配合。

4.根据权利要求1所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述轴连轴承外圈端面无倒角且必须是尖角，用以保证包塑模具对于轴连轴承外圈的最大包塑面积。

5.根据权利要求1所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述轴连轴承外圈、滚珠、芯轴三者之间的径向游隙相比材质为铸铁或铝的轴连轴承的径向游隙0.015-0.035μm要更加小而精确。

6.根据权利要求1所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述步骤四的对包塑成型以后的轴连轴承外圈内径上的沟道再次进行测量并进行相应处理，具体为：对包塑以后轴连轴承外圈内径上的沟道尺寸出现的偏差，重新匹配与之相适合的芯轴或钢珠。

7.根据权利要求3所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述过程⑴的通过磨床对热处理后的轴连轴承外圈端面进行精加工，具体为轴承外圈高度的加工精度误差不能超过20±0.03毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米。

8.根据权利要求3所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述过程⑵通过内圆磨床对轴连轴承外圈内径进行精加工，具体为轴承外圈内径加工精度误差为毫米，表面粗糙度不能超过0.8微米。

9.根据权利要求1所述一种水泵轴连轴承泵体的生产工艺，其特征在于：所述方形填充槽的上下内壁与轴连轴承外圈表面相垂直，且方形填充槽的轴向高度为2毫米，径向深度为0.5毫米；该方形填充槽距离外圈顶端为7毫米，该方形填充槽距离外圈底端为11毫米。