摘 要：薄壁轴承主要运用在航空航天、医疗器械、机器人、汽车等领域，近年来，我国对薄壁轴承的需求量越来越大，质量要求也越来越高。薄壁轴承内外圈在加工时会受加工过程、加工工艺等的影响，在加工完成后因内应力作用而产生弹性变形，造成尺寸超差而无法使用。轴承内外圈加工后的变形已很难满足产品的设计需求，研制一种适应这类薄壁轴承零件去除内应力的装置有重要的现实意义。
关键词：薄壁轴承；套圈轴向；内应力；去除装置
1 设计方案
对轴承内外圈去应力装置输入的能量、物料、信息形态和输出的能量、物料信息形态的特点，对轴承内外圈轴向去应力装置部分所要实现的功能进行了分析研究，并利用综合功能分析求解的方法进行功能分析和功能求解，对轴承内外圈轴向去应力装置的运动方案进行了优化设计，最终确定装置机械部件的组成及各部件的功能，进行标准件的选取及气路控制的设计，完成了轴承内外圈轴向去应力装置的结构设计。设计方案如图1所示[1-2]。
图1 设计方案
设计的传动动力为气缸的推力，轴承内外圈在推力作用下作平动，采用气缸推动结构简单。轴承内外圈通过上料机构及轨道引导，由径向水平放置转换为径向垂直放置，顺着出料口进入带一定坡度的导动轨道向下滚落，在磁场入口用一挡块限制其继续滚动，让其停止在设定轨道内，并安装传感器检测轴承内外圈是否到达指定位置，使磁场安装方向与轴承轴向一致，当传感器检测到轴承内外圈到达指定位置时，气缸启动使气缸活塞杆伸出，将到达磁场入口的轴承内外圈推入轴承轴向定位装置，使其在进入磁场前轴承轴向位置不变，轴承内外圈在定位装置的作用下一直保持轴向定位，磁场内部的轴承内外圈的运动靠气缸的推力传递来实现，在推力的作用下，后一轴承推动前一轴承向前移动一个轴承内外圈厚度位置[3]。推料杆运动的速度根据轴承需要进行磁处理的时间而定，一个处理周期完成，轴承内外圈则从磁场出口被后一轴承推出，完成轴承内外圈轴向内应力的去除。
2 装置组成
经计算，入口推料气缸选型：CDQ2B63-15D，CQ2薄壁标准型、内置磁环、缸径63mm、行程15mm单杆双作用气缸，采用本型气缸安装形式。为使活塞能平稳地靠近端盖而不发生冲击现象，在气缸两端设缓冲装置。本装置优选气缸作为执行元件，推送轴承套圈进入输入口，具有结构简单、无污染、噪音小、维护方便、易于实现自动化控制等优点。
3 传动效率
以现有轴承内外圈试件为例计算轴承内外圈移动的速度：轴承内外圈的直径为35mm，厚度为11mm，磁场长度为400mm，需要进行去应力处理的时间为8min。磁场能容纳的轴承内外圈个数计算过程如下：
每个轴承内外圈的送入时间间隔计算过程如下：
8×60÷36=13.4（s/个） （2）
即气缸每隔13.4s推动一个轴承内外圈向前移动11mm，当第36个套圈进入磁场时，第1个套圈已经在磁场中运行了8min，完成第一个套圈的去应力处理，第一个套圈在第36个套圈的推力传递下推出磁场，完成轴向去应力处理，以此类推，逐个推入磁场和推出磁场。
4 气路系统
当轴承内外圈到达磁场入口设定位置时，检测元件发出信号，二位五通电磁阀得电工作，入口推料气缸CDQ2B63-15D伸出推料杆将轴承内外圈推入轴承轴向定位系统，然后推动杆缩回。气路系统原理图如图2所示。
图2 气路系统原理图
气路系统的组成：1）动力源——空压机，将机械能转换为压力能，系统选用0.4MPa工作压力的气源。2）执行元件——气压缸，它把工作气体的压力能转变为往复直线运动或回转运动的机械能，推动负载运动。3）控制元件——二位五通电磁阀，通过信号控制气缸动作；单向节流阀，通过调节气体流量来控制气缸动作速度；手动滑阀，控制主气路开关。4）辅助元件——管路（PU管）、快速管接头、汇流板、消音器、三联件，在系统中起到输送、减少噪音、过滤和调压等作用。
5 结束语
文章针对轴承内外圈轴向去应力装置的设计、组成、传动效率、气路系统等几个方面进行了分析研究，通过该装置去除应力，可提高零件的尺寸精度稳定性，改善零件机械性能，为企业创造效益，为社会节约能源，具有重大的现实意义。文章对同类型产品的设计有重要的参考意义。
