整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形装置及成形工艺

摘要

本发明公开一种整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形装置及成形工艺。所述模具包括导向套（1）、四棱锥孔模（2）、瓣模（3）、垫圈（7）和模座（8）。在成形工艺中，将轴承内圈（6）、自润滑层（5）、轴承外圈（4）、瓣模（3）依次安装于安装轴（8-4）上；在孔模斜面作用下，四棱锥孔模（2）相对模座（8）作由上至下运动的过程中，瓣模（3）向内运动，在瓣模圆柱形孔壁（3-2）和垫圈（7）的共同作用下，轴承内圈（6）和自润滑层（5）达到完全的球形接触，最后对轴承外圈（4）进行机加工。本发明实现了对轴承游隙的有效控制，轴承外圈轴向变形对称，无径向镦粗，关节轴承成形后具有符合成品轴承要求的轴承游隙。

说明书

技术领域

 本发明涉及关节轴承制造领域，尤其涉及一种整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形装置及成形工艺。

背景技术

当前我国在航空精密自润滑关节轴承产品方面，主要依赖进口，特别在整体外圈的自润滑轴承技术研究、制造方面，存在技术空白。自润滑关节轴承是由带外球面的内圈、带内球面的外圈和粘附在外圈内表面的自润滑层组成。按外圈的结构形式分为：非整体式和整体式。非整体式外圈结构的自润滑关节轴承，其外圈有缝，自润滑层表面也是剖分的，在使用中自润滑层的不均匀，使得间隙不均匀、受力不均匀，使轴承寿命与可靠性降低；另外，非整体式自润滑关节轴承的结构复杂、装配要求高。而整体式外圈结构的自润滑关节轴承，其外圈与自润滑层均为一体结构，外圈与内圈结构简单，使用中具有自润滑可靠性高、结构紧凑的特点，但在制造中，必须通过使外圈或者内圈塑性成形的方法，使外圈包络在内圈上。目前公开的自润滑关节轴承整体外圈的成形方法普遍对自润滑层容易造成剧烈挤压，也易造成自润滑层与内圈外表面损伤。而粘附在外圈内球面的自润滑层是关键功能结构，必须保障制造过程中无损伤并且形成符合成品要求的间隙条件。中国专利201110362488.9、201110361353.0和201110361372.3提出了三种整体外圈自润滑关节轴承成形方法，且对自润滑层无损伤，但是这几种方法主要应用于尺寸稍大自润滑关节轴承的制造，考虑到较小尺寸的自润滑关节轴承的制造方法贫乏，需要研究与开发一种新工艺，要求新工艺方法在关节轴承的制造过程中，成形力比较小，避免自润滑层损伤，能得到满足要求的游隙并且能够成形较小尺寸的自润滑关节轴承。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形装置及成形工艺。该发明在制造过程中轴承外圈内表面粘附的自润滑层与轴承内圈外表面间无剧烈挤压，成形过程对自润滑层无损伤，成形后具有符合成品关节轴承要求的轴承游隙且主要应用于较小尺寸自润滑关节轴承的成形的整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种整体外圈自润滑关节轴承的多瓣模径向挤压成形模具，包括导向套、四棱锥孔模、瓣模、垫圈和模座。所述四棱锥孔模外表面为圆柱体，内表面为四棱锥孔。所述导向套外表面为圆柱体，内表面为方形孔，并与四棱锥孔模的大口端面用螺钉固定。所述模座有四个台阶面，第一台阶面为用于挡止配合的圆形行程下止面；第二台阶面为正方形；第三台阶面为正方形，用于支撑瓣模和垫圈；第四台阶面为轴肩定位面，用于支撑轴承内圈。所述瓣模与四棱锥孔模接触面为斜面，与轴承外圈接触面为圆柱形孔壁，其直径与成型后轴承外圈的直径相等，瓣模之间有间隙，各个瓣模之间用弹簧连接，在随四棱锥孔模和导向套相对模座运动到挡止面的过程中，相邻的瓣模相互逐渐靠近。

所述四棱锥孔模的孔模斜面与模座轴线之间形成的角度β=10°~30°。所述瓣模斜面的角度与孔模斜面与模座轴线之间形成的角度相等。

一种整体外圈自润滑关节轴承的多瓣模径向挤压成形方法，所述方法包括如下步骤：

a.采用机加工获得轴承外圈坯料，然后将轴承内圈置于粘附自润滑层的轴承外圈中组成一个整体轴承坯。

b.将瓣膜、整体轴承坯套装于模座的安装轴上，轴肩定位面支撑轴承内圈，垫圈放在模座上，垫圈上放置轴承外圈。

c.把四棱锥孔模和导向套用螺钉链接，瓣模之间用弹簧连接，轴承外圈被挤压在瓣模的瓣模圆柱形孔壁中，导向套和四棱锥孔模套装在瓣模之上。

d.在垂直向下外力的作用之下，四棱锥孔模相对模座运动，瓣模的瓣模斜面与孔模斜面相对滑动并逐渐径向运动，轴承外圈被瓣模圆柱形孔壁逐渐挤压变形，导向套的导向段沿着模座的导向面运动，直至导向套被行程终止面挡住限位，轴承外圈在瓣模圆柱形孔壁和垫圈的共同作用下与轴承内圈和自润滑层达到完全的球形接触，在随四棱锥孔模相对模座运动到行程终止面的过程中，相邻瓣模逐渐靠近。

