CN102418745A - 自润滑关节轴承成型方法及专用于实施该方法的成型模具 - Google Patents

自润滑关节轴承成型方法及专用于实施该方法的成型模具 Download PDF

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本发明涉及一种成型模具，包括凹、凸模具，凹模具内开设有孔口朝向凸模具的成型孔，凸模具包括在使用时插入成型孔内的插入端，插入端包括用于插装于相应轴承内圈的内圈孔中的定位轴和定位轴底部设置的轴肩定位面，成型孔包括靠近孔口的扩口孔段和远离所述孔口且与扩口孔段相连的柱形孔段，扩口孔段具有用于在轴承外圈随凸模具相对凹模具运动时对轴承外圈施加径向挤压力以使轴承外圈被挤压变形的扩口形孔壁，柱形孔段远离所述扩口孔段的末端设有朝向凸模具且用于与轴承外圈的上端面挡止配合以使轴承外圈轴向限位的挡止面，柱形孔段的直径与扩口孔段的小端直径相等。本发明提供了一种能够对轴承外圈施加渐进式径向加载力的成型模具。

Description

自润滑关节轴承成型方法及专用于实施该方法的成型模具
技术领域
本发明涉及关节轴承制作领域，尤其涉及一种自润滑关节轴承成型方法及专用于实施该方法的成型模具。
背景技术
现有关节轴承的制作过程如图1-3所示，关节轴承包括轴承内圈1、轴承外圈2及用于夹设于轴承内圈1与轴承外圈2之间的自润滑衬垫6，轴承内圈1内设有内圈孔3，轴承外圈2内设有安装轴承内圈1的外圈孔4。为使轴承内圈1、轴承外圈2和自润滑衬垫6装配在一起，需要通过成型模具5将该三者挤压成型，成型模具5包括相互配合以使关节轴承挤压成型的凹模具5-1和凸模具5-2。凸模具5-2上端固连有向上突出且用于插装于轴承内圈1内圈孔3中的定位轴5-3，凸模具5-2内于定位轴5-3的外周围设有环状下成型孔(图中未标出)，下成型孔以定位轴5-3的外周面为内槽壁，以凸模具5-2上相应的部位为外槽壁，下成型孔的外槽壁为球形且外槽壁槽口处的直径大于外槽壁槽底处的直径，在定位轴5-3的根部还分别设有用于与轴承外圈2和轴承内圈1的下端面挡止配合以对轴承外圈2和轴承内圈1轴向限位的轴肩定位面5-4。凹模具5-1内开设有槽口朝下的上成型孔5-5，上成型孔5-5的槽壁也为球形，上成型孔5-5的槽口直径与下成型孔的外槽壁槽口围成的槽口直径相等且大于上成型孔5-5的槽底直径。
在对轴承内圈1与轴承外圈2成型加工前，轴承外圈2的外圈孔4为柱形，轴承外圈2的外周也为柱形，在成型加工时，将轴承内圈1套装于定位轴5-3上，轴承外圈2通过柱形外圈孔4套设于轴承内圈1的外周，轴承内圈1与轴承外圈2之间夹设有自润滑衬垫6。然后向凹、凸模具施加轴向加载力，上、下成型孔的球形外槽壁从上、下两端共同挤压轴承外圈2的外周面以使外圈孔4的孔壁延展弯曲成与轴承内圈1的外球面相配合的球形。
现有成型模具存在的缺点在于，1、由于成型前后，轴承外圈2的变形量较大，因此为了能让轴承外圈2顺利挤压变形，需要对轴承外圈2加载较大的轴向加载力，一般都会采用液压加载的方式，液压加载存在着轴向加载行程不易控制的问题，成型模具5也极易遭破坏。2、在凹、凸模具对轴承外圈2和轴承内圈1的挤压成型过程中，凹、凸模具之间的相对轴向行程较短（大概等于轴承外圈的高度），轴承外圈2的外周受径向加载力的时间较短，这就使得轴承外圈2的径向变形量需要在较短的时间内完成而不能保证轴承外圈2、自润滑衬垫6和轴承内圈1达到很好的球形接触，进而影响到关节轴承的工作状态。3、在关节轴承成型后，凹、凸模具分开，轴承内圈1的内圈孔3壁与定位轴5-3的外周面紧密接触，轴承外圈2的外周面与下成型孔的外槽壁紧密接触，使得关节轴承不容易从凸模具中取出。4、关节轴承成型后，轴承外圈2的外周面也相应的被挤压成球形，需要对轴承外圈2的外周面重新进行车削加工，以使轴承外圈2的外周面成柱形后才能进行下一个工作步骤的磨削加工，工作效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自润滑关节轴承成型方法，以在凹、凸模具对轴承外圈挤压成型时，渐进式的对轴承外圈施加径向加载力，进而使轴承内圈、自润滑衬垫和轴承外圈之间达到更好的球形接触。本发明的目的还在于提供一种专用于实施该自润滑关节轴承成型方法的成型模具。
