CN114619680A - 一种轴承外圈的成型模具及采用其制造轴承外圈的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种轴承外圈的成型模具及采用其制造轴承外圈的方法，属于轴承外圈的制造技术领域。该模具包括上模板、下模板和芯柱，上模板设置于下模板上方，芯柱置于上模板和下模板中；上模板的顶部和底部分别开设有第一通槽和第二通槽，第一通槽与第二通槽相连通，下模板顶部开设有凹槽，上模板朝向下模板运动至上模板与下模板相抵接位置时，第二通槽和所述凹槽内壁位于同一球面上；当芯柱放入第一通槽、第二通槽和凹槽内时，其顶面与上模板的顶面齐平，其底面与所述凹槽的底面相抵接。该模具结构简单，拆装便捷，采用该模具制造的轴承外圈耐腐蚀，高强度，重量轻，提高加工效率。

Description

一种轴承外圈的成型模具及采用其制造轴承外圈的方法

技术领域

本申请涉及一种轴承外圈的成型模具及采用其制造轴承外圈的方法，属于轴承外圈的制造技术领域。

背景技术

随着国内实体制造工业持续高速的发展，我国轴承外圈的生产制造己经形成较为完善的体系，但能够与之配套的轴承外圈试验机的研究却落后很多。

目前轴承外圈常用的金属材料一般为轴承钢、不锈钢、铜合金等材料，通常采用表面磷化，炸口，镶嵌，喷涂等多种特殊工艺，而且由于球面结构的特殊性，金属材料轴承外圈的装配要经过切割，液氮冷却再装配等过程，非常复杂，且更换维护也极其麻烦。进一步地，轴承外圈在使用过程中容易发生腐蚀、锈蚀，对轴承性能有较大影响；随着机械设备不断朝着高温、重载、大型化方向的发展，对轴承外圈性能提出了更高的要求。为此，需要特别设计一种轴承外圈的成型模具，并对轴承外圈的制造过程进行改进，以提升轴承外圈的品质。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种轴承外圈的成型模具及采用其制造轴承外圈的方法，模具结构简单，拆装便捷，采用该模具制造的轴承外圈耐腐蚀，高强度，重量轻，提高加工效率。

本发明提供如下技术方案：

一种轴承外圈的成型模具，包括上模板、下模板和芯柱，所述上模板设置于所述下模板上方，所述芯柱置于所述上模板和下模板中；

所述上模板的顶部和底部分别开设有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽与所述第二通槽相连通，所述下模板顶部开设有凹槽，所述上模板朝向所述下模板运动至所述上模板与所述下模板相抵接位置时，所述第二通槽和所述凹槽内壁位于同一球面上；

当所述芯柱放入所述第一通槽、第二通槽和凹槽内时，其顶面与所述上模板的顶面齐平，其底面与所述凹槽的底面相抵接。

优选地，所述芯柱包括第一芯块、第二芯块和第三芯块，所述第一芯块呈圆柱形，所述第二芯块呈鼓形，所述第一芯块连接在所述第二芯块的上方，所述第三芯块呈哑铃状，且沿轴向自上往下嵌入所述第一芯块和第二芯块中，所述第三芯块的两侧与所述第二芯块相切。

优选地，所述第一芯块和第三芯块的上部与所述第一通槽相适配，所述第三芯块的下部和第二芯块的上部位于所述第二通槽内，所述第二芯块的下部位于所述凹槽内。

优选地，所述第二芯块的上部和下部均占其轴向高度的1/2；

所述第三芯块的上部和下部分别占其高度的2/3和1/3。

优选地，所述上模板的底部设置有导向柱，所述导向柱分布在所述第二通槽的四周，所述下模板的顶部开设有与所述导向柱配合的导向槽。

优选地，所述上模板、下模板和第一芯块上均设置有测温孔，所述上模板与所述第一芯块的至少一个测温孔相连通。

根据本申请的另一个方面，提供了采用如上述所述的一种轴承外圈的成型模具制造轴承外圈的方法，包括以下步骤：

(1)将碳纤维预浸带缠绕在所述芯柱上，并通过热气炬对所述碳纤维预浸带进行加热；

(2)将步骤(1)加热过的碳纤维预浸带连同所述芯柱一起放入所述凹槽中，盖上所述上模板；

(3)将所述轴承外圈的成型模具置于高压加热容器中，封闭容器，充入氮气，直至所述碳纤维预浸带全部融化，并排空其中气体；

(4)将所述轴承外圈的成型模具从高压加热容器中取出，并冷却至室温，随后将所述上模板、下模板和芯柱分离，即得所述轴承外圈。

优选地，所述步骤(1)中热气炬的加热温度为380-420℃。

优选地，所述步骤(3)中压力为0.8-1.2MPa，加热温度为380-400℃。

优选地，所述碳纤维预浸带中树脂含量为32-38％。

本申请能产生的有益效果包括但不限于：

1.本申请所提供的轴承外圈的成型模具，具有配合设置的上模板、下模板和芯柱，结构简单，拆装方便，有利于提高生产效率；芯柱由第一芯块、第二芯块和第三芯块组成，并与第一通槽、第二通槽和凹槽的结构配合设置，便于轴承外圈成型，提高加工效率。

