專利名稱：緊湊組合直線軸承及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線軸承制造方法，特別是關(guān)于外圈用金屬?zèng)_壓件緊湊組合 的直線軸承的生產(chǎn)加工方法。
技術(shù)背景直線軸承的鋼制套圈采用Grl5軸承鋼管，再經(jīng)精軋制圓弧型異型管，其具 體方法先經(jīng)落料切斷，再由機(jī)床對(duì)內(nèi)外徑滾道臺(tái)階內(nèi)外槽切削加工，接下進(jìn)行 熱處理淬火以達(dá)到規(guī)定硬度和機(jī)械強(qiáng)度之后，經(jīng)內(nèi)外磨床對(duì)其內(nèi)徑進(jìn)行粗精磨 削，然后經(jīng)研磨機(jī)對(duì)內(nèi)徑研磨達(dá)到公差精度要求，最后對(duì)兩端面進(jìn)行平面磨削， 這樣外圈加工算完成。在裝配前還要對(duì)外圈內(nèi)徑用規(guī)定分級(jí)規(guī)進(jìn)行分級(jí)分選，這 樣才可與各分值鋼球相配合。裝配成品后，由精密止通規(guī)、靈活芯棒進(jìn)行合格驗(yàn) 收。以上普通直線軸承的外圈為圓柱形，其采用軸承鋼管制造，用材多，另外加 工工序復(fù)雜難度大，公差精度難控制，質(zhì)量難保證，從而造成了加工周期長(zhǎng)，生 產(chǎn)成本較高，同時(shí)外圈內(nèi)徑鋼球軌道與鋼球接觸為點(diǎn)接觸，接觸面小，對(duì)重載荷 容易出現(xiàn)劃痕，運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)易損壞直線軸，從而縮短使用壽命。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，是針對(duì)目前普通直線軸承外圈采用軸承鋼異型管 進(jìn)行加工，金屬材料消耗大，工序多而難度大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，質(zhì)量難保證的問題， 尋找一種用材省，加工工序簡(jiǎn)單，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量， 增加載荷和增長(zhǎng)使用壽命要求的結(jié)構(gòu)緊湊組合的直線軸承。 本發(fā)明采用新型緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝來實(shí)現(xiàn)上述目的。 緊湊組合直線軸承，它由外圈金屬?zèng)_壓片、塑料保持架、鋼球和兩端金屬蓋 組成，其特征在于每只軸承至少有三片金屬?zèng)_壓片，每個(gè)金屬?zèng)_壓片有二條鋼球 軌道與塑料保持架中的軸向鋼球滾道相對(duì)接，分別組成二條鋼球滾動(dòng)導(dǎo)向軌，外 圈金屬?zèng)_壓片安裝在塑料保持架外圍，兩端由金屬蓋套合固緊。緊湊組合直線軸承的加工方法，其特征包括以下步驟 1) 所述外圈金屬?zèng)_壓片采用冷軋鋼板，用多種沖壓模具在沖壓機(jī)床上沖壓、 拉伸、整型，經(jīng)碳氮共滲熱處理，再經(jīng)拋光清洗，完成外圈金屬片制作；2) 所述塑料保持架采用工程塑料以注塑成型機(jī)和配套模具注射成形；3) 所述軸承兩端金屬蓋采用冷軋金屬板，用沖壓模具在沖壓機(jī)床上沖壓， 打彎整形制作成形；4) 所述滾珠鋼球級(jí)別為10級(jí)，規(guī)值為士10之間；5) 將上述經(jīng)檢驗(yàn)合格的外圈金屬?zèng)_壓片，塑料保持架、鋼球和端蓋進(jìn)行組 裝成品。