CN113172162B - 基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺及模具 - Google Patents

基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺及模具 Download PDF

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Abstract

一种基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺，将待装配的内圈和外圈对准并粘贴上衬垫后，整体置于一侧的正向定位挤压工位并挤压形成正向定位中间件，然后通过第一机械手将其翻转180°置于中间的反向定位挤压工位并挤压形成内圈与外圈的中心定位，再通过第二机械手将其翻转180°置于另一侧的渐开线型挤压工位，外圈在渐开线型的压配模腔中包覆内圈，逐步放松并达到使用要求。本发明装配好的关节轴承内外圈对中性良好；利用渐开线型面模具，防止轴承内外圈装配过紧，省去了滚松处理工艺；通过三工位连续挤压，中途不需要更换模具，节省了单件工时，便于控制单件成本。

Description

基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺及模具
技术领域
本发明涉及的是一种轴承装配制造领域的技术，具体是一种基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺及模具。
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工位球面模具多次挤压实现的，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)单工位多次挤压过程中，需要频繁更换模具，生产效率低，工艺稳定性不好；3)球面模具挤压时，外圈逐步抱紧内圈，需要后续滚压工艺使内外圈松动，导致制造工艺流程延长且松动程度可控性差。
发明内容
本发明针对现有技术生产效率低、轴承内外圈对中性差的缺陷，提出一种基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺及模具，利用水平模具完成预定位，翻转180度两次定位减小单向挤压导致上下变形不协调的影响；引入渐开线展开原理，利用渐开线型模具型面使外圈包覆内圈过程中逐步放松并达到使用要求；多工位连续挤压，实施关节轴承的自动装配，有利于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：
本发明涉及一种基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺，将待装配的内圈和外圈对准并粘贴上衬垫后，整体置于一侧的正向定位挤压工位并挤压形成正向定位中间件，然后通过第一机械手将其翻转180°置于中间的反向定位挤压工位并挤压形成内圈与外圈的中心定位，再通过第二机械手将其翻转180°置于另一侧的渐开线型挤压工位，外圈在渐开线型的压配模腔中包覆内圈，逐步放松并达到使用要求。
所述的正向定位中间件，其包覆程度满足18％～22％。
所述的内圈与外圈的中心定位，其包覆程度小于等于32％。
本发明涉及一种实现上述工艺的基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配模具，包括：依次设置于模架之间的两个定位工位和一个渐开线挤压工位，以及两个分别设置在三个工位相邻间隙的机械手。
所述的模架设有对应的导向柱和导柱导套引导对合。
所述的定位工位包括：定位凸模、定位凸模垫块、定位模板、定位套筒、芯柱、芯柱套筒和定位凹模，其中：定位凸模、定位凸模垫块和定位模板依次连接并设置于定位套筒内，定位套筒和定位模板设置于一侧模架上，芯柱、芯柱套筒和定位凹模由内而外依次套接并设置于另一侧模架上。
所述的渐开线挤压工位包括：压配凸模、压配凹模垫块、压配模板、压配套筒、芯柱、芯柱套筒和压配凹模，其中：压配凸模套接于压配凹模垫块的外侧并通过压配模板设置于一侧模架上，压配套筒套接于压配凸模和压配模板的外侧，芯柱、芯柱套筒和压配凹模依次套接并设置于另一侧模架上。
所述的定位工位在模架对合运动中形成定位模腔，该定位模腔的工作型面为平面。
所述的渐开线挤压工位在模架对合运动中形成截面线为渐开线的压配模内腔。
所述的渐开线与关节轴承满足：
Figure BDA0003027104940000021
其中：h为预定位后的外圈高度，R0为渐开线起点圆半径，β为渐开线模具起点与圆心连线和竖直线的夹角，d为渐开线模具定位高度的一半。
技术效果
与现有技术相比，本发明利用渐开线型面模具，防止轴承内外圈装配过紧，省去了滚松处理工艺；通过三工位连续挤压，中途不需要更换模具，节省了单件工时的同时装配得到的关节轴承内外圈对中性好。
附图说明
图1为本实施例的方法示意图；
图中：a为轴承上端定位完成示意图；b为轴承下端定位完成示意图；c为轴承压配完成示意图；
图2为本实施例的模具示意图；
图中：a为俯视图；b为主视图；