2.本申请所提供的轴承外圈的成型模具，导向柱和导向槽配合设置，在模具压合与开启的时候，保证上模板和下模板平行而不发生偏移或倾斜，确保轴承外圈具有较高的尺寸精度；上模板、下模板和芯柱内部具有多个测温孔，便于对模具多个位置的温度进行检测，实现加热系统的精准控制，多个测温孔还作为冷却通道，能够实现温度的快速升降。

3.本申请所提供的制造轴承外圈的方法，通过热气炬对所述碳纤维预浸带进行加热，使得相邻碳纤维预浸带粘结，便于将碳纤维预浸带连同芯柱一起放入模具中，将模具高温高压处理后，使得成型后的轴承外圈具有足够的密度，提高成品率。

4.本申请所提供的制造轴承外圈的方法，制得的轴承外圈耐腐蚀，高强度，重量轻；轴承的材质为碳纤维复合材料，使得轴承在使用过程中其内圈与外圈之间能够自润滑，无需在二者之间额外设置润滑层，节约耗材。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例涉及的轴承外圈的成型模具的爆炸结构示意图；

图2为本申请实施例涉及的轴承外圈的成型模具在主视方向的剖视图；

图3为本申请实施例涉及的轴承外圈的成型模具在侧视方向的剖视图；

图4为本申请实施例涉及的轴承外圈的结构示意图。

部件和附图标记列表：

1、上模板，2、下模板，3、第一通槽，4、第二通槽，5、凹槽，6、芯柱，61、第一芯块，62、第二芯块，63、第三芯块，7、导向柱，8、导向槽，9、测温孔。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请的实施例公开了一种轴承外圈的成型模具及采用其制造轴承外圈的方法，下述实施例对该轴承外圈的成型模具的结构以及采用该轴承外圈的成型模具制造轴承外圈的方法进行详细说明。

参考图1-3，本申请的实施例公开了一种轴承外圈的成型模具，包括上模板1、下模板2和芯柱6，上模板1设置于下模板2上方，芯柱6置于上模板1和下模板2中；使用时，既可以先将上模板1放置于下模板2上方，再放入芯柱6，也可以先将芯柱6放置于下模板2中，再盖上模板1，结构简单，拆装方便，提高使用灵活性；

上模板1的顶部和底部分别开设有第一通槽3和第二通槽4，第一通槽3与第二通槽4相连通，下模板2顶部开设有凹槽5，上模板1朝向下模板2运动至上模板1与下模板2相抵接位置时，第二通槽4和凹槽5内壁位于同一球面上，为轴承外圈的成型提供了型腔，确保轴承外圈的结构达到预期标准；

当芯柱放入第一通槽3、第二通槽4和凹槽5内时，其顶面与上模板1的顶面齐平，其底面与凹槽5的底面相抵接，方便在轴承外圈成型过程中对模具加热、加压，且该模具形状规整、体积小，使用过程中节约高压加热容器内的空间。

作为一种实施方式，芯柱6包括第一芯块61、第二芯块62和第三芯块63，第一芯块61呈圆柱形，第二芯块62呈鼓形，第一芯块61连接在第二芯块62的上方，第三芯块63呈哑铃状，且沿轴向自上往下嵌入第一芯块61和第二芯块62中，第三芯块63的两侧与第二芯块62相切，芯柱6体积小巧，便于取放，其结构与第一通槽3、第二通槽4和凹槽5的形状配合，确保成型后的轴承外圈精度高，提高成品率。

具体地，沿第三芯块63的嵌入方向将芯柱6平均分成两半，能够快速取下成型后的轴承外圈，分离后的两半芯柱能够通过磁吸的方式再次合为一体，使用便捷，提高了生产效率。

作为一种实施方式，第一芯块61和第三芯块63的上部与第一通槽3相适配，第三芯块63的下部和第二芯块62的上部位于第二通槽4内，第二芯块62的下部位于凹槽5内，便于芯柱6与复合材料相互挤压，有利于轴承外圈成型。

作为一种实施方式，第二芯块62的上部和下部均占其轴向高度的1/2；第三芯块63的上部和下部分别占其高度的2/3和1/3，使得制得的轴承外圈一侧对称设置有两个缺口，便于轴承内圈沿轴向放入轴承外圈内，随后将轴承内圈旋转为与轴承外圈平行状态，二者便不会脱开，提高关节轴承的结构稳固性。

作为一种实施方式，上模板1的底部设置有导向柱7，导向柱7分布在第二通槽4的四周，下模板2的顶部开设有与导向柱7配合的导向槽8。在上模板1和下模板2压合与开启时，保证上模板1、下模板2平行而不发生偏移或倾斜，确保轴承外圈具有较高的尺寸精度。