緊湊組合直線軸承外圈金屬?zèng)_壓片是本發(fā)明的關(guān)鍵部件，選用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)20# 冷軋鋼板，通過各種模具在沖壓機(jī)床上逐漸沖壓成型，特別是外圈金屬?zèng)_壓片上 的二條鋼球軌道制作，由精密模具與精密沖壓機(jī)床進(jìn)行沖壓拉伸成型，并進(jìn)行去 毛整形，再經(jīng)碳氮共滲熱處理。本發(fā)明在簡(jiǎn)化工藝，省料省工，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率基礎(chǔ)上，在同 樣規(guī)格上每套個(gè)體體積要少30%，重量可以減少50%以上，節(jié)省外圈鋼材70% 以上，節(jié)省加工成本50%以上，并能與普通直線軸承能互換相通用。外圈金屬片 上的軌道接觸面大于普通直線軸承，因此可作用重載荷和對(duì)運(yùn)行壽命將大大高于 普通直線軸承。


圖1為緊湊組合直線軸承結(jié)構(gòu)圖，其中A為軸向剖面圖，B為徑向剖面圖。 圖2為外圈金屬?zèng)_壓片結(jié)構(gòu)圖，A為俯視圖，B為縱向剖視圖。 圖3為塑料保持架結(jié)構(gòu)圖，A為俯視圖，B為縱向剖視圖。 圖4為金屬端蓋結(jié)構(gòu)圖，A為圓環(huán)坯料，B為外圈彎曲。 圖5 10為外圈金屬?zèng)_壓片工藝進(jìn)程示意圖，A為俯視圖，B為左視圖。
具體實(shí)施方式
1、塑料保持架制造方法塑料保持架的原材料為工程塑料，選用優(yōu)質(zhì)聚甲醛樹脂，因?yàn)榫奂兹┑挠捕?和強(qiáng)度都比其它工程塑料高，價(jià)格適中，其在注塑成型中收縮變形小，容易注射 成型是適合制造軸承塑料保持架的理想原料。制作塑料保持架的模具的型腔及型芯材料，選用強(qiáng)度大、表面耐磨、耐腐蝕、淬火變形小的3Gr2W8V合金模具鋼，型腔及型芯制成后以淬火加中溫回火熱處 理，使其耐熱性好，變形小，而且能耐沖擊、耐磨，使用壽命長(zhǎng)。
注射成型機(jī)選用注射量應(yīng)大于模具所成型制品的總重量即可，但其注射壓力 選用1400 1800千克力/厘米2，以保證產(chǎn)品的精度強(qiáng)度要求，同時(shí)也保證成品 的生產(chǎn)數(shù)量，可選用型號(hào)S2—80/60或S2—l00/80成型注射機(jī)。注射方法為常規(guī)注射工藝先把原材料進(jìn)行烘箱烘干，并對(duì)產(chǎn)品模具上、下模分別安裝到規(guī)定注塑機(jī)工作定位前后座上。并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到規(guī)定溫 度，到溫度達(dá)到工作規(guī)定要求時(shí)，就可進(jìn)行注射工作，溫度時(shí)間都由自動(dòng)控制儀 進(jìn)行自動(dòng)操作。對(duì)注射成品的產(chǎn)品冷卻后進(jìn)行手工去毛修邊，為增加成品精度， 提高耐熱性、抗沖擊性，防止制成品開裂變形，提高尺寸穩(wěn)定性，對(duì)去毛成品進(jìn)行熱處理，在烘箱加熱到8(TC 10(rC，時(shí)間為1小時(shí)，以保證成品質(zhì)量穩(wěn)定。 外圈金屬?zèng)_壓片及其制造方法 外圈金屬?zèng)_壓片制作過程如圖5 圖IO所示。