保持架发展动态

保持架发展动态
滚动轴承冲压保持架技术发展动态
中轴协技委会扈文庄
一、轴承保持架的作用和分类
保持架是轴承的主要零件之一，保持架在滚动轴承中有四个基本作用：一．分离滚动体；二．将滚动体本身保持住或使其与一个套圈保持在一起；三．引导滚动体在正确的轨道上滚动；四.对滚动体定向、减少摩擦力。

按其制造工艺和所使用的材料保持架可分为：以低、中碳钢为材质的冲压保持架；以高强度铜合金（铅黄铜、镍、硅青铜等）、锌铝合金、球墨铸铁等为材质的合金实体保持架；以聚酰胺树脂为材质的工程塑料保持架；以酚醛层压布管为材质的酚醛胶木实体保持架。

其中冲压保持架以其生产效率高，材质轻，强度好，覆盖范围广而得到广泛的应用。

保持架设计的基本要求是在一定的空间和结构强度上满足轴承的最大承载载荷和旋转精度和速度的要求，可根据轴承在主机中的使用工况及引导间隙的要求，确定内、外径或滚动体的引导方式，进而确定结构和主参数。

滚动轴承在工作时，由于滑动摩擦而造成轴承发热和磨损，特别是在高速运转的条件下，由于离心力、惯性力的作用，加速了轴承内部滚动体、内外圈与保持架的碰撞、摩擦磨损与发热，严重时会造成保持架烧伤和断裂，致使轴承不能正常使用，保持架损坏在轴承失效形式中占很大的比例，而在保持架损坏的原因中，保持架材质好坏又是主要原因之一。

因此，要求轴承保持架的材质应具有良好的机械强度；尺寸的稳定性；良好的可塑性和可加工性等多方面性能。

由于保持架特有的加工方式或工艺难度的局限，并考虑其受力、润滑、速度、温度等各方面因素的影响以及市场对轴承高速、高精、重载、长寿命、低噪音的要求，轴承保持架技术的不断改进和发展已成为必然。

二、冲压保持架结构的衍变和发展
固有滚动轴承的结构改进，除了增加滚动体数量和尺寸外，大多出于对轴承保持架结构的改进上。

以冲压保持架为例，就有数十种结构类型。

在此就其常见或通用的冲压保持架结构类型以及结构的衍变和发展介绍如下：
1．深沟球轴承用保持架；其保持架类型有带引导挡边的浪形保持架如图1；“S”形保持架如图2；浪形保持架如图3；冠形保持架如图4；带爪浪形保持架如图5；单向游隙浪形保持架如图6；双K值浪形保持架如图7。

图1
图2
图3
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图5
图6
图7
其中前五种结构均为老结构类型保持架。

单向游隙浪形保持架和双K值浪形保持架、带油槽浪形保持架均为降低噪音而发展或探索出的新型结构保持架，同时可以提高保持架的润滑能力，对提高轴承的转速有很大帮助。

国外向心球轴承保持架球兜孔采用正圆形或椭圆形，旋转灵活性好，游隙变化范围为13-25微米，保持架结构趋向于加宽，（宽度比为球径的0.45-0.48），强度高，刚性好，球兜孔R的光亮带圆滑，饱满，平台间相互平行差小，采用带锥形过盈铆钉，定位精度高，适于高效率自动装配，铆合后，旋转灵活性好，噪音低。

2．调心球轴承保持架，其结构有菊形保持架如图8；葵形保持架如图9、图10；象鼻形保持架如图11。

该类冲压保持架在结构上基本
没有多大变化，但冲压模具制造复杂，产品尺寸难以保证和检验，随着工程塑料保持架强度和耐高温性能的不断提高，有被其逐步替代的趋势。

图8
图9
图10
图11
3．圆柱滚子轴承保持架，其结构类型有：乙形保持架如图12；筒形保持架如图13；双端盖保持架如图14；槽形保持架如图15；中
弯形保持架如图16。

