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大型轴承保持架摆碾铆接机的创新设计与多维度分析

一、绪论

1.1研究背景与意义

在现代工业领域，大型轴承作为机械传动系统的关键部件，广泛应用于风电、冶金、船舶、矿山等重工业领域。其性能和质量直接关系到整个机械设备的工作效率、稳定性和可靠性。例如，在风力发电中，大型轴承支撑着风电机组的关键部件，确保机组稳定运行和高效发电；在船舶推进系统中，大型轴承支撑螺旋桨运转，保障船舶航行的速度与稳定性。因此，大型轴承被誉为现代工业的动力核心。

保持架作为大型轴承的重要组成部分，其作用是使滚动体之间保持均匀间隔，在轴承转动过程中，随滚动体而旋转，同时滚动体在保持架的兜孔内自转。保持架与滚动体表面之间存在复杂的运动，会产生摩擦力，同时还受到离心力、圆周切向力等其他各方向的作用力。所以，保持架在轴承运转过程中扮演着重要角色，承受着各种复杂的作用力。而保持架的铆接质量更是关系到轴承的寿命、旋转精度和动态质量。若铆接质量不佳，如铆钉头偏位、歪斜、松弛、缺肉，或焊接位置不正确、焊点过大过小、焊接不牢等，可能导致保持架散架、滚动体运动异常，进而引发机械设备故障或事故。因此，保证保持架的铆接质量对于确保大型轴承的性能和可靠性至关重要。

摆辗铆接技术作为一种先进的铆接工艺，与传统铆接方式相比，具有显著的优势。传统的冲击式热铆接工艺噪声大，液压式铆接则铆接力过高，铆钉易被镦粗，且这两种电焊式铆接劳动强度大，铆接后工件上有剩磁，即使退磁处理后仍有残留，在工件工作时，铆接空隙易吸引灰尘和污垢，影响使用性能。而摆辗铆接技术能有效克服这些问题，其铆接力仅为冲击式铆接的1/10，可减小工艺力，降低设备能耗；铆接过程无噪声、无振动，非常适宜于薄而脆的材料铆接，在电器工业、半导体工业等领域有着广阔的应用前景；能够精确控制摆辗铆接力，实现定时、定压铆接，可防止铆接时铆钉镦粗变形，精确控制铆接件的松、紧程度和尺寸精度，还能铆接硬度较高、直径较大的铆钉以及将金属片与陶瓷件铆在一起，铆接接头粗糙度达Ra0.08μm；摆辗铆接几乎不产生冲击，铆接头端部在被铆接件上作纯滚动，摩擦小，可保证工件表面不受损，不损伤电镀层及其它表面处理后的金属层；摆杆易于更换，能制成各种形状，以适应各种不同工艺的要求，适用于各种不同场合、不同空心件以及盒形、叉型等不敞开的地方；易于实现机械化、自动化，可应用于生产流水线及自动线上。

鉴于大型轴承在工业领域的关键地位，以及保持架铆接质量对轴承性能的重大影响，设计和分析一种高效、精确的大型轴承保持架摆碾铆接机具有重要的现实意义。通过研发先进的摆碾铆接机，能够提高保持架的铆接质量和生产效率，从而提升大型轴承的整体性能和可靠性，满足现代工业对高质量、高性能轴承的需求，推动相关产业的发展与进步。

1.2摆动碾压技术原理与特点

摆动碾压技术是一种先进的塑性加工工艺，其基本原理是利用一个带圆锥形的上模对毛坯局部加压，并绕中心连续滚动。在摆动碾压过程中，带锥形的上模中心线与机器主轴中心线相交成一定角度，即摆角（通常为1°-3°）。当主轴旋转时，上模中心线绕主轴中心线旋转，使上模产生摆动；同时，滑块在油缸的作用下上升，对坯料施压。如此一来，上模在毛坯上连续不断地滚动，上模每旋转一周，坯料就会产生一个压下量，最终实现毛坯的整体成形。

这种连续局部加载的成形方式，使得摆动碾压技术具有诸多显著特点。在省力方面，摆动碾压以连续局部变形代替常规锻造工艺的一次整体成形，所需变形力小，仅为传统锻造力的5％-20％，所用设备吨位较小，大大减少了设备、厂房、基础及安装的费用。以加工某大型盘类零件为例，传统锻造工艺需使用500吨的压力机，而采用摆动碾压技术，100吨的摆辗机即可完成加工，不仅设备成本大幅降低，能源消耗也显著减少。在产品质量上，摆动碾压可以使锻造空白的变形更加均匀，金属流线更加合理，能更大地提高成品的强度。如果模具制造尺寸精度很高，且进行过抛光，辗压件垂直尺寸精度可达0.025mm，表面粗糙度可达Ra0.4-0.8μm。在汽车半轴的制造中，采用摆动碾压工艺生产的半轴，其疲劳寿命相比传统工艺提高了30%以上，表面质量也得到显著改善。在加工复杂零件方面，摆动碾压尤其适合加工薄而形状复杂的饼盘类锻件、带杆的薄法兰盘状零件，这是传统锻造工艺难以实现的。在劳动环境与强度上，摆动碾压时机器无噪声，振动小，易于实现机械化、自动化，有效改善了工人的劳动条件，降低了劳动强度。在航空零部件制造中，一些复杂的薄壁环形零件，采用摆动碾压技术在自动化生产线上进行加工，不仅提高了生产效率，还保证了产品质量的稳定性。在成本方面，摆动碾压模具的设计较简单，制造容易，安装方便，降低了模具的制造成本和更换成本。

与传统铆接技术相比，摆动碾压技术在效率、质量等方面的优势