CN209006993U - 整体式关节轴承挤压成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种整体式关节轴承挤压成型装置，包括上模具、上定位板、定位芯轴、下模具、下定位板、内圈定位件和笼式定位弹簧，上模具内有上型腔和上定位腔，上型腔包括上锥形型腔和上弧面型腔，上锥形型腔的侧壁与上弧面型腔的侧壁相切；上定位板穿设于上定位腔内；定位芯轴的上端同轴连接于上定位板上；下模具内有下定位腔和下型腔，下型腔包括下弧面型腔和下锥形型腔，下锥形型腔的侧壁与下弧面型腔的侧壁相切；定位板对定位芯轴的下端同轴定位并支撑；内圈定位件对内圈进行轴向定位；笼式定位弹簧同轴支撑于整体式关节轴承内圈的内侧壁上。该整体式关节轴承挤压成型装置，使内、外圈间隙均匀，内、圈接触应力小，保护外圈表面质量。

Description

整体式关节轴承挤压成型装置

技术领域

本实用新型涉及轴承制造技术领域，特别是涉及一种整体式关节轴承挤压成型装置。

背景技术

关节轴承主要用于多自由度的条件下，例如飞机尾翼、螺旋桨等重要部位。但由于制造工艺的制约，目前，关节轴承在成型过程中常常出现对内部润滑层的破坏，导致轴承寿命降低，使用性能不稳定，经常出现卡死、脱臼的事故。整体式关节轴承，其结构简单，使用中可靠性高，免于维护，因此其使用价值极高，在现代工业实践中的应用越来越被广泛应用。

现有的整体式关节轴承模压成形方法，其装置包括上模具、弹簧、芯轴、下模具，轴承成型时芯轴穿入关节轴承内圈固定内圈，芯轴下面由弹簧支撑，上模具固定在压机的活动砧板下部，下模具固定在压机下砧板上，将粘好润滑层关节轴承外圈坯料放于下模具的指定位置并套于轴承内圈外，下模具不动，上模具向下运动，挤压过程中轴承内圈随外圈坯料具有一定的向下移动量，当上模具到达目标位置时，轴承外圈坯料内表面正好成一个内球面，停止上模挤压运动，撤掉上模取掉轴芯，挤压结束。现有整体式自润滑关节轴承挤压模具主要分为型腔为单一角度锥面形式和多半径球面组合形式；型腔为多半径球面组合形式的关节轴承在挤压成型过程中，内外圈之间会形成两圈线接触，外圈以其与内圈的接触位置为支点在模具的挤压作用下成形，轴承外圈的润滑层被破坏，通过这种方式成型形的关节轴承通常会产生较大的接触应力及残余应力，而且内圈定位装置主要为关节轴承的轴孔与芯轴做过盈配合，且在挤压过程中内圈轴孔进一步受到外圈作用力的影响，导致挤压结束后轴承不便于拆卸，轴孔表面质量下降等问题。而对型腔为单一角度锥面形式的轴承挤压成型模具，对关节轴承外圈的收口作用不明显，虽然使关节轴承内外圈的间隙达到标准的要求，但是关节轴承内外圈间隙的一致性质量却很低，轴承应力集中现象明显，影响使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种整体式关节轴承挤压成型装置，以解决上述现有技术存在的问题，使成型后的整体式关节轴承的内圈和外圈间隙均匀，减小内圈和外圈之间的接触应力，保护整体式关节轴承内圈和外圈表面质量及润滑层材料的润滑质量。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种整体式关节轴承挤压成型装置，包括上模具、上定位板、定位芯轴、下模具、下定位板、内圈定位件和笼式定位弹簧，所述上模具由上模具驱动装置驱动在竖直方向上往复运动，所述上模具内由下至上依次同轴设有上型腔和上定位腔，所述上型腔用于成型整体式关节轴承的外圈上端，所述上型腔包括同轴由下至上依次设置的上锥形型腔和上弧面型腔，所述上锥形型腔的侧壁与所述上弧面型腔的侧壁相切；所述上定位板自由穿设于所述上定位腔内；所述定位芯轴的上端同轴连接于所述上定位板上；所述下模具由下模具驱动装置驱动在竖直方向上往复运动，所述下模具内由下至上依次同轴设有下定位腔和下型腔，所述下型腔用于成型整体式关节轴承的外圈下端，所述下型腔包括同轴由上至下依次设置的下锥形型腔和下弧面型腔，所述下锥形型腔的侧壁与所述下弧面型腔的侧壁相切；所述下定位板自由穿设于所述下定位腔内，所述下定位板上同轴开设有下定位孔，所述下定位孔用于对所述定位芯轴的下端同轴定位并支撑所述定位芯轴的下端；所述内圈定位件设置有两个，所述内圈定位件包括定位部和与所述定位部连接的挤压部，两个所述定位部分别用于同轴设置于所述定位芯轴的上部和下部并对整体式关节轴承内圈的顶面和底面进行轴向定位；所述笼式定位弹簧用于同轴套设于两个所述内圈定位件之间的所述定位芯轴上，所述定位部对整体式关节轴承内圈的顶面和底面进行轴向定位时，所述笼式定位弹簧受所述挤压部挤压发生弹性变形并能够同轴支撑于整体式关节轴承内圈的内侧壁上。