图12
图13
图14
图15
图16
其中前两种结构为固有保持架，后三种保持架是近年逐步发展和探索的新结构。

新发展和探索的结构中，双端盖保持架采用了拔制的过梁立柱和冲压端盖组合结构，由于强度好、便于储油润滑、生产效率高，可替代部分铜保持架等优点已经得到大规模使用。

但就其提高轴承高速、重载、长寿命、低噪音而言，槽形保持架和中弯形保持架更具发展前景。

因为这两种结构不但从材质上代替了铜制，节约了材料，更重要的是加长了滚动体的直径和长度或是增加了滚动体数量，从而可以提高轴承的载荷和寿命，同时降低了轴承的噪音。

4．调心滚子轴承保持架，有圆锥弯边保持架如图17；球面弯边形保持架如图18；鼓形保持架如图19；“Z”形锁点保持架如图20；“Z”形双肩点保持架如图21；
圆锥锁点保持架如图22；直筒形保持架如图23；灯笼形保持架如图24。

该类冲压保持架中，鼓形保持架应用较广，适用于CC型调心滚子轴承，“Z”型锁点保持架；“Z”形双肩点保持架；圆锥锁点保持架；直筒形保持架及灯笼形保持架均为改进型新结构保持架。

“Z”形锁点保持架和“Z”形双肩点保持架形状较为复杂，它们的过梁避开了滚动体纵剖面最大尺寸位置，使保持架的过梁的强度得以提高，另外，采用在保持架大端面钢板压出凹形成锁点，利用滚动体端面凹穴来实现锁住滚动体的功能，中隔圈放置在保持架的大端外径上，使得轴承内部空间扩大，滚动体的直径、长度、和数量均可有所增加，此
类结构提高了调心滚子轴承的承载能力和寿命，同时节约了原材料，降低了噪音，是一种有着广泛前途、值得大力推广的新结构。

图17
图18
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图20
图21
图22
图23
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5．其它类型冲压保持架有以下一些基本结构：
图25 薄壁“M”形保持架
图26 “K”形保持架
图27 “M”形保持架
图28 梅花形保持架
图29 盒形保持架
图30 碗形保持架
图31 圆锥筐形保持架
图32 “Π”形保持架
图33 “C”形保持架
图34 “U”形保持架
图35 “2”字形保持架
这些类型保持架中除“C”形、“U”形和“2”字形保持架外均为早已推广的固定形老结构保持架，“C”形保持架也已广泛使用。

其中的“U”形和“2”形保持架为新试制型保持架，这两种结构保持架有其一定的进步性及使用价值。

薄壁M型和K型保持架多用于汽车变速箱和发动机连杆中的各类滚针轴承。

圆锥轴承所用的筐形保持架除通用结构外，为增加强度和保持滚动体有图示两种结构。

6．滚动轴承中常使用的冲压件还有以下一些结构：
图36冲压外圈图37滚针挡圈
图38防尘盖图39滚针挡圈
图40 八字形防尘盖图41 卷边防尘盖
图42 挡片图43 滚针挡罩
图44 弹簧锁圈图45 八字形弹簧锁圈
图46 弹簧连接圈
总结冲压保持架的结构改进和对比分析，可以看出保持架的结构改进与发展都具备以下几个特征:
1：在保证强度的基础上，能够使轴承滚动体在数量或几何尺寸上得到增加，以提高轴承的承载能力和使用寿命。

