軸承安裝與固定的工藝參數(shù)研究

李春剛， 郭輝， 沈勇， 田輝

(1.中國人民解放軍海軍裝備部駐西安地區(qū)軍事代表局駐漢中地區(qū)軍事代表室，陜西漢中723000;2.中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司，陜西漢中723000）

0 引 言

近年隨著軸承壓裝執(zhí)行航標(biāo)及所標(biāo)的修訂完善，先后增添、完善軸承壓裝、檢測等方面的執(zhí)行內(nèi)容，軸承在殼體安裝與固定方法、技術(shù)要求及固定后的質(zhì)量檢測等有了更全面的要求。近年航空企業(yè)在軸承安裝與固定貫標(biāo)執(zhí)行過程中，雖然不斷優(yōu)化軸承壓裝和檢測工藝、細化流程、規(guī)范操作，但是也暴露了部分新型號軸承未及時納入航標(biāo)及所標(biāo)，缺少相關(guān)工藝參數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行困難的問題。根據(jù)目前航標(biāo)及所標(biāo)對軸承在孔內(nèi)固定類型可分8類，其中6、7、8類軸承固定類型未納入HB0-37標(biāo)準(zhǔn)[1]。

表1 8種軸承固定方法

1 軸承檢查

近年軸承入廠復(fù)驗反饋：少數(shù)部分國產(chǎn)軸承無載啟動力矩大，壓裝風(fēng)險性高。為提高軸承壓裝合格率，需進行無載啟動力矩檢測和記錄，以作為后續(xù)軸承選配工作的開展。

檢測無載啟動力矩時，受連接方式影響，力矩扳手（圖1）與零件之間需借助過渡工裝進行連接，連接工裝要滿足扳手旋轉(zhuǎn)軸心線與軸承軸線在同一平面內(nèi)，連接工裝固緊在軸承內(nèi)圈端面上，靠工裝與軸承內(nèi)圈端面的摩擦力帶動軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，來檢測軸承的無載啟動力矩。檢測結(jié)束后，填寫軸承壓裝無載啟動力矩相關(guān)信息。

2 壓裝設(shè)備

根據(jù)軸承壓裝工藝特點和航標(biāo)及所標(biāo)規(guī)范要求，采用固定模收壓，壓力機技術(shù)條件如表2所示。

表2 軸承壓裝數(shù)顯壓力機技術(shù)條

3 軸承壓配工裝改進

HB0-37標(biāo)準(zhǔn)中未提及固定模壓收壓軸承相關(guān)參數(shù)信息，因此結(jié)合所標(biāo)及公司已開展的一系列工藝研究，對在軸承安裝及收壓方面的工藝優(yōu)化進行闡述。

3.1 軸承在殼體孔中的安裝工裝改進

原軸承安裝工裝由壓頭、支撐兩部分組成如圖2（a）[2]所示。使用時，需將軸承與安裝工裝一同放置在壓力機下，使壓頭的中心與工作臺面相垂直，以一定的加速率對壓頭逐漸施加壓載荷，確保安裝力施加在軸承外圈上，軸承壓入距離等于外圈厚度即可。在原軸承安裝定位前需目視找正，操作麻煩，單件加工效率低，且在壓裝過程存在軸承與工件殼體定位不牢靠的風(fēng)險，易擠傷工件殼體或損壞壓頭。

為減少找正時間，降低操作難度和加工風(fēng)險，對原工裝進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，引進具有自動導(dǎo)向的浮動芯軸設(shè)計理念，如圖2（b）所示，將其結(jié)構(gòu)更改成由上模、芯軸、下模體、彈簧、底板導(dǎo)引柱五部分組成的自動導(dǎo)向工裝。改進后的工裝定位芯軸與底座配合，加工定位不需手動調(diào)整，操作簡單，定位可靠。經(jīng)測試：新工裝加工效率較舊工裝提高4倍。

3.2 用固定模收壓軸承工裝的改進

固定模收壓殼體是在壓力機上用固定模對帶溝槽的殼體進行收壓[3-4]。施加壓力時，必須保證收壓力平行于殼體孔軸線并均勻緩慢施加在殼體上。固定模收壓殼體又分固定模定程收壓殼體和固定模定力收壓殼體兩種。因軸承固定方式有差異，前者可使用液壓壓力，后者必須使用數(shù)顯壓力機[5]。