优选的，所述内圈定位件均包括定位螺母和若干个调整垫圈，所述定位螺母包括螺母体和自所述螺母体一侧端面轴向向外延伸的杆体，所述螺母体和若干个所述调整垫圈形成所述定位部，所述杆体形成所述挤压部，所述定位螺母内同轴开设有一螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述定位芯轴的上端侧壁和下端侧壁螺纹配合连接，所述杆体的外端用于挤压所述笼式定位弹簧并使所述笼式定位弹簧径向变形至与整体式关节轴承内圈接触，各所述调整垫圈用于同轴套设于所述杆体外。

优选的，所述螺母体用于与所述调整垫圈接触的端面上设置有若干个第一定位孔，所述调整垫圈一个端面上设置有若干个定位凸起，所述调整垫圈另一个端面上设置有若干个第二定位孔，所述定位凸起与所述第一定位孔和所述第二定位孔均相匹配，且各所述定位凸起均能够伸入至一个所述第一定位孔或一个所述第二定位孔内。

优选的，所述定位凸起、所述第一定位孔和所述第二定位孔均设置有4个，相邻的两个所述定位凸起之间的圆心角为90度，相邻的两个所述第一定位孔之间的圆心角为90度，相邻的两个所述第二定位孔之间的圆心角为90度。

优选的，各所述定位凸起中心至所述定位螺母轴线的距离、各所述第一定位孔至所述调整垫圈轴线的距离以及各所述第二定位孔至所述调整垫圈轴线的距离均相等。

优选的，所述下定位板与所述上定位板相对的一端中部同轴开设有芯轴下定位孔，所述芯轴下定位孔与所述定位芯轴的下端间隙配合；所述上定位板与所述下定位板相对的一端中部同轴开设有芯轴上定位孔，所述定位芯轴的上端与所述芯轴上定位孔螺纹连接。

优选的，所述上锥形型腔的母线与所述上模具的下端面的夹角以及所述下锥形型腔的母线与所述下模具的下端面的夹角相等且均为θ，所述上锥形型腔的高度与所述下锥形型腔的高度相等且均为Ha，所述上弧面型腔与所述下弧面型腔的内径相等且均为R，θ为[45°,70°]，Ha为[1.5mm,3.5mm]，R为[5mm,10mm]。