2：具备有提高轴承的自润滑的能力，同时可以降低噪音。

满足轴承提高转速和减少噪音的要求。

3：具备有节约原材料和减少对周边环境的影响。

提高材料利用率和节约原材料是大势所趋，尤其是铜材料的有限资源日益紧张，以钢代铜，以塑代铜都对保持架的结构改进和替代起到了促进作用。

在环境方面，减少污染日益成为企业和社会关注的重点。

4.：提高保持架的表面硬度及润滑能力将成为新结构保持架的发展方向。

当前，在环保条件下对冲压保持架表面所进行的抛丸、光饰、发蓝等物理、化学处理，都为降低保持架内应力，改善表面粗糙度及润滑能力起到了积极的作用。

部分结构如圆锥、短圆柱及调心滚子轴承、滚针轴承保持架的表面渗碳、碳氮共渗或软氮化处理都对提高保持架的机械强度和耐磨性，延长保持架的寿命起到关键性的作用。

任何新生事物的发生和发展都有其过程，保持架的结构改进与进步也不例外，技术进步和发展一直是轴承行业永恒的主题。

新结构冲压保持架的生产与加工不但存在有技术困难，还存在有市场的接受能力的问题。

但是，改进结构的保持架只要满足了提高轴承转速、载荷、寿命及降低了噪音，节约了原材料，就具备了发展的硬道理，就有生存和发展的空间，就必将为市场接受，从而占领市场，为企业和用户带来更加丰厚的回报。

三、冲压保持架制造工艺及其装备
国外深沟球轴承浪型保持架多为专业化、自动化生产，根据保持架的大小有两种主要生产方式：微型保持架采用卷料在高速单工位压力机的复合级进模上完成，成型工艺为在卷料上精密步进5—7个工位，依次逐步下料，裁环，成型、整形、切边等工序。

中小型保持架采用卷料在高速多工位压力机上冲压浪型保持架，先直接冲下环料，然后
靠两边机械臂夹住步进送入各个工位，依次完成成型、冲铆钉孔、整形等工序。

两种方式的特点都是模具复杂、制造精度高、寿命长、安全可靠、生产效率高，适合少品种、大批量生产。

国内浪型保持架过去多采用单台冲床单工序生产，一副保持架需4 -5台冲床、模具和为其操作的员工才能完成，模具简单效率低，生产成本高。

为提高质量和效率，洛轴保持器厂率先在行业中开发了机械臂式多工位冲床，但由于模具和自控元件不过关、机床价格等原因，一直得不到很好的推广和使用。

山东聊城地区的一些企业如金帝、人和等在此基础上做了改进，采用单台冲床卷料自动冲环，再放到单台步进模机械臂上完成其他工序的方法使得模具和机床成本变得简单易行，又能大幅提高生产效率，因而在聊城的保持架专业生产地区得到推广和普及。

浙江利隆于90年代起引进日本的卷料自动生产线生产微型保持架，通过对设备和模具的不断地消化吸收、创新改进，已大幅降低了模具和设备的使用成本，成为微型保持架生产的佼佼者。

无锡安风也通过模仿和探索，成功地开发了卷料高速自动步进模，用于微型保持架的生产。

国内大部分滚针轴承保持架生产为单工序的冲窗孔机和冲孔、弯边、整形等方式，模具精度和生产效率远不能满足汽车工业大批量的配套要求。

目前苏州轴承厂有限公司、襄轴、常州光洋分别引进了美国Torrington和日本ＮＴＮ公司的滚针轴承制造技术，使其拥有世界上最先进的滚针轴承专业工艺设备，如：瑞士SAFED公司的热处理炉；瑞典LID?ING公司的无心磨床；英国PLATARG公司的多工位压力机；德国Bilher公司的保持架自动卷焊机等等，每条自动线采用卷料冷碾成形、多工位步进模具冲孔、自动卷焊成型、整形等工序高效率大规模生
产，每条线可班产5万套左右保持架。

其他类型的保持架如筐形、碗形和鼓形受结构和产量的限制，大规模自动化生产较难实现，一般多采用单工序的下料、自动等分冲窗孔机冲孔、压坡、整形来完成。

筐形保持架也可采用整体一次冲孔成型工艺加工，但模具制造复杂，成本高。

总之，我国滚动轴承保持架的加工质量、工艺和制造设备水平与国外先进水平相比还有很大差距，加快发展新型高速、高效冲压设备，提高精密复杂复合膜、连续模、级进模模具制造水平，适应轴承保持架行业专业化、自动化、大规模生产的需要，依然是我们今后长期努力和奋斗的方向和目标。