为了解决上述问题，本发明的自润滑关节轴承成型方法的技术方案为：
关节轴承成型方法，包括以下步骤，
第一步，将关节轴承的轴承外圈的外圈孔壁加工成用于与轴承内圈的外球面相配合的球形沟槽，轴承外圈的外周为圆柱形；
第二步，将自润滑衬垫和轴承内圈依次放入轴承外圈的球形沟槽内；
第三步，通过成型模具对轴承外圈、自润滑衬垫和轴承内圈挤压成型，所述的成型模具包括凹模具和凸模具，所述凹模具内开设有孔口朝向所述凸模具的成型孔，所述的凸模具包括在使用时插入所述成型孔内的插入端，所述的插入端包括定位轴和定位轴底部设置的轴肩定位面，所述的成型孔包括靠近所述孔口的扩口孔段和远离所述孔口且与所述扩口孔段相连的柱形孔段，所述柱形孔段远离所述扩口孔段的末端设有朝向所述凸模具的挡止面，所述柱形孔段的直径与所述扩口孔段的小端直径相等，将轴承外圈、自润滑衬垫和轴承内圈通过轴承内圈的内圈孔套装于所述的定位轴上，并使轴承外圈的下端面与所述轴肩定位面挡止配合；
第四步，通过加载机构向凸模具和凹模具施加轴向加载力使凸、凹模具相对运动，轴承外圈在随凸模具相对凹模具由成型孔的扩口孔段运动至柱形孔段的过程中，轴承外圈受扩口孔段的扩口形孔壁的径向挤压力逐渐被挤压变形，直至轴承外圈的上端面与所述的挡止面挡止配合以至轴承外圈被轴向限位；
第五步，由凸模具中取出成型后的关节轴承并对轴承外圈的外周面进行磨削加工。
本发明的成型模具的技术方案为：
包括凹模具和凸模具，所述的凹模具内开设有孔口朝向所述凸模具的成型孔，所述的凸模具包括在使用时插入所述成型孔内的插入端，所述的插入端包括用于插装于相应轴承内圈的内圈孔中的定位轴和定位轴底部设置的轴肩定位面，所述的成型孔包括靠近所述孔口的扩口孔段和远离所述孔口且与所述扩口孔段相连的柱形孔段，所述的扩口孔段具有用于在轴承外圈随凸模具相对凹模具运动时对轴承外圈施加径向挤压力以使轴承外圈被挤压变形的扩口形孔壁，所述柱形孔段远离所述扩口孔段的末端设有朝向所述凸模具且用于与轴承外圈的上端面挡止配合以使轴承外圈轴向限位的挡止面，所述柱形孔段的直径与所述扩口孔段的小端直径相等。
所述的成型孔还包括设置于所述柱形孔段的上方且用于在轴承外圈挤压成型后容纳轴承内圈上端的轴承内圈容纳腔，所述内置容纳腔的腔径小于所述柱形孔段的直径，所述的轴承内圈容纳腔与所述的柱形孔段通过设置于所述轴承内圈容纳腔腔壁上的环台结构过渡连接，所述的挡止面设置于所述环台结构临近所述柱形孔段的一端。
所述的柱形孔段的形状为圆柱形，所述的扩口孔段的形状为锥形。
本发明的有益效果为：由于扩口孔段的作用，在关节轴承随凸模具相对凹模具由下至上运动的过程中，轴承外圈会受到扩口孔段的扩口形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，直到轴承内圈、自润滑衬垫和轴承外圈接触后，关节轴承会进入柱形孔段中，并在挡止面、轴肩定位面和柱形孔段的柱形孔壁的共同作用下，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；所述关节轴承在挤压成型后，易于脱离模具，安全可靠。
附图说明
图1是本发明现有技术中轴承内圈的结构示意图；
图2是本发明现有技术中轴承外圈的结构示意图；
图3是本发明现有成型模具的使用状态图；
图4是本发明实施例的使用状态图；
图5是图4中轴承内圈的结构示意图。
图6是图4中轴承外圈的结构示意图。
