CN113172161A - 关节轴承双向同步挤压自对中装配方法及模具 - Google Patents

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Abstract

一种关节轴承双向同步挤压自对中装配方法，将根据需求加工好的关节轴承的内圈毛坯和外圈毛坯进行装配，其中衬垫粘贴于外圈毛坯的内孔上，整体置于双向同步挤压模具中，利用模具形成的带有周向沟槽的圆柱空腔，使外圈材料优先流向与内圈球心同心的模具沟槽内，内圈和外圈同心自动对中，并在对中条件下继续进行双向挤压外圈毛坯，迫使外圈材料包覆内圈，实现装配过程。本发明装配后关节轴承内外圈对中性好，自润滑衬垫不易起皱；装配后轴承外圈的机加工量大幅减少，节省了加工工时；无需频繁更换模具，生产效率高，稳定性好，有利于关节轴承的大规模生产。

Description

关节轴承双向同步挤压自对中装配方法及模具
技术领域
本发明涉及的是一种轴承装配制造领域的技术，具体是一种关节轴承双向同步挤压自对中装配方法及模具。
背景技术
关节轴承是一种球面滑动轴承，具有载荷能力大、抗冲击和耐磨损等特点。关节轴承由球形内圈、外圈与自润滑衬垫组成，其装配工艺直接影响其精密制造和使用性能。现有装配工艺基本是通过单向多次挤压实现的，主要存在以下问题：1)轴承装配后内外圈对中性差，单向多次挤压容易导致衬垫起皱，影响使用性能；2)装配后外圈加工余量大，浪费工时，增大成本；
3)单向多次挤压过程中，需频繁更换模具，工艺稳定性较差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种关节轴承双向同步挤压自对中装配方法及模具，利用双向同步机构与自对中模具结构，保证装配后轴承内外圈的对中性；利用外圈材料的塑性流动将衬垫沿内圈球面铺开，防止衬垫起皱，改善使用性能；通过双向同步一次挤压实现关节轴承的装配，大幅提高工艺稳定性和生产效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种关节轴承双向同步挤压自对中装配方法，将根据需求加工好的关节轴承的内圈毛坯和外圈毛坯进行装配，其中衬垫粘贴于外圈毛坯的内孔上，整体置于双向同步挤压模具中，利用模具形成的带有周向沟槽的圆柱空腔，使外圈材料优先流向与内圈球心同心的模具沟槽内，内圈和外圈同心自动对中，并在对中条件下继续进行双向挤压外圈毛坯，迫使外圈材料包覆内圈，实现装配过程。
所述的双向同步挤压模具包括：设有周向沟槽的上模组件和下模组件，以及设置于两侧的挤压凸模组件，其中：上模组件和下模组件通过导向柱对合，形成圆柱空腔；两侧的挤压凸模组件通过弹性元件对向运动，实现双向挤压。
所述的上模组件包括：垫板和带有导向柱的凹模，其中：垫板设置于凹模的顶部，用于连接挤压设备。
所述的下模组件包括：垫板和带有导向套的凹模，其中：垫板设置于凹模的底部，用于连接挤压设备。
所述的挤压凸模组件包括：环形凸模、凸模套筒、弹性元件、冲头和垫板，其中：冲头和弹性元件由内而外设置于环形凸模中，凸模套筒的一端与环形凸模连接，另一端与垫板连接。
所述的周向沟槽的截面呈圆弧状，该圆弧的弦长是高度的5倍，且弦长不超过外圈高度的1/5。
所述的两侧冲头对向运动的运动速度差不大于0.1mm/s。
技术效果
本发明整体解决了现有技术频繁更换模具，生产效率低，以及装配后轴承外圈的机加工量大的缺陷；