四、冲压保持架标准发展现状
有关冲压保持架技术条件的标准制定于20世纪八十年代中、末期和90年代初，当时针对不同类型轴承所用的冲压保持架行标和专标都做了规定，共有10项轴承工业统一的行业标准：
ZQ 26-84 圆锥滚子轴承筐型保持架技术条件
ZQ 27-84 调心滚子轴承（对称滚子型）冲压保持架技术条件
ZQ 32-85 （试行）深沟球轴承浪型保持架技术条件
ZQ 55-86 （试行）滚动轴承零件圆柱滚子轴承槽型保持架技术条件
ZQ 56-86 （试行）滚动轴承零件角接触轴承C型保持架技术条件ZQ 57-86 （试行）滚动轴承零件推力调心滚子轴承钵型保持架技术条件ZQ 75-86 （试行）滚动轴承零件调心球轴承冲压保持架技术条件
ZQ 76-86 （试行）滚动轴承零件推力球轴承冲压保持架技术条件JB/CQ 104-88 （试行）滚动轴承零件圆柱滚子轴承双挡圈组合保持架技术条件
JB/CQ /T 129-91 滚针轴承保持架技术条件
1994年中轴协技委会保持架专委会组织力量在这10项行内标准的基础上作了统一修订，成为《滚动轴承零件冲压保持架技术条件》JB/T 50010-94。

94版标准对原10项标准中规定的10种保持架的技术条件进行了归纳合并，并与产品优化设计图册对应统一起来，同时，修改了部分保持架主参数的公差值，以适应当时轴承精度不断提高、保持架模具精度不断提高的状况。

1997年国家机械工业部对行内标准进行了清理整顿，JB/T 50010-94被废止。

1999年全国滚动轴承标准化技术委员会将其转化
为标委会技术文件，标号为CSBTS TC98.51-1999。

在转换的过程中对标准的主要内容未作修改，只是在编写格式上进行了编辑性修改。

随着行业技术水平的提高以及冲压保持架商品化趋势的扩大，全国滚动轴承标准化技术委员会及中轴协技委会保持架专业委员会建议将CSBTS TC98.51—1999技术文件重新修定并上升转化为行业标准，2000年国家机械工业局对该项目进行了审查并获得批准。

经过历时两年的修订完善，JB/T 10337—2002《滚动轴承冲压保持架技术条件》行业标准诞生，2002年颁布实施。

此标准的推广使用得到了国内轴承生产企业和保持架生产厂家及技术人员的认同和支持，在冲压保持架的生产中发挥了巨大的指导作用，推动了我国滚动轴承冲压保持架加工技术和实物质量的整体提高及整个行业的快速发展。

时至今日，我国轴承保持架行业市场化趋势日益强劲，保持架行业技术水平也比以前有了显著的进步，尤其值得注意的是，许多国有或集体企业在激烈的市场竞争中逐渐淡出市场，原有的几个保持架骨干厂也几经整改和磨难，目前虽渐有起色但由于体制和人才流失等诸多因素，也错过良好的发展机遇和市场占有率，尚能保证满足本厂产品的一般和特殊产品的需要。

取而代之的是以山东聊城地区为代表的民营企业和部分江浙、瓦轴及瓦房店地区的民营企业，他们竞争意识强，各工序分工明确，成本观念重，对市场需求反应及时，技术进步快和产品集中度高，如聊城地区的轴承保持架相关企业约1600余家，从业人员近3万人左右，保持架及相关产业销售收入近40亿元，已成为国内轴承保持架主要集散地，生产的各类冲压保持架品种和数量已占到轴承保持架行业90%以上。

其中聊城金帝保持架厂在国内同行业中率先通过ISO 9001:2000和ISO/TS 16949:2002国际质量管理体系，在引进吸收了日本先进的生产设备的基础上，生产线采用了国内先进的多工位级进模和自动装配轴承保持架生产技术，配备了具有国际水平的高精度电子检测设备，对产品精工细作。