优选的，所述笼式定位弹簧包括两个定位圈和多根定位肋，各所述定位肋的两端分别与两所述定位圈固定连接，所述定位圈用于套设于所述定位芯轴外，所述定位肋为弹性定位肋。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置，通过定位部实现了对整体式关节轴承的内圈轴向两端的定位，笼式定位弹簧受挤压部挤压发生弹性变形并能够同轴支撑于整体式关节轴承内圈的内侧壁上，从而在径向上支撑定位住整体式关节轴承内圈；而且，通过笼式定位弹簧支撑定位内圈，拆装方便，对关节轴承内圈内径没有伤害，保护了整体式关节轴承内圈的轴孔质量；可实现上模具和下模具同步挤压整体式关节轴承外圈坯料，保证整体式关节轴承的内圈和外圈之间的间隙均匀，外圈的应力分布均匀。上型腔包括同轴由下至上依次设置的上锥形型腔和上弧面型腔，上锥形型腔的侧壁与上弧面型腔的侧壁相切，且下型腔包括同轴由下至上依次设置的下弧面型腔和下锥形型腔，下锥形型腔的侧壁与下弧面型腔的侧壁相切，具有上述形状型腔的上模具和下模具，能够进一步压缩整体式关节轴承两端收口处的内圈和外圈之间的间隙，使得收口处的内圈和外圈之间的间隙与其他位置的间隙尺寸一致，保证整体式关节轴承的内圈和外圈之间的间隙均匀，减小内圈和外圈之间的接触应力，接触应力能够控制在0-400Mpa，保护了整体式关节轴承内圈和外圈表面质量，不会对外圈的润滑层造成破坏，提高了整体式关节轴承的成型质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置的主视图；