為使外圈金屬?zèng)_壓片結(jié)構(gòu)達(dá)到公差精度要求，由專用特定模具在不同沖壓機(jī) 床上進(jìn)地流水線作業(yè)，具體采用無切削沖壓加工制造，包括以下步驟，參看圖5 圖IO所示1) 采用20tt冷軋鋼板，用落料模具在J23-6沖壓機(jī)床沖壓出留有余量的外 圈金屬?zèng)_壓片坯料，如圖5所示。2) 將上道落下帶二端錐形頭部的金屬片子放到?jīng)_中間凹槽和工藝缺口的模 具上，由J23-6沖壓機(jī)床沖壓出中間凹槽，如圖6所示。3) 將沖壓出中間凹槽片子放到高精拉伸模具里，在CAF-10精密沖壓機(jī)上沖 壓拉伸二道工藝槽，精度保持1T6 1T7水平，如圖7所示。4) 將經(jīng)過拉伸工藝槽片子放到彎型及拉伸鋼球軌道精密模具上，由CAF-10 精密沖壓機(jī)床上進(jìn)行彎型和拉伸鋼球軌道，如圖8所示。5) 對(duì)以上經(jīng)過彎型和軌道拉伸片子放到精密整形模具上，采用精密CAF-6 沖壓機(jī)床進(jìn)行精密整形；通過精密整形二鋼球軌道精度達(dá)到1T6級(jí)，如圖9所示。6) 把通過整形的外圈金屬片放到成形模具上，由J23-6沖壓機(jī)床上對(duì)四周 多余留邊進(jìn)行切除，達(dá)到外圈金屬?zèng)_壓片形狀要求，如圖10所示。7) 對(duì)沖壓合格外圈金屬片放到GST型震動(dòng)拋光機(jī)上采用微小研磨粒和研磨 液進(jìn)行修邊去毛，每箱用30 40分鐘時(shí)間以拋研達(dá)到無毛刺，表面粗糙度達(dá)到 1.6左右。8) 對(duì)外圈金屬?zèng)_壓片進(jìn)行滲碳氮淬火熱處理，具體操作為把產(chǎn)品放到碳氮 共滲爐里，溫度為820'C至870°C，碳氮共滲保溫時(shí)間為1. 0至1. 5小時(shí)，滲深
層為0. 3咖 0. 4mm，然后在同溫下進(jìn)行真空淬火，再在160'C至180'C低溫回火， 可達(dá)到硬度為58冊(cè)C至62服C，深度為0. 2mm 0. 4腿。9) 為防止在熱處理外圈金屬?zèng)_壓片有微量變形，再通過精密模具里在CAF-10 精密沖壓機(jī)床上再次整形。10) 最后再一次放到GST型震動(dòng)拋光機(jī)上，采用微小研磨粒和研磨液進(jìn)行修 邊去毛，每箱用20 40分鐘時(shí)間，拋研達(dá)到表面粗糙度0.8左右。圖8所示，金屬?zèng)_壓片的中間凹槽的兩邊為對(duì)稱的二條鋼球軌道(看縱向 圖)，各軌道與塑料保持架上的軸向鋼球滾道相對(duì)接，引導(dǎo)鋼球進(jìn)行直線循環(huán)運(yùn) 行。外圈金屬片兩端為錐形，頭部與塑料保持架上端凹形槽相吻合，使外圈金屬 片穩(wěn)固在塑料保持架外圈上，保證成品達(dá)到穩(wěn)固配合。外圈金屬片是緊湊組合直 線軸承的關(guān)鍵部件，二個(gè)軌道對(duì)軸承鋼球與直線軸在滾動(dòng)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)中對(duì)直線 軸承承受載荷力和磨擦作用，并保證暢通運(yùn)行。為增加對(duì)運(yùn)行磨擦力承受作用， 對(duì)外圈金屬片上二個(gè)軌道沖壓成圓弧面形狀，增加對(duì)鋼球的接觸面，從而提高承 載力和延長(zhǎng)使用壽命。因此為提高外圈金屬片的公差精度是保證該直線軸承運(yùn)行 良好的可靠保證。