生产的高精度、低噪音、静音、寿命长等特点的深沟球浪形和圆锥滚子、风电轴承等不同材质和规格的保持架达2000多种，为SKF、PEER、NSK、GMB、NPB、INA、EMERSON、TIMKEN等国内外知名轴承厂配套，并远
销欧美、东南亚等国家，品质深得广大客户信赖。

聊城其他的知名企业如人和、万联（世阳）、中瑞、华龙、美华、夏津景丹和浙江利隆、洛阳达能等企业也都在浪型和圆锥、圆柱、调心滚子保持架领域内独占鳌头。

但聊城地区仍有相当一部分企业对产品标准和质量意识大相径庭，再加上目前轴承行业的低价竞争、保持架产品检测技术的相对滞后和对冲压保持架产品检测的失控，也是导致近年来市场上冲压保持架质量良莠不齐的主要原因。

伴随着商品生产的发展，原有的标准在中外客户各种各样的需求下显得捉襟见肘，一些新型结构的保持架的生产和使用游离于标准之外，难有统一的控制，这种局面不利于行业技术的进步和发展。

为了确保冲压保持架的产品质量，有必要加强对冲压保持架产品的精确测量和对实际生产的冲压保持架与产品图样一致性的控制。

为此国家标准化委员会和中国机械工业联合会及全国滚动轴承标准化技术委员会于2008年再次做出了修订《滚动轴承冲压保持架技术条件》标准的决定,并把冲压保持架技术条件行业标准上升为国家标准，以更大程度的控制和提高冲压保持架的产品质量，规范产品检验，促进行业技术进步，及时为他们提供技术参考，满足国内外保持架生产企业及轴承生产企业的技术需要。

自2009年开始，由洛阳轴承研究所有限公司、中轴协技委会保持架专委会牵头，联合轴承保持架行业内在技术、产品产量和规模、市场占有率等占主导地位的企业作为主要起草单位，通过走访用户及主要生产厂家，广泛收集了典型类型有关企业标准和相关技术资料，以JB/T 10337—2002《滚动轴承零件冲压保持架技术条件》为基础对标准进行制定。

由于各类保持架形状复杂，加工和检验方式也有别于轴承的其他零件，考虑到冲压保持架专业生产特点和技术上的特殊性，遵照删繁就简，规范技术符号和术语，控制选用材料标准和保持架产品的主参数，提高保持架几何形状和尺寸精度，明确检验原理和方法，兼顾目前国内生产的最高实际水平和最新成熟结构产品，指导和促进行业技术进步的原则进行了制定。

经过历时近两年的艰苦工作，标准
于2010年8月初形成《工作组讨论稿》后通过电子邮件等形式发往几十个主要厂家征求意见，并与2010年8月在洛阳召开了由行业内40余家主要生产厂家和轴承企业参加的标准工作会，对《工作组讨论稿》所征求意见进行了归纳整理、修改形成《征求意见稿》。

2010年9 月标委会秘书处将《征求意见稿》发至标委会各委员征求意见，标准起草人一一对意见进行了整理答复和修改，形成标准的《送审稿》，交标委会会议审议。

2010年10月在全国滚动轴承标委会六届一次会议上《滚动轴承冲压保持架技术条件》标准经会议终审通过，定为推荐性标准，国内先进水平。

标准是企业组织产品生产和经营的技术依据和法规，高标准才有高质量。

随着市场经济的进一步深化，对外交流日益增多，轴承保持架零件已经完全商品化，并逐步国际化，保持架标准的制、修订和广泛深入的贯彻执行就显得尤为紧迫和重要。

根据2009年国家发改委（2009）1415号文下达的《2009年机械行业标准项目计划》的安排，中轴协保持架专委会积极组织力量，认真开展工作，JB/T7048《滚动轴承零件工程塑料保持架技术条件》也已制定完毕，处于报批公布状态。

通过这两项重大的基础标准的制、修订，保持架行业各生产企业得以以此为准绳，更大程度地控制和提高冲压和工程塑料保持架的产品质量，规范产品检验，促进行业技术进步，满足客户日益增长的需要。