图2为图1中的整体式关节轴承挤压成型装置的A-A剖视图；

图3为本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置的上模具的局部结构视图；

图4为本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置的定位螺母的结构示意图；

图5为本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置的调整垫圈的一个角度视图；

图6为本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置的调整垫圈的另一个角度的透视图；

图7为本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置的笼式定位弹簧自然状态下的结构视图；

图8为图7中的笼式定位弹簧自然的主视图；

图9为本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置的笼式定位弹簧被挤压后的主视图；

图10为在一关节轴承内外圈设置均匀的参考点的示意图；

图11为弧面挤压腔的挤压模具成型的关节轴承内外圈间隙分布图；

图12为θ’在40-70度内不同角度的挤压腔为锥形的挤压模具成型的关节轴承的内外圈间隙分布图；

图13为θ’在50-60度内不同角度的挤压腔为锥形的挤压模具成型的关节轴承的内外圈间隙分布图；

图14为θ＝58.5度时不同Ha尺寸的挤压腔为锥形的挤压模具成型的关节轴承的内外圈间隙分布图；

图15为θ＝58.5度、Ha＝2.66mm时不同R尺寸的整体式关节轴承挤压成型模具成型的关节轴承的内外圈间隙分布图；

图16为θ＝58.5度、Ha＝2.66mm、R＝6-8mm的整体式关节轴承挤压成型模具成型的关节轴承的内外圈间隙分布图；

图17为θ＝58.5度、Ha＝2.66mm、R＝6-8mm的整体式关节轴承挤压成型模具成型的关节轴承的内外圈之间的接触应应力分布图；

图18为现有技术中所采用的关节轴承挤压成型模具成型的关节轴承的内外圈之间的接触应应力分布图；

图中：1-上模具；11-上定位腔；12-上型腔；121-上锥形型腔；122-上弧面型腔；2-上定位板；21-芯轴上定位孔；3-定位芯轴；4-下模具；41-下定位腔；42-下型腔；421-下锥形型腔；422-下弧面型腔；5-下定位板；6-内圈定位件；61-定位螺母；611-螺母体；612-杆体；613-第一定位孔；62-调整垫圈；621-定位凸起；622-第二定位孔；7-笼式定位弹簧；71-定位圈；72-定位肋；8-外圈坯料；9-内圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种整体式关节轴承挤压成型装置，以解决上述现有技术存在的问题，使成型后的整体式关节轴承的内圈和外圈间隙均匀，减小内圈和外圈之间的接触应力，保护整体式关节轴承内圈和外圈表面质量及润滑层材料的润滑质量。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种整体式关节轴承挤压成型装置，如图1～2所示，包括上模具1、上定位板2、定位芯轴3、下模具4、下定位板5、内圈定位件6和笼式定位弹簧7，上模具1由上模具驱动装置驱动在竖直方向上往复运动，上模具1内由下至上依次同轴设有上型腔12和上定位腔11，上型腔12用于成型整体式关节轴承的外圈上端，上型腔12包括同轴由下至上依次设置的上锥形型腔121和上弧面型腔122，上锥形型腔121的侧壁与上弧面型腔122的侧壁相切；上定位板2自由穿设于上定位腔11内；定位芯轴3的上端同轴连接于上定位板2上；下模具4由下模具驱动装置驱动在竖直方向上往复运动，下模具4内由下至上依次同轴设有下定位腔41和下型腔42，下型腔42用于成型整体式关节轴承的外圈下端，下型腔42包括同轴由上至下依次设置的下锥形型腔421和下弧面型腔422，下锥形型腔421的侧壁与下弧面型腔422的侧壁相切；下定位板5自由穿设于下定位腔41内，下定位板5上同轴开设有下定位孔，下定位孔用于对定位芯轴3的下端同轴定位并支撑定位芯轴3的下端；内圈定位件6设置有两个，内圈定位件6包括定位部和与定位部连接的挤压部，两个定位部分别用于同轴设置于定位芯轴3的上部和下部并对整体式关节轴承内圈9的顶面和底面进行轴向定位；笼式定位弹簧7用于同轴套设于两个内圈定位件6之间的定位芯轴3上，定位部对整体式关节轴承内圈9的顶面和底面进行轴向定位时，笼式定位弹簧7受挤压部挤压发生弹性变形并能够同轴支撑于整体式关节轴承内圈9的内侧壁上。

应用上述的整体式关节轴承挤压成型装置的整体式关节轴承挤压成型方法，包括以下步骤：

步骤一：将定位芯轴3安装于上定位板2上，在定位芯轴3的上部同轴设置一个内圈定位件6，将整体式关节轴承的内圈9与笼式定位弹簧7同轴套设于定位芯轴3上，将另一个内圈定位件6同轴设置于定位芯轴3的下部，使得两个定位部分别与整体式关节轴承内圈9的顶面和底面接触进行轴向定位，且挤压部挤压笼式定位弹簧7，笼式定位弹簧7发生弹性变形并能够同轴支撑于整体式关节轴承内圈9的内侧壁上；

步骤二：将整体式关节轴承外圈坯料8套入整体式关节轴承内圈9，调整上模具1和下模具4定位整体式关节轴承外圈坯料8，调整下定位板5对定位芯轴3的下端同轴定位并支撑定位芯轴3的下端；

步骤三：根据整体式关节轴承内、外圈尺寸参数以及关节轴承内、外圈间隙预定值要求，调整上模具1和下模具4的进给速度及位移，位移需要需要满足的条件是要根据轴承类型以及具体参数确定，具体设定要根据仿真模拟(计算机辅助系统)确定，使上模具1和下模具4同时挤压整体式关节轴承外圈坯料8，直至达到关节轴承成品间隙要求；

步骤四：使上模具1和下模具4回到起始位置，下调下定位板5，卸下安装于定位芯轴3的下部的内圈定位件6，取下整体式关节轴承成品，根据整体式关节轴承外圈宽度与外径要求，对整体式关节轴承车磨加工，直至达到产品规格。