如圖3（a）所示，原固定工裝由上模、下模、芯軸三部分組成。一個軸承需要進行兩次裝夾和兩次收口，既費時又易產(chǎn)生兩次收口，兩邊收口深度的不對稱問題，且收口的質(zhì)量、效率低。如圖3（b）所示，改進后的工裝將下模結(jié)構(gòu)設(shè)計成與上模相同的形狀，只需一次裝夾、收口即可，不但提高了收口效率，還提升了收口質(zhì)量。

4 軸承固定工藝參數(shù)試驗

4.1 試驗方案設(shè)計

1）確定零件殼體與軸承配合關(guān)系試驗設(shè)計：考慮零件材料、軸承類型、零件尺寸3個因素，并按照尺寸規(guī)格每0.005 mm的變化壓配1件（情況特殊時根據(jù)需要增加件數(shù)）的原則，設(shè)計試驗方案。根據(jù)壓配前后軸承無載啟動力矩值選定零件與軸承的配合關(guān)系，按照表3進行相關(guān)試驗。

表3 零件殼體與軸承配合關(guān)系確定試驗表格

2）確定軸承收口時的軸承壓裝壓力和保壓時間試驗設(shè)計：在規(guī)范未提供推薦壓裝壓力值時，根據(jù)經(jīng)驗計算推薦軸承壓裝壓力并進行試驗。壓裝壓力=軸承外徑×壓力系數(shù)，表4為軸承收口鉚合壓力系數(shù)確定表，表5為軸承或殼體V形槽類型確定表。結(jié)合表4、表5可計算出軸承收口壓裝壓力值得范圍。

3）在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)進行不同深度收口試驗，軸承收口后無載啟動力矩、軸向位移、軸向推出力均合格時，滾子切深范圍即為滾子切深確定值范圍。

按照以上試驗設(shè)計原則，對執(zhí)行HB0-37標(biāo)準(zhǔn)和所標(biāo)的軸承壓裝制定試驗方案。

4.2 試驗結(jié)果

根據(jù)試驗方案和113次固定工藝參數(shù)試驗，確定殼體與軸承的配合關(guān)系、軸承收口時的軸承壓裝壓力和保壓時間等，表6為試驗確定的合理軸承固定翻邊壓力值及保壓時間。說明：P為V形槽深度，R為V形槽根部圓弧半徑，D為軸承外徑，A為V形槽中心直徑。

表4 軸承收口鉚合壓力系數(shù)確定表 N/mm

表5 公制軸承或殼體V形槽類型確定表 mm

表6 所標(biāo)規(guī)定的軸承壓裝翻邊壓力

試驗結(jié)果表明：：壓配殼體孔尺寸越小，零件殼體與殼體配合越緊，軸承壓裝收口后無載啟動力矩越大；配合過緊時，軸承甚至?xí)霈F(xiàn)收死的情況；零件收口處V形槽尺寸過大和過小都會影響軸承收口質(zhì)量，會使軸承收口后的軸向位移或軸向推出力不合格；鉚壓收口的收口壓力、滾壓收口的滾壓深度、沖頭收口的沖壓深度過小，會使軸承收口后的軸向位移或軸向推出力不合格，過大會使軸承收口后無載啟動力矩過大，甚至?xí)霈F(xiàn)收死的情況。

5 結(jié) 語

針對少數(shù)部分國產(chǎn)軸承無載啟動力矩大，設(shè)計了無載啟動力矩檢測記錄表，用于軸承安裝和固定的選配依據(jù)。優(yōu)化了軸承安裝工裝及固定模收壓工裝結(jié)構(gòu)，簡單分析了新工裝在使用過程中存在的優(yōu)點。對未納入軸承安裝與固定標(biāo)準(zhǔn)的軸承，提供了一套尋找合適工藝試驗的方案，給出了經(jīng)驗確定軸承壓裝壓力值的方法，并通過工藝試驗確定軸承壓裝翻邊壓力值的范圍。文中開展的工藝研究工作，可作為軸承規(guī)范化作業(yè)的指導(dǎo)和依據(jù)。