具体实施方式
本发明的自润滑关节轴承成型方法实施例如图4~6所示：包括以下步骤，第一步，将关节轴承的轴承外圈12的外圈孔壁加工成用于与轴承内圈10的外球面相配合的球形沟槽8-1，轴承外圈12的外周为圆柱形；
第二步，将自润滑衬垫11和轴承内圈10依次放入轴承外圈12的球形沟槽8-1内；
第三步，通过成型模具对轴承外圈12、自润滑衬垫11和轴承内圈10挤压成型，所述的成型模具7包括凹模具13和凸模具14，所述凹模具13内开设有孔口朝向所述凸模具14的成型孔13-1，所述的凸模具14包括在使用时插入所述成型孔13-1内的插入端14-1，所述的插入端14-1包括定位轴14-2和定位轴14-2底部设置的轴肩定位面14-3，所述的成型孔13-1包括靠近所述孔口的扩口孔段13-2和远离所述孔口且与所述扩口孔段13-2相连的柱形孔段13-3，所述柱形孔段13-3远离所述扩口孔段13-2的末端设有朝向所述凸模具14的环台结构13-5，所述柱形孔段13-3的直径与所述扩口孔段13-2的小端直径相等，将轴承外圈12、自润滑衬垫11和轴承内圈10通过轴承内圈10的内圈孔9套装于所述的定位轴14-2上，并使轴承外圈12的下端面与所述轴肩定位面14-3挡止配合；
第四步，将凸模具14固定于冲床的底座上，将凹模具13固定于冲床的冲头上，冲头相当于加载机构并向凹模具13施加轴向加载力，冲头带动凹模具13相对凸模具14运动，轴承外圈12在随凸模具14相对凹模具13由成型孔13-1的扩口孔段13-2运动至柱形孔段13-3的过程中，轴承外圈12受扩口孔段13-2的扩口形孔壁的径向挤压力逐渐被挤压变形，直至轴承外圈12的上端面与所述的挡止面13-6挡止配合以至轴承外圈12被轴向限位；
第五步，由凸模具14中取出成型后的关节轴承并对轴承外圈12的外周面进行磨削加工。
图中8为轴承外圈12内开设的外圈孔。
在本发明关节轴承成型方法的其它实施例中，加载机构还可以是液压缸或气压缸。
通过先将轴承外圈12的外圈孔壁削成球形，减小了轴承外圈12从变形前到变形后的变形量，减小了轴承外圈12变形所需的轴向加载力，进而可以采用行程易于控制的冲床加载机构，由于轴向加载力和行程得到了很好的控制，从而很好的保证了成型模具不易损坏。在关节轴承成型后，凹、凸模具分开，只有轴承内圈10的内圈孔壁与定位轴14-2紧密接触，可以利用冲床的顶料杆机构使关节轴承由凸模具14上脱离，安全可靠。挤压成型后的轴承外圈12的外周面仍为柱形，不需要进行车加工，便可直接进入下个磨削工序，生产效率较高。
本发明为实施上述自润滑关节轴承成型方法而专门设计的成型模具实施例如图4~6所示：成型模具7包括凹模具13和凸模具14，凹模具13内开设有槽口朝向凸模具14的成型孔13-1。凸模具14包括在使用时插入成型孔13-1内的插入端14-1，插入端14-1包括用于插装于相应轴承内圈10的内圈孔9中的定位轴14-2和定位轴14-2底部设置的用于与轴承外圈12的下端面挡止配合的轴肩定位面14-3。成型孔13-1包括由上至下依次顺序设置的轴承内圈容纳腔、柱形孔段13-3和扩口孔段13-2，轴承内圈容纳腔用于在轴承外圈12挤压成型后容纳轴承内圈10的上端，柱形孔段13-3为长度沿上下方向延伸的圆柱形腔，扩口孔段13-2为长度沿上下方向延伸且腔口逐渐变大的圆锥形扩口状，其中柱形孔段13-3的下腔口与扩口孔段13-2上腔口为同一个腔口，扩口孔段13-2具有用于在轴承外圈12随凸模具14相对凹模具13由下至上运动时对轴承外圈12施加径向挤压力以使轴承外圈12被挤压变形的扩口形孔壁13-4。轴承内圈容纳腔的腔径小于柱形孔段13-3的直径，且其两者之间通过环台结构13-5过渡连接，在环台结构13-5的下端设有用于与轴承外圈12的上端面挡止配合以使轴承外圈12轴向限位的挡止面13-6。