本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置，通过内圈定位件6的定位部分别对整体式关节轴承内圈9的顶面和底面进行轴向定位，笼式定位弹簧7用于同轴套设于位于两个内圈定位件6之间的定位芯轴3上，定位部对整体式关节轴承内圈9的顶面和底面进行轴向定位，实现了对整体式关节轴承的内圈9轴向两端的定位；笼式定位弹簧7受挤压部挤压发生弹性变形并能够同轴支撑于整体式关节轴承内圈9的内侧壁上，从而在径向上支撑定位住整体式关节轴承内圈9；而且，通过笼式定位弹簧7支撑定位内圈9，拆装方便，对关节轴承内圈9内径没有伤害，保护了整体式关节轴承内圈9的轴孔质量；上模具1可由上模具驱动装置驱动在竖直方向上往复驱动，下模具4可由下模具驱动装置驱动在竖直方向上往复驱动，从而可实现上模具1和下模具4同步挤压整体式关节轴承外圈坯料8，可保证整体式关节轴承的内圈9和外圈之间的间隙均匀，外圈的应力分布均匀。上型腔12包括同轴由下至上依次设置的上锥形型腔121和上弧面型腔122，上锥形型腔121的侧壁与上弧面型腔122的侧壁相切，且下型腔42包括同轴由下至上依次设置的下弧面型腔422和下锥形型腔421，下锥形型腔421的侧壁与下弧面型腔422的侧壁相切，具有上述形状型腔的上模具1和下模具4，能够进一步压缩整体式关节轴承两端收口处的内圈9和外圈之间的间隙，使得收口处的内圈9和外圈之间的间隙与其他位置的间隙尺寸一致，保证整体式关节轴承的内圈9和外圈之间的间隙均匀，减小内圈9和外圈之间的接触应力，接触应力能够控制在0-400Mpa，保护了整体式关节轴承内圈9和外圈表面质量，不会对外圈的润滑层造成破坏，提高了整体式关节轴承的成型质量。

于本实用新型另一具体的实施例中，如图4～6所示，为了便于拆装内圈定位件6，整体式关节轴承挤压成型装置的内圈定位件6均包括定位螺母61和若干个调整垫圈62，定位螺母61包括螺母体611和自螺母体611一侧端面轴向向外延伸的杆体612，螺母体611和若干个调整垫圈62形成定位部，杆体612形成挤压部，定位螺母61内同轴开设有一螺纹通孔，螺纹通孔与定位芯轴3的上端侧壁和下端侧壁螺纹配合连接，杆体612的外端用于挤压笼式定位弹簧7并使笼式定位弹簧7径向变形至与整体式关节轴承内圈9接触，各调整垫圈62用于同轴套设于杆体612外。

采用上述结构设置，安装内圈定位件6、笼式定位弹簧7以及整体式关节轴承内圈9时，根据内圈9的轴向尺寸以及笼式定位弹簧7的轴向高度，预先计算两个内圈定位件6各自所需要的调整垫圈62的个数，以将整体式关节轴承内圈9定位至定位芯轴3的预定位置，并实现对内圈9的轴向及径向的定位。

于本实用新型另一具体的实施例中，整体式关节轴承挤压成型装置的螺母体611用于与调整垫圈62接触的端面上设置有若干个第一定位孔613，调整垫圈62一个端面上设置有若干个定位凸起621，调整垫圈62另一个端面上设置有若干个第二定位孔622，定位凸起621与第一定位孔613和第二定位孔622均相匹配，各调整垫圈62上设置的定位凸起621的数量、第二定位孔622的数量以及各螺母体611上设置的第一定位孔613的数量相同，且各定位凸起621均能够伸入至一个第一定位孔613或一个第二定位孔622内。

采用上述结构设置，便于整体式关节轴承加工过程中内圈定位件6的拆卸，并且有助于使调整垫圈62与定位芯轴3同心。

整体式关节轴承挤压成型装置的定位凸起621、第一定位孔613和第二定位孔622均设置有4个，相邻的两个定位凸起621之间的圆心角为90度，相邻的两个第一定位孔613之间的圆心角为90度，相邻的两个第二定位孔622之间的圆心角为90度。