外圈金屬片在上述工藝過程中重點(diǎn)關(guān)注加工精度，形狀公差和表面粗糙度， 因優(yōu)質(zhì)20W令軋鋼板在機(jī)械強(qiáng)度、加工難度等遠(yuǎn)高于普通08F冷軋鋼板，對(duì)拉伸 沖壓成型公差精度要求又高，因此對(duì)拉伸成型等各類模具選用耐磨性、沖擊較強(qiáng) 蝗G20牌號(hào)的硬質(zhì)合金材料制作模芯。而這些合金材料的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通冷作 沖壓模具材料，因此在制作中，經(jīng)工藝論證在通常制作基礎(chǔ)上，對(duì)特殊關(guān)鍵精密 模具應(yīng)增加精修正多道工藝，這樣拉伸精密模具精度應(yīng)達(dá)到1T5級(jí)，模具表面粗 糙度達(dá)到0.2左右，模具可靠性有保證。既達(dá)到提高使用壽命，又使沖壓出工件 質(zhì)量，保證在設(shè)計(jì)要求的公差精度范圍內(nèi)，對(duì)加工的沖壓機(jī)床按產(chǎn)品工序精密性 要求，合理選擇。對(duì)鋼球軌道加工的主要工序?yàn)槔鞗_壓，首選為精密模具和相 匹配的精密沖壓機(jī)床來加工，可保證工序零件的形狀位置公差達(dá)到要求精度，從 而使外圈金屬?zèng)_壓片的整體公差精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。參看圖1所示，緊湊組合直線軸承由外圈金屬?zèng)_壓片5、塑料保持架l、鋼 球2和兩端的金屬蓋4組成，每只軸承至少有3片金屬?zèng)_壓片，每個(gè)片子有二條 鋼球軌道3，參看圖1-B所示，二條鋼球軌道與塑料保持架1上的鋼球滾道相對(duì) 接，分別組成二條導(dǎo)向軌3引導(dǎo)鋼球2作循環(huán)滾動(dòng)。塑料保持架1為圓柱形腔架 結(jié)構(gòu)，每只塑料保持架1外圓柱面上設(shè)3只或3只以上接納金屬?zèng)_壓片的嵌合位，
金屬?zèng)_壓片嵌貼在塑料保持架1的外圓柱腔架面上，兩端由金屬端蓋4將金屬?zèng)_ 壓片5套合壓緊。外圈金屬?zèng)_壓片具體結(jié)構(gòu)參見圖2，每片有二條鋼球軌道51， 二條內(nèi)凹的軌 道面經(jīng)沖壓、拉伸、精磨成內(nèi)圓弧面。軌道51的兩端為圓弧形鋼球入口 52，鋼 球入口 52弧面下凹的鋼球軌道51與整體圓柱腔架塑料保持架的軸向鋼球滾道相 對(duì)接，鋼球在軌道與滾道中間可作往復(fù)直線循環(huán)滾動(dòng)，在兩個(gè)鋼球入口 52之間， 即外圈金屬?zèng)_壓片兩端為帶弧形面錐形頭53，與保持架端點(diǎn)部的凹形槽相緊湊 吻合，外圈金屬?zèng)_壓片5兩側(cè)的工藝溝54與塑料保持架工藝槽16相貼合，產(chǎn)品 兩端由金屬端蓋相壓配，使產(chǎn)品保持穩(wěn)固不松動(dòng)狀態(tài)。塑料保持架如圖3所示，塑料保持架1上的鋼球?qū)蜍?由鋼球滾道12和 開口的滾槽14組成橢圓形導(dǎo)軌，六個(gè)橢圓形導(dǎo)軌均勻分布在圓柱框架面上，鋼 球滾槽14為保持架上開口槽，此無底槽與外圈金屬?zèng)_壓片的鋼球滾槽軌道51相 對(duì)應(yīng)，鋼球滾槽14開口寬度小于鋼球2的直徑，以限制鋼球在軌道51上滾動(dòng)。 