图中11为自润滑衬垫；8为轴承外圈12的外圈孔；8-1为外圈孔8的孔壁上的球形沟槽。
在本发明成型模具的其它实施例中，扩口孔段13-2的扩口形孔壁还可以为弧形；柱形孔段13-3还可以是非标准圆柱形的柱形腔；在轴承内圈10的高度小于轴承外圈12的高度时，轴承内圈容纳腔也可不设。
使用时，将凹模具13固连于冲床的冲头上，凸模具14固连于冲床的底座上，轴承外圈12、自润滑衬垫11通过轴承内圈10套装于凸模具14的定位轴14-2上，凹模具13随冲头相对凸模具14运动，轴承外圈12在经扩口孔段13-2时被扩口形孔壁逐渐的挤压变形，直至进入柱形孔段13-3中被挡止面13-6挡止限位，并在挡止面13-6、轴肩定位面14-3和柱形孔段13-3的孔壁的共同作用下与轴承内圈10和自润滑衬垫11达到完全的球形接触。同时由于挡止面13-6、轴肩定位面14-3和柱形孔段13-3的孔壁作用，使轴承外圈12可以获得理想的高度和外径，在成型后的轴承外圈12依然为圆柱形，不需要进行车削加工，可直接进行磨削加工。本发明的成型模具，结构简单加工成本较低。

Claims (4)

1.自润滑关节轴承成型方法，其特征在于：包括以下步骤，
第一步，将关节轴承的轴承外圈的外圈孔壁加工成用于与轴承内圈的外球面相配合的球形沟槽，轴承外圈的外周为圆柱形；
第二步，将自润滑衬垫和轴承内圈依次放入轴承外圈的球形沟槽内；
第三步，通过成型模具对轴承外圈、自润滑衬垫和轴承内圈挤压成型，所述的成型模具包括凹模具和凸模具，所述凹模具内开设有孔口朝向所述凸模具的成型孔，所述的凸模具包括在使用时插入所述成型孔内的插入端，所述的插入端包括定位轴和定位轴底部设置的轴肩定位面，所述的成型孔包括靠近所述孔口的扩口孔段和远离所述孔口且与所述扩口孔段相连的柱形孔段，所述柱形孔段远离所述扩口孔段的末端设有朝向所述凸模具的挡止面，所述柱形孔段的直径与所述扩口孔段的小端直径相等，将轴承外圈、自润滑衬垫和轴承内圈通过轴承内圈的内圈孔套装于所述的定位轴上，并使轴承外圈的下端面与所述轴肩定位面挡止配合；
第四步，通过加载机构向凸模具和凹模具施加轴向加载力使凸、凹模具相对运动，轴承外圈在随凸模具相对凹模具由成型孔的扩口孔段运动至柱形孔段的过程中，轴承外圈受扩口孔段的扩口形孔壁的径向挤压力逐渐被挤压变形，直至轴承外圈的上端面与所述的挡止面挡止配合以至轴承外圈被轴向限位；
第五步，由凸模具中取出成型后的关节轴承并对轴承外圈的外周面进行磨削加工。
2.一种为实施权利要求1所述的自润滑关节轴承成型方法而专门设计的成型模具，包括凹模具和凸模具，所述的凹模具内开设有孔口朝向所述凸模具的成型孔，其特征在于：所述的凸模具包括在使用时插入所述成型孔内的插入端，所述的插入端包括用于插装于相应轴承内圈的内圈孔中的定位轴和定位轴底部设置的轴肩定位面，所述的成型孔包括靠近所述孔口的扩口孔段和远离所述孔口且与所述扩口孔段相连的柱形孔段，所述的扩口孔段具有用于在轴承外圈随凸模具相对凹模具运动时对轴承外圈施加径向挤压力以使轴承外圈被挤压变形的扩口形孔壁，所述柱形孔段远离所述扩口孔段的末端设有朝向所述凸模具且用于与轴承外圈的上端面挡止配合以使轴承外圈轴向限位的挡止面，所述柱形孔段的直径与所述扩口孔段的小端直径相等。
3.根据权利要求2所述的成型模具，其特征在于：所述的成型孔还包括设置于所述柱形孔段的上方且用于在轴承外圈挤压成型后容纳轴承内圈上端的轴承内圈容纳腔，所述内置容纳腔的腔径小于所述柱形孔段的直径，所述的轴承内圈容纳腔与所述的柱形孔段通过设置于所述轴承内圈容纳腔腔壁上的环台结构过渡连接，所述的挡止面设置于所述环台结构临近所述柱形孔段的一端。
4.根据权利要求2所述的成型模具，其特征在于：所述的柱形孔段的形状为圆柱形，所述的扩口孔段的形状为锥形。
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