各定位凸起621中心至定位螺母61轴线的距离、各第一定位孔613至调整垫圈62轴线的距离以及各第二定位孔622至调整垫圈62轴线的距离均相等。

于本实用新型另一具体的实施例中，整体式关节轴承挤压成型装置的下定位板5与上定位板2相对的一端中部同轴开设有芯轴下定位孔，芯轴下定位孔与定位芯轴3的下端间隙配合，从而下定位板5可以稳定芯轴的下端并对其进行轴向定位；为了便于安装定位芯轴3，上定位板2与所述下定位板5相对的一端中部同轴开设有芯轴上定位孔21，定位芯轴3的上端与芯轴上定位孔21螺纹连接。

上模具1由上模具驱动装置驱动上下往复运动，下模具4由下模具驱动装置驱动上下往复运动，下定位板5由定位板驱动装置驱动上下往复运动，上模具驱动装置、下模具驱动装置以及定位板驱动装置均为液压驱动装置，且各自独立。挤压之前，下定位板5在定位板驱动装置的作用下下移与定位芯轴3分离，将整体式关节轴承内圈9及笼式定位弹簧7装配，然后上移下定位板5，达到与芯轴配合及固定芯轴的位置。下定位板5在定位板驱动装置的作用下下移，拆下挤压结束的整体式关节轴承。

于本实用新型另一具体的实施例中，如图3所示，整体式关节轴承挤压成型装置的上锥形型腔121的母线与上模具1的下端面的夹角以及下锥形型腔421的母线与下模具4的下端面的夹角相等且均为θ，上锥形型腔的高度与下锥形型腔的高度相等且均为Ha，上弧面型腔与所述下弧面型腔的内径相等且均为R，θ为[45°,70°]，Ha为[1.5mm,3.5mm]，R为[5mm,10mm]。

于本实用新型另一具体的实施例中，如图7～9所示，整体式关节轴承挤压成型装置的笼式定位弹簧7包括两个定位圈71和多根定位肋72，各定位肋72的两端分别与两个定位圈71固定连接，定位圈71用于套设于定位芯轴3外，定位肋72为弹性定位肋72。笼式定位弹簧7整体均采用高强度的记忆金属材料制作，一般设置为单个或者两个配合使用。笼式定位弹簧7的高度应该满足其在挤压变形后弹性定位肋72的弯曲角度为120度左右，以径向支撑住内圈9，防止内圈9晃动。

对于挤压腔为单一半径弧型腔的关节轴承整体式挤压模具，当挤压模具向下进给，关节轴承外圈毛坯外圈受到模具挤压面压力作用，外圈毛坯将会沿着挤压面的弧线进行弯曲变形，直到关节轴承内圈外径与轴承外圈内径相互贴合挤压结束，如图10所示在关节轴承内外圈设置均匀的参考点，对每各参考点处的间隙值进行记录并绘制曲线图，图10、11所示。图10所示，在关节轴承内圈的外径均匀设定8个参考点，当关节轴承挤压成形结束后分别观测各参考点的间隙值，具体间隙值分布如图11所示。由图11所示关节轴承内外圈间隙分布在参考点4-5之间出现一个峰值(最大值)，在参考点2、7两位置出现两个谷值，严重的影响了关节轴承间隙的一致性要求。出现上述的分布结果主要是因为关节轴承的挤压模具的挤压腔为单一半径的弧型腔，不能满足关节轴承外圈毛坯在挤压成形过程中的实时需求量，如图11中的参考点4、5、6处的间隙过大，而此时对应的模具挤压面的弧线不能及时地补充挤压所需要的补充量。

本实用新型提供的整体式关节轴承挤压成型装置利用包括上锥形型腔和上弧面型腔的上型腔以及包括下锥形型腔和下弧面型腔的下型腔，并使上锥形型腔与上弧面型腔在相接位置相切，下锥形型腔与下弧面型腔在相接位置相切，使得模具进给过程可以平稳过渡，减小对轴承挤压质量的影响。以某一型号整体式关节轴承挤压成型模具为例，可通过分步模拟试验分别对θ、Ha以及R进行分步确定，过程如下：