与现有技术相比，本发明装配后的关节轴承内外圈对中性好，自润滑衬垫不易起皱，使用性能优异；装配后轴承外圈的机加工量大幅减少，节省了加工工时；本方法无需频繁更换模具，生产效率高，稳定性好，有利于关节轴承的大规模生产。
附图说明
图1为本实施例的关节轴承与现有技术中的关节轴承对比示意图；
图中：a为本实施例中的关节轴承；b为现有技术中的关节轴承；
图2为本实施例的结构示意图；
图3为本实施例的装配过程示意图；
图中：a为待安装关节轴承置于模具中的示意图；b为模具开始双向挤压的示意图；c为继续挤压的示意图；d为装配完成的示意图；
图4为关节轴承在图2中的局部示意图；
图中：a为关节轴承位于图2中的示意图；b为图4a中内圈的示意图；c为图4a中外圈和衬垫的示意图；
图中：上垫板1、上凹模2、导向柱3、紧固螺栓4、左环形凸模5、左凸模套筒6、左弹性元件7、左冲头8、左垫板9、导柱套10、下垫板11、下凹模12、右环形凸模13、右弹性元件14、右冲头15、右凸模套筒16、右垫板17、周向沟槽18、内圈19、外圈20、衬垫21。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的关节轴承包括：内圈19、衬垫21和外圈20，其中：衬垫21粘贴于外圈20的内孔上。
所述的内圈19材料为G95Cr18，外圈20材料为05Cr17Ni4Cu4Nb，衬垫21为专用复合材料衬垫。
所述的内圈19是直径为53mm中间去掉直径为40mm圆柱的球，其两端车平后高度为28mm。
所述的外圈20为空心圆柱，其内径为53mm，其外径为62.4mm，其高为29mm。
如图2所示，本实施例涉及一种关节轴承双向同步挤压自对中装配模具，包括：设置周向沟槽18的上模组件和与之对应的下模组件，以及设置于两侧的左挤压凸模组件和右挤压凸模组件，其中：上模组件和下模组件通过导向柱3合并，左挤压凸模组件和右挤压凸模组件通过弹性元件对向运动，形成容纳外圈毛坯沿轴向自由移动的圆柱空腔。
所述的上模组件包括：上垫板1和带有导向柱3的上凹模2，其中：上垫板1设置于上凹模2的顶部。
所述的下模组件包括：下垫板11和带有导向套10的下凹模12，其中：下垫板11设置于下凹模12的底部。
所述的周向沟槽18的截面呈圆弧状。
所述的圆弧的弦长是高度的5倍，且弦长不超过外圈20高度的1/5，本实施例中的弦长为5.8mm，圆弧高度为1.16mm。
所述的左挤压凸模组件包括：左环形凸模5、左凸模套筒6、左弹性元件7、左冲头8和左垫板9，其中：左冲头8和左弹性元件7由内而外设置于左环形凸模5中，左环形凸模5与左凸模套筒6的一端通过紧固螺栓4固定，左垫板9设置于左凸模套筒6的另一端。
所述的右挤压凸模组件包括：右环形凸模13、右弹性元件14、右冲头15、右凸模套筒16和右垫板17，其中：右冲头15和右弹性元件14由内而外设置于右环形凸模13中，右环形凸模13与右凸模套筒16的一端固定连接，右垫板17设置于右凸模套筒16的另一端。
所述圆柱空腔的直径长于外圈毛坯直径0.1mm。
如图3所示，本实施例涉及一种基于上述装置的关节轴承双向同步挤压自对中装配方法，具体包括以下步骤：
步骤一、依据需求加工内圈19和外圈20。
步骤二、将衬垫21粘贴在外圈20的内孔上，然后将内圈19和外圈20装配在一起。
步骤三，润滑涂覆，采用聚四氟乙烯基的润滑剂均匀喷涂外圈20的外表面。
步骤四、预定位，将内圈19套在右冲头15上，将润滑后的外圈组合体，即内孔粘贴有专用复合材料衬垫的轴承外圈套在内圈19上。