e.最后对成形后的轴承外圈进行机加工，而获得均匀游隙的自润滑关节轴承成品。

本发明的有益效果为：该发明由于孔模斜面的作用，在四棱锥孔模相对模座由上至下运动的过程中，瓣模会向内运动，轴承外圈会受到瓣模圆柱孔壁较长时间的渐进式径向挤压力，轴承外圈的外径慢慢缩小，轴承外圈朝向轴承内圈的变形也慢慢进行，直到导向段接触到行程终止面后，关节轴承的轴承内圈、自润滑层和轴承外圈会接触，并在轴肩定位面、垫圈和瓣模的圆柱孔壁的共同作用下，轴承内圈、自润滑衬垫和轴承外圈之间达到很好的球形接触。最后对成形后的轴承外圈进行机加工。本发明解决了现有整体外圈自润滑关节轴承外圈成形及装配对自润滑层容易造成损伤的问题，轴承外圈与轴承内圈间无抱死与剧烈挤压作用，对自润滑层影响小，不会造成损伤，并且可以通过坯料和模具尺寸参数的调整，实现对轴承游隙的有效控制，轴承外圈轴向变形对称，无径向镦粗，关节轴承成形后具有符合成品轴承要求的轴承游隙。该发明可广泛应用于较小自润滑关节轴承的生产。

附图说明

图1是整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形装置及成形工艺示意图；

图2是轴承坯料的结构示意图；

图3是成形工艺的A-A剖视图；

图4是成形工艺B-B剖视图。

在上述附图中，1.导向套，1-1.导向段，2.四棱锥孔模，2-1.孔模斜面，3.瓣模，3-1.瓣模斜面，3-2.瓣模圆柱形孔壁，4.轴承外圈，5.自润滑层，6.轴承内圈，7.垫圈，8.模座，8-1.导向面，8-2.轴肩定位面，8-3.行程终止面，8-4.安装轴，8-5.第二台阶面，8-6.第三台阶面，9.螺钉，10.弹簧。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术解决方案作进一步具体的说明。

实施例

图1是本发明公开的一个实施例。整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形装置，包括导向套1、四棱锥孔模2、瓣模3、垫圈7和模座8。四棱锥孔模2外表面为圆柱面，内表面为四棱锥面，所述四棱锥孔模2的孔模斜面2-1与模座8轴线之间形成的角度β=15°。所述导向套1外表面为圆柱体，内表面为方形孔，导向套1与四棱锥孔模2的大口端面之间用螺钉9固联。所述模座8有四个台阶面，第一台阶面8-3为用于挡止配合的圆形行程终止面；第二台阶面8-5为正方形；第三台阶面8-6为正方形，用于支撑瓣模和垫圈；第四台阶面8-2为轴肩定位面，用于支撑轴承内圈6。所述瓣模3与四棱锥孔模2的接触面为斜面，与轴承外圈4接触面为圆柱形孔壁，其直径与成型后轴承外圈4的直径相等。瓣模3之间有间隙，相邻瓣模3之间采用弹簧10连接，瓣模斜面3-1的角度与四棱锥孔模2四棱锥面与模座8轴线的角度相等。

本发明实施例的整体外圈自润滑关节轴承多瓣模径向挤压成形工艺步骤如下：

成型前轴承外圈4的外径为25mm，成型后轴承外圈4的外径为22mm，轴承内圈6内径为12mm，弹簧10尺寸为0.4×3.2×16。

a. 轴承外圈4为整体环件，采用机加工获得轴承外圈4坯料，在轴承外圈4内表面上粘附自润滑层5，将轴承内圈6置于粘附自润滑层5的轴承外圈4中形成一个整体轴承坯。

b.将各个瓣膜3用弹簧连接，之后把瓣膜3、整体轴承坯套装于模座8的安装轴8-4上，轴肩定位面8-2支撑轴承内圈6，放置在模座8上的垫圈7上面放置轴承外圈4。

c.把四棱锥孔模2和导向套1用螺钉9链接，轴承外圈4被挤压在瓣模3的瓣模圆柱形孔壁3-2中，导向套1和四棱锥孔模2套装在瓣模3之上。

d.施加垂直向下作用力，四棱锥孔模2相对模座8运动，瓣模3的瓣模斜面3-1与孔模斜面2-1相对滑动并逐渐径向运动，轴承外圈4被瓣模圆柱形孔壁3-2逐渐挤压变形，导向套1的导向段1-1沿着模座8的导向面8-1运动，直至导向套1被行程终止面8-3挡住限位，轴承外圈4在瓣模圆柱形孔壁3-2和垫圈7的共同作用下与轴承内圈6和自润滑层5达到完全的球形接触，在随四棱锥孔模2相对模座8运动到行程终止面8-3的过程中，相邻瓣模3逐渐靠近。

e.取下成形后的自润滑关节轴承，对轴承外圈4的外径加工至Φ22mm，最后获得均匀游隙的自润滑关节轴承成品。