(1)θ的确定

建立挤压腔为锥形的挤压模具，通过改变其母线与底面的夹角θ’的大小进行挤压仿真实验，并记录对比各参考点的间隙分布情况，筛选出间隙分布均匀的挤压模具，记录其挤压腔母线与底面的夹角θ’的大小，具体挤压结果数据如

图12所示。

图12为采用θ’在40-70度内不同角度的模具成型的关节轴承的内外圈的间隙分布情况。当模具的挤压腔母线与底面的夹角θ’为40、50度时，关节轴承内外圈间隙自参考点1至8为减小趋势，θ’为60、70度关节轴承间隙自参考点1至8分布呈逐渐增加的趋势。θ’在51度至60度之间存在分界数值，所以对此区间进行逐个角度进行分析。

图13所示为θ’在50-60度内不同角度的模具成型的关节轴承的内外圈的间隙分布情况，在图中曲线中可以确定集体分界点为58至59度之间，由此可以确认关节轴承挤压模具的直线部分的角度θ范围为58-59度，现取θ＝58.5度，由于θ为58.5度时模具挤压外圈贴紧内圈的进给值是2.96mm因此选择2.96mm为Ha的初始值。

(2)Ha的确定

θ＝58.5度，使用不同Ha尺寸的模具对外圈进行挤压试验，根据结果选取Ha的位置范围，具体实验数据如图14所示，图1是Ha为2.16-2.96mm范围内的模具挤压情况下关节轴承内外圈间隙的分布情况，图中曲线的整体走势为两谷一峰，其中2.56-2.76mm的曲线的趋势较其他曲线在参考点1-3处的变化较为平缓，其最大值位置在参考点4-5mm之间，其中Ha＝2.66mm最小，由此可知当Ha为2.56-2.76mm范围内的曲线质量最佳，现选取Ha为2.66mm。

(3)R的确定

如图15所示，为不同R尺寸的模具对外圈进行挤压试验，成型的关节轴承的内外圈的间隙分布情况；关节轴承内外圈间隙间隙整体趋势呈一峰两谷趋势分布，图中R＝2mm至R＝8mm之间关节轴承内外圈间隙最大值整体呈下降趋势，当R＝9mm时内外圈间隙突然增大，在R＝8mm时关节轴承间隙最大值最小，整体半径值较其他半径作用下的间隙值最小，R为6-8mm之间。最终关节轴承挤压模具的θ、Ha、R三个参数确定。

通过上述的分步骤实验，得到当前关节轴承所应采用的整体式关节轴承挤压成型装置的各参数具体的取值范围，具体取值范围如表1所示。

表1试验关节轴承所应采用的整体式关节轴承挤压成型装置的各结构参数取值范围

如图16所示为采用上述尺寸的整体式关节轴承挤压成型模具挤压结束拔掉模具后，关节轴承内外圈之间的间隙值，由图16可知关节轴承间隙值由中心点向两端部呈上升趋势，至参考点4时逐渐趋于平缓，且间隙值达到要求。图17为关节轴承挤压过程中内外圈之间的接触应应力，图中最大应力值为350MPa时的间隙值达到标准要求。如图18所示，为现有技术中所采用的关节轴承挤压成型模具，为满足关节轴承间隙要求其关节轴承内外圈的接触应力最大达2331MPa，远远大于本实用新型中的整体式关节轴承挤压成型模具的最大应力值，因此，本实用新型中的整体式关节轴承挤压成型模具，使成型后的整体式关节轴承的内圈和外圈间隙均匀，有效的减少了内外圈的接触应力，极大地保护了轴承内圈的表面质量，提高产品的使用寿命和工作稳定性。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：包括：

上模具，所述上模具由上模具驱动装置驱动在竖直方向上往复运动，所述上模具内由下至上依次同轴设有上型腔和上定位腔，所述上型腔用于成型整体式关节轴承的外圈上端，所述上型腔包括同轴由下至上依次设置的上锥形型腔和上弧面型腔，所述上锥形型腔的侧壁与所述上弧面型腔的侧壁相切；