橢圓形導(dǎo)軌之間為橫向支撐框12，兩端的縱向端蓋框13上，設(shè)有與金屬?zèng)_壓片 的錐形頭53相配合的嵌槽15，兩個(gè)橢圓形滾道與一片外圈金屬?zèng)_壓片5相對(duì)應(yīng)， 當(dāng)外圈金屬?zèng)_壓片5嵌套在塑料保持架1外表面時(shí)，塑料保持架上的鋼球滾道 12與外圈金屬?zèng)_壓片5上的鋼球軌道51相對(duì)接，共同引導(dǎo)鋼球從塑料保持架的 鋼球滾道12滾動(dòng)到外圈金屬?zèng)_壓片5上的鋼球軌道51內(nèi)，周而復(fù)始運(yùn)動(dòng)。橢圓 形導(dǎo)軌中間的工藝槽16與外圈金屬?zèng)_壓片上兩條鋼球軌道51外側(cè)的工藝溝相互 緊貼，兩端由金屬蓋4將三片外圈金屬?zèng)_壓片與保持架套合壓緊。緊湊組合直線軸承的端蓋加工方法1) 采用優(yōu)質(zhì)08F冷軋鋼板放到落料模具里，用J23-6沖壓機(jī)床落下圓形坯 料，如圖4所示；2) 把坯料放到打彎模具上，由J23-6沖壓機(jī)床將圓形外圈彎曲成形，如圖4 所示；3) 對(duì)以上成形件放到整形模具里，用J23-6沖壓機(jī)床上進(jìn)行整形成合格品；4) 把合格端蓋放到GST型震動(dòng)拋光機(jī)上，用微小研磨丸加研磨液進(jìn)行修邊 去毛，每箱產(chǎn)品用20 30分鐘時(shí)間，達(dá)到無毛刺，表面粗糙度達(dá)到1.6左右。緊湊組合直線軸承各配件準(zhǔn)備到位后，可對(duì)其成品裝配，每套軸承有外圈金 屬?zèng)_壓片至少3件，塑料保持架l，鋼球若干粒，端蓋2只，具體裝配工藝如下 1)首先對(duì)檢驗(yàn)合格的外圈金屬?zèng)_壓片、塑料保持架、端蓋進(jìn)行清洗去污處理，再分別按指定擺放整齊。2) 由于該產(chǎn)品保持架不用放到外圈內(nèi)，這樣裝配相對(duì)于簡(jiǎn)單些，可把保持 架二條滾道向上，再把符合規(guī)格鋼球放到二條滾道上，放滿后外圈金屬片覆蓋到 保持架上，并使外圈金屬片兩端錐舌部與保持架端部凹槽吻合。3) 這樣鋼球就在上下滾道與上軌道中間，通過直線軸進(jìn)行滾動(dòng)和往復(fù)運(yùn)行。4) 用小鉗子對(duì)上面外圈金屬片和保持架夾緊，以保證外圈金屬片不松脫和 鋼球不掉落目的。5) 把保持架再轉(zhuǎn)一方向，用同樣方法安裝第二片外圈金屬片及鋼球，再用 小鉗子夾緊。6) 把3片外圈金屬片和鋼球都裝到保持架后，以未用小鉗子另一端放到專 裝端蓋的座套上壓緊端蓋，用同樣方法壓緊另一端蓋。7) 對(duì)以上裝配完畢的成品，通過氣泵座套夾緊，用止通規(guī)與靈活芯棒進(jìn)行 合格靈活檢驗(yàn)。8) 對(duì)過松和過緊的產(chǎn)品退回反修，調(diào)換鋼球公差規(guī)值，使每套產(chǎn)品通過檢 驗(yàn)，達(dá)到規(guī)定公差精度，才為合格品。
權(quán)利要求
1、緊湊組合直線軸承，它由外圈金屬?zèng)_壓片、塑料保持架、鋼球和兩端金屬蓋組成，其特征在于每只軸承至少有三片金屬?zèng)_壓片，每個(gè)金屬?zèng)_壓片有二條鋼球軌道與塑料保持架中的軸向鋼球滾道相對(duì)接，分別組成二條鋼球滾動(dòng)導(dǎo)向軌，外圈金屬?zèng)_壓片安裝在塑料保持架外圍，兩端由金屬蓋套合固緊。