步骤五、对制备的关节轴承坯料进行双向挤压，上凹模2和下凹模12在导向柱3和导柱套10的辅助下对向运动，左冲头8和右冲头15同时各挤压3mm，形成闭合模腔；在挤压初期，外圈20挤压变形后按照自对中原理进行自动对中，促使左右两边协调变形，从而保证装配后轴承内圈19与外圈20的对称性；随着挤压行程增加并到位，利用外圈材料的塑性流动将衬垫21沿内圈19球面铺开，关节轴承完成装配。
所述的左冲头8和右冲头15对向运动的运动速度差不大于0.1mm/s。
如图4所示，所述的自对中原理是指相对较软的内圈材料，在上凹模2、下凹模12合成的圆柱形模腔和高强度内圈19的共同约束下，外圈材料在周向沟槽18引导下，优先流向与向内圈球心同心的沟槽内流动，形成内圈19外圈20同心自动对中。
经过具体实际实验，在双向压力机上进行试制，左右冲头以1mm/s的速度同步挤压，得到轴承样件，将样件切开检验，轴承内外圈对中性好，衬垫沿轴承内圈外球面展开均匀，没有起皱。可见与现有技术相比，通过本发明装配后关节轴承内外圈对中性好，自润滑衬垫不易起皱，使用性能优异；轴承外圈加工量小，节省材料；无需更换模具，生产效率高。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种关节轴承双向同步挤压自对中装配方法，其特征在于，将根据需求加工好的关节轴承的内圈毛坯和外圈毛坯进行装配，其中衬垫粘贴于外圈毛坯的内孔上，整体置于双向同步挤压模具中，利用模具形成的带有周向沟槽的圆柱空腔，使外圈材料优先流向与内圈球心同心的模具沟槽内，内圈和外圈同心自动对中，并在对中条件下继续进行双向挤压外圈毛坯，迫使外圈材料包覆内圈，实现装配过程；
所述的双向同步挤压模具包括：设有周向沟槽的上模组件和下模组件，以及设置于两侧的挤压凸模组件，其中：上模组件和下模组件通过导向柱对合，形成圆柱空腔；两侧的挤压凸模组件通过弹性元件对向运动，实现双向挤压。
2.根据权利要求1所述的关节轴承双向同步挤压自对中装配方法，其特征是，所述的周向沟槽的截面呈圆弧状，该圆弧的弦长是高度的5倍，且弦长不超过外圈高度的1/5。
3.根据权利要求1所述的关节轴承双向同步挤压自对中装配模具，其特征是，所述的上模组件包括：垫板和带有导向柱的上凹模，其中：垫板设置于上凹模的顶部。
4.根据权利要求3所述的关节轴承双向同步挤压自对中装配模具，其特征是，所述的下模组件包括：垫板和带有导向套的下凹模，其中：垫板设置于下凹模的底部。
5.根据权利要求1所述的关节轴承双向同步挤压自对中装配模具，其特征是，所述的挤压凸模组件包括：环形凸模、凸模套筒、弹性元件、冲头和垫板，其中：冲头和弹性元件由内而外设置于环形凸模中，凸模套筒的一端与环形凸模连接，另一端与垫板连接。
6.根据权利要求1所述的关节轴承双向同步挤压自对中装配模具，其特征是，所述圆柱空腔的直径长于外圈毛坯直径0.1mm。
7.根据权利要求4所述的关节轴承双向同步挤压自对中装配模具，其特征是，所述的双向挤压是指：上凹模和下凹模在导向柱和导柱套的辅助下对向运动，左冲头和右冲头同时各挤压3mm，形成闭合模腔；在挤压初期，外圈挤压变形后按照自对中原理进行自动对中，促使左右两边协调变形，从而保证装配后轴承内圈与外圈的对称性；随着挤压行程增加并到位，利用外圈材料的塑性流动将衬垫沿内圈球面铺开，关节轴承完成装配。
8.根据权利要求5所述的关节轴承双向同步挤压自对中装配模具，其特征是，所述的两侧冲头对向运动的运动速度差不大于0.1mm/s。
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