图中：上模架1、第一定位模板2、第一定位套筒3、导柱导套4、第一定位凸模垫块5、第一定位凸模6、导向柱7、第一定位凹模8、第一芯柱套筒9、第一芯柱10、第一机械手11、第二定位凹模12、第二芯柱套筒13、第二芯柱14、第二机械手15、下模架16、第三芯柱17、第三芯柱套筒18、第三压配凹模19、轴承外圈20、第三压配凸模21、第三压配凹模垫块22、第三压配套筒23、轴承内圈24、第三压配模板25、第二定位凸模26、第二定位凸模垫块27、第二定位模板28、第二定位套筒29、衬垫30；
图3为第三渐开线工位压配模具的局部示意图；
图中：a为渐开线模具压配图；b为渐开线设计图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例涉及的关节轴承，包括：轴承外圈20、衬垫30和轴承内圈24，其中：衬垫30设置于轴承外圈20的内孔处，轴承外圈20套于轴承内圈24上。
所述的轴承外圈20为高度为16mm，厚度为4.35mm的空心圆柱。
所述的轴承内圈24为直径22.3mm的球，其上下两端面各车掉3.15mm，中间去除直径为12mm的圆柱。
如图2所示，本实施例涉及一种基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配模具，包括：依次设置于上模架1和下模架16之间的第一定位工位、第一机械手11、第二定位工位、第二机械手15和第三渐开线工位，以及对称分布于模架上的八对对合的导向柱7和导柱导套4。
所述的第一定位工位包括：第一定位模板2、第一定位套筒3、第一定位凸模垫块5、第一定位凸模6、第一定位凹模8、第一芯柱套筒9和第一芯柱10，其中：第一定位凸模6、第一定位凸模垫块5、第一定位模板2和上模架1依次连接，第一定位套筒3套接于第一定位模板2的外侧，第一芯柱10、第一芯柱套筒9和第一定位凹模8由内而外依次套接并设置于下模架16上。
所述的第二定位工位包括：第二定位模板28、第二定位套筒29、第二定位凸模垫块27、第二定位凸模26、第二定位凹模12、第二芯柱套筒13和第二芯柱14，其中：第二定位凸模26、第二定位凸模垫块27、第二定位模板28和上模架1依次连接，第二定位套筒29套接于第二定位模板28的外侧，第二芯柱14、第二芯柱套筒13和第二定位凹模12依次套接并设置于下模架16上。
所述的第三渐开线工位包括：第三芯柱17、第三芯柱套筒18、第三压配凹模19、第三压配凸模21、第三压配凹模垫块22、第三压配套筒23和第三压配模板25，其中：第三压配凸模21套接于第三压配凹模垫块22的外侧并通过第三压配模板25与上模架1连接，第三压配套筒23套接于第三压配凸模21和第三压配模板25的外侧，第三芯柱17、第三芯柱套筒18和第三压配凹模19依次套接并设置于下模架16上。
所述的第一定位工位和第二定位工位在上模架1和下模架16对合运动中形成定位模腔，二者的工作型面为平面。
所述的第三渐开线工位在上模架1和下模架16对合运动中形成截面线为渐开线的压配模内腔，其中：渐开线起始圆弧半径为R0、第三压配凹模19的渐开线末端半径为R1、第三压配凹模19渐开线始端半径为R2、渐开线首尾连线与圆心的角度为θ需要根据关节轴承零件尺寸进行设计。
如图3所示，本实施例所述的渐开线的起始圆弧半径R0为26.83mm，第三压配凹模19的渐开线末端半径R1为14.02mm，第三压配凹模19的渐开线始端半径R2为16.42mm，渐开线首尾连线与圆心的角度θ为41°，渐开线模具起点与圆心连线和竖直线的夹角β＝62°，渐开线模具定位高度的一半d＝2.87mm，装配好的轴承内圈24与轴承外圈20间隙差异不超过±0.07mm。
所述的渐开线与关节轴承满足：
Figure BDA0003027104940000041
其中：h为预定位后轴承外圈20的高度，R0为渐开线起点圆半径，β为渐开线模具起点与圆心连线和竖直线的夹角，d为渐开线模具定位高度的一半。
本实施例涉及一种基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、根据需求加工轴承内圈24和轴承外圈20。
步骤二、将自润滑衬垫30粘贴至轴承外圈20的内孔处，与轴承外圈20形成组合体。
步骤三、将轴承内圈24套在第一芯柱10上，再将带衬垫30的轴承外圈20套在轴承内圈24上，第一定位凸模6向下运动并挤压轴承外圈20，轴承外圈20材料变形包覆轴承内圈24材料，得到包覆程度20％的正向定位中间件。
步骤四、第一机械手11取出正向定位中间件，翻转180°套在第二芯柱14上，第二定位凸模26向下运动挤压轴承外圈20，轴承内圈24材料变形，进一步包覆轴承外圈20材料，得到包覆程度30％的反向定位中间件，完成轴承内圈24与轴承外圈20的中心定位。
步骤五、第二机械手15取出反向定位中间件，翻转180°放入第三压配凹模19内，第三压配凸模21向下运动挤压轴承外圈20，轴承外圈20继续包覆轴承内圈24，利用第三渐开线工位的形成的压配模腔使轴承外圈20包覆轴承内圈24过程中逐步放松并达到使用要求。
所述的挤压前均采用聚四氟乙烯基润滑剂对模具进行润滑。
经过具体实际实验，在液压机上进行关节轴承生产试验，经三工位挤压装配得到关节轴承试样，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，满足五点均匀性要求，测试结果显示本实施例制备得到的关节轴承使用性能好、稳定性高。
综上，本发明利用渐开线型面模具，防止轴承内外圈装配过紧，省去了滚松处理工艺；通过三工位连续挤压，中途不需要更换模具，节省了单件工时，便于控制单件成本。
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 (6)