2、 緊湊組合直線軸承的加工方法，其特征在于包括以下步驟1) 所述外圈金屬?zèng)_壓片采用冷軋鋼板，用多種沖壓模具在沖壓機(jī)床上沖壓、 拉伸、整型，經(jīng)碳氮共滲熱處理，再經(jīng)拋光清洗，完成外圈金屬片制作；2) 所述塑料保持架采用工程塑料以注塑成型機(jī)和配套模具注射成形；3) 所述軸承兩端金屬蓋采用冷軋金屬板，用沖壓模具在沖壓機(jī)床上沖壓， 打彎整形制作成形；4) 所述滾珠鋼球級(jí)別為10級(jí)，規(guī)值為+ 10之間；5) 將上述經(jīng)檢驗(yàn)合格的外圈金屬?zèng)_壓片，塑料保持架、鋼球和端蓋進(jìn)行組 裝成品。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的緊湊組合直線軸承的加工方法，其特征在于外圈 金屬?zèng)_壓片沖壓、拉伸、整形的方法包括1) 采用20tt冷軋鋼板，用落料模具在J23-6沖壓機(jī)床沖壓出留有余量的外 圈金屬?zèng)_壓片坯料；2) 將上道落下帶二端錐形頭部的金屬片子放到?jīng)_中間凹槽和工藝缺口的模 具上，由J23-6沖壓機(jī)床沖壓出中間凹槽；3) 將沖壓出中間凹槽片子放到高精拉伸模具里，在CAF-10精密沖壓機(jī)上沖 壓拉伸二道工藝槽，精度保持1T6 1T7水平；4) 將經(jīng)過拉伸工藝槽片子放到彎型及拉伸鋼球軌道精密模具上，由CAF-IO 精密沖壓機(jī)床上進(jìn)行彎型和拉伸鋼球軌道；5) 對(duì)以上經(jīng)過彎型和軌道拉伸片子放到精密整形模具上，采用精密CAF-6 沖壓機(jī)床進(jìn)行精密整形；通過精密整形二鋼球軌道精度達(dá)到1T6級(jí)；6) 把通過整形的外圈金屬片放到成形模具上，由J23-6沖壓機(jī)床上對(duì)四周 多余留邊進(jìn)行切除，達(dá)到外圈金屬?zèng)_壓片形狀要求。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的緊湊組合直線軸承的加工方法，其特征在于外圈 金屬?zèng)_壓片滲氮碳淬火處理方法，金屬?zèng)_壓片產(chǎn)品放到碳氮共滲爐里，溫度為 820'C至870°C，保溫時(shí)間為1. 0至1. 5小時(shí)，滲深層為0. 3rnm 0. 4咖，然后在同 溫下進(jìn)行真空淬火，再在160'C至18(TC低溫回火，可達(dá)到硬度為58 HRC至62冊(cè)C， 深度為0. 2mm 0. 4mm。
全文摘要
緊湊組合直線軸承，它由外圈金屬?zèng)_壓片、塑料保持架、鋼球和兩端金屬蓋組成，每只軸承至少有三片金屬?zèng)_壓片，每個(gè)金屬?zèng)_壓片有二條鋼球軌道與塑料保持架中的軸向鋼球滾道相對(duì)接，分別組成二條鋼球滾動(dòng)導(dǎo)向軌。加工方法是外圈金屬?zèng)_壓片上的二條鋼球軌道制作，由精密模具與精密沖壓機(jī)床進(jìn)行沖壓拉伸成型，再經(jīng)碳氮共滲熱處理。本發(fā)明在簡(jiǎn)化工藝，省料省工，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率基礎(chǔ)上，在同樣規(guī)格上每套個(gè)體體積要少30％，重量可以減少50％以上，節(jié)省外圈鋼材70％以上，節(jié)省加工成本50％以上，并能與普通直線軸承能互換相通用。外圈金屬片上的軌道接觸面大于普通直線軸承，因此可作用重載荷和對(duì)運(yùn)行壽命將大大高于普通直線軸承。
文檔編號(hào)F16C29/06GK101126415SQ200710071140
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者梅雪成, 鄭世良 申請(qǐng)人:寧波恒力汽配軸承有限公司