作为一种实施方式，上模板1、下模板2和第一芯块61上均设置有测温孔9，上模板1与第一芯块61的至少一个测温孔9相连通，便于对模具多个位置的温度进行检测，实现加热系统的精准控制，多个测温孔9还作为冷却通道，能够实现温度的快速升降。

优选地，模具的上模板1、下模板2之间设置有顶出装置，方便模压结束后将上模板1和下模板2相互顶开，取出制件；本实例中顶出装置的结构不做具体限定，能够实现上模板1和下模板2相互顶开即可。

本实施例公开了一种采用上述轴承外圈的成型模具制造轴承外圈的方法，包括以下步骤：

(1)将树脂含量为32-38％的碳纤维预浸带缠绕在芯柱上，缠绕时赋予碳纤维预浸带张力，使得碳纤维预浸带具有预紧力，并通过热气炬对碳纤维预浸带进行加热，加热温度为380-420℃，确保相邻碳纤维预浸带粘接在一起；

(2)将步骤(1)加热过的碳纤维预浸带连同芯柱6一起放入凹槽5中，导向柱7对准导向槽8，芯柱6对准第二通槽4和第一通槽3，盖上上模板1；

(3)将轴承外圈的成型模具置于高压加热容器中，封闭容器，充入氮气，调整容器中压力为0.8-1.2MPa，加热温度为380-400℃，直至碳纤维预浸带全部融化，并排空其中气体，确保铸件具有足够的密度，提高成品率；

(4)将轴承外圈的成型模具从高压加热容器中取出，并冷却至室温，随后将上模板1、下模板2和芯柱6分离，即得轴承外圈，如图4所示。

其中，通过测温孔9实时监测轴承外圈的成型模具的温度。

该轴承外圈的质量为30-40克，对制得的轴承外圈进行性能测试：

抗拉强度：使用KY-100KN万能试验机测得轴承外圈的抗拉强度不低于1300MPa。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承外圈的成型模具，其特征在于，包括上模板、下模板和芯柱，所述上模板设置于所述下模板上方，所述芯柱置于所述上模板和下模板中；

所述上模板的顶部和底部分别开设有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽与所述第二通槽相连通，所述下模板顶部开设有凹槽，所述上模板朝向所述下模板运动至所述上模板与所述下模板相抵接位置时，所述第二通槽和所述凹槽内壁位于同一球面上；

当所述芯柱放入所述第一通槽、第二通槽和凹槽内时，其顶面与所述上模板的顶面齐平，其底面与所述凹槽的底面相抵接。

2.根据权利要求1所述的轴承外圈的成型模具，其特征在于，所述芯柱包括第一芯块、第二芯块和第三芯块，所述第一芯块呈圆柱形，所述第二芯块呈鼓形，所述第一芯块连接在所述第二芯块的上方，所述第三芯块呈哑铃状，且沿轴向自上往下嵌入所述第一芯块和第二芯块中，所述第三芯块的两侧与所述第二芯块相切。

3.根据权利要求2所述的轴承外圈的成型模具，其特征在于，所述第一芯块和第三芯块的上部与所述第一通槽相适配，所述第三芯块的下部和第二芯块的上部位于所述第二通槽内，所述第二芯块的下部位于所述凹槽内。

4.根据权利要求3所述的轴承外圈的成型模具，其特征在于，所述第二芯块的上部和下部均占其轴向高度的1/2；

所述第三芯块的上部和下部分别占其高度的2/3和1/3。

5.根据权利要求1所述的轴承外圈的成型模具，其特征在于，所述上模板的底部设置有导向柱，所述导向柱分布在所述第二通槽的四周，所述下模板的顶部开设有与所述导向柱配合的导向槽。

6.根据权利要求2所述的轴承外圈的成型模具，其特征在于，所述上模板、下模板和第一芯块上均设置有测温孔，所述上模板与所述第一芯块的至少一个测温孔相连通。

7.采用如权利要求1所述的一种轴承外圈的成型模具制造轴承外圈的方法，包括以下步骤：

(1)将碳纤维预浸带缠绕在所述芯柱上，并通过热气炬对所述碳纤维预浸带进行加热；

(2)将步骤(1)加热过的碳纤维预浸带连同所述芯柱一起放入所述凹槽中，盖上所述上模板；

(3)将所述轴承外圈的成型模具置于高压加热容器中，封闭容器，充入氮气，直至所述碳纤维预浸带全部融化，并排空其中气体；

(4)将所述轴承外圈的成型模具从高压加热容器中取出，并冷却至室温，随后将所述上模板、下模板和芯柱分离，即得所述轴承外圈。

8.根据权利要求7所述的制造轴承外圈的方法，其特征在于，所述步骤(1)中热气炬的加热温度为380-420℃。

9.根据权利要求7所述的制造轴承外圈的方法，其特征在于，所述步骤(3)中压力为0.8-1.2MPa，加热温度为380-400℃。

10.根据权利要求7所述的制造轴承外圈的方法，其特征在于，所述碳纤维预浸带中树脂含量为32-38％。

Images