1.一种基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺，其特征在于，将待装配的内圈和外圈对准并粘贴上衬垫后，整体置于一侧的正向定位挤压工位并挤压形成正向定位中间件，然后通过第一机械手将正向定位中间件翻转180°置于中间的反向定位挤压工位并挤压形成内圈与外圈的中心定位，再通过第二机械手将其翻转180°置于另一侧的渐开线型挤压工位，外圈在渐开线型的压配模腔中包覆内圈，逐步放松并达到使用要求；
所述的正向定位中间件，其包覆程度满足18％～22％；所述的内圈与外圈的中心定位，其包覆程度小于等于32％；
所述的渐开线与关节轴承满足：
Figure FDA0003732958710000011
其中：h为预定位后的外圈高度，R0为渐开线起点圆半径，β为渐开线模具起点与圆心连线和竖直线的夹角，d为渐开线模具定位高度的一半。
2.根据权利要求1所述的基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配工艺，其特征是，具体包括：
步骤一、根据需求加工轴承内圈和轴承外圈；
步骤二、将自润滑衬垫粘贴至轴承外圈的内孔处，与轴承外圈形成组合体；
步骤三、将轴承内圈套在第一芯柱上，再将带衬垫的轴承外圈套在轴承内圈上，第一定位凸模向下运动并挤压轴承外圈，轴承外圈材料变形包覆轴承内圈材料，得到包覆程度18％～22％的正向定位中间件；
步骤四、第一机械手取出正向定位中间件，翻转后套在第二芯柱上，第二定位凸模向下运动挤压轴承外圈，轴承内圈材料变形，进一步包覆轴承外圈材料，得到包覆程度不大于32％的反向定位中间件，完成轴承内圈与轴承外圈的中心定位；
步骤五、第二机械手取出反向定位中间件，翻转后放入第三压配凹模内，第三压配凸模向下运动挤压轴承外圈，轴承外圈继续包覆轴承内圈，利用第三渐开线工位的形成的压配模腔使轴承外圈包覆轴承内圈过程中逐步放松并达到使用要求。
3.一种实现权利要求1或2所述的工艺的基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配模具，其特征在于，包括：依次设置于模架之间的两个定位挤压工位和一个渐开线型挤压工位，以及两个分别设置在三个工位相邻间隙的机械手；
所述的定位挤压工位包括：定位凸模、定位凸模垫块、定位模板、定位套筒、芯柱、芯柱套筒和定位凹模，其中：定位凸模、定位凸模垫块和定位模板依次连接并设置于定位套筒内，定位套筒和定位模板设置于一侧模架上，芯柱、芯柱套筒和定位凹模由内而外依次套接并设置于另一侧模架上；
所述的渐开线型挤压工位包括：压配凸模、压配凹模垫块、压配模板、压配套筒、芯柱、芯柱套筒和压配凹模，其中：压配凸模套接于压配凹模垫块的外侧并通过压配模板设置于一侧模架上，压配套筒套接于压配凸模和压配模板的外侧，芯柱、芯柱套筒和压配凹模依次套接并设置于另一侧模架上。
4.根据权利要求3所述的基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配模具，其特征是，所述的模架设有对应的导向柱和导柱导套引导对合。
5.根据权利要求3所述的基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配模具，其特征是，所述的定位挤压工位在模架对合运动中形成定位模腔，该定位模腔的工作型面为平面。
6.根据权利要求3所述的基于渐开线型面的关节轴承三工位挤压装配模具，其特征是，所述的渐开线型挤压工位在模架对合运动中形成截面线为渐开线的压配模内腔。
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