上定位板，所述上定位板自由穿设于所述上定位腔内；

定位芯轴，所述定位芯轴的上端同轴连接于所述上定位板上；

下模具，所述下模具由下模具驱动装置驱动在竖直方向上往复运动，所述下模具内由下至上依次同轴设有下定位腔和下型腔，所述下型腔用于成型整体式关节轴承的外圈下端，所述下型腔包括同轴由上至下依次设置的下锥形型腔和下弧面型腔，所述下锥形型腔的侧壁与所述下弧面型腔的侧壁相切；

下定位板，所述下定位板自由穿设于所述下定位腔内，所述下定位板上同轴开设有下定位孔，所述下定位孔用于对所述定位芯轴的下端同轴定位并支撑所述定位芯轴的下端；

内圈定位件，所述内圈定位件设置有两个，所述内圈定位件包括定位部和与所述定位部连接的挤压部，两个所述定位部分别用于同轴设置于所述定位芯轴的上部和下部并对整体式关节轴承内圈的顶面和底面进行轴向定位；以及

笼式定位弹簧，所述笼式定位弹簧用于同轴套设于两个所述内圈定位件之间的所述定位芯轴上，所述定位部对整体式关节轴承内圈的顶面和底面进行轴向定位时，所述笼式定位弹簧受所述挤压部挤压发生弹性变形并能够同轴支撑于整体式关节轴承内圈的内侧壁上。

2.根据权利要求1所述的整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：所述内圈定位件均包括定位螺母和若干个调整垫圈，所述定位螺母包括螺母体和自所述螺母体一侧端面轴向向外延伸的杆体，所述螺母体和若干个所述调整垫圈形成所述定位部，所述杆体形成所述挤压部，所述定位螺母内同轴开设有一螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述定位芯轴的上端侧壁和下端侧壁螺纹配合连接，所述杆体的外端用于挤压所述笼式定位弹簧并使所述笼式定位弹簧径向变形至与整体式关节轴承内圈接触，各所述调整垫圈用于同轴套设于所述杆体外。

3.根据权利要求2所述的整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：所述螺母体用于与所述调整垫圈接触的端面上设置有若干个第一定位孔，所述调整垫圈一个端面上设置有若干个定位凸起，所述调整垫圈另一个端面上设置有若干个第二定位孔，所述定位凸起与所述第一定位孔和所述第二定位孔均相匹配，且各所述定位凸起均能够伸入至一个所述第一定位孔或一个所述第二定位孔内。

4.根据权利要求3所述的整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：所述定位凸起、所述第一定位孔和所述第二定位孔均设置有4个，相邻的两个所述定位凸起之间的圆心角为90度，相邻的两个所述第一定位孔之间的圆心角为90度，相邻的两个所述第二定位孔之间的圆心角为90度。

5.根据权利要求4所述的整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：各所述定位凸起中心至所述定位螺母轴线的距离、各所述第一定位孔至所述调整垫圈轴线的距离以及各所述第二定位孔至所述调整垫圈轴线的距离均相等。

6.根据权利要求1所述的整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：所述下定位板与所述上定位板相对的一端中部同轴开设有芯轴下定位孔，所述芯轴下定位孔与所述定位芯轴的下端间隙配合；所述上定位板与所述下定位板相对的一端中部同轴开设有芯轴上定位孔，所述定位芯轴的上端与所述芯轴上定位孔螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：所述上锥形型腔的母线与所述上模具的下端面的夹角以及所述下锥形型腔的母线与所述下模具的下端面的夹角相等且均为θ，所述上锥形型腔的高度与所述下锥形型腔的高度相等且均为Ha，所述上弧面型腔与所述下弧面型腔的内径相等且均为R，θ为[45°,70°]，Ha为[1.5mm,3.5mm]，R为[5mm,10mm]。

8.根据权利要求1所述的整体式关节轴承挤压成型装置，其特征在于：所述笼式定位弹簧包括两个定位圈和多根定位肋，各所述定位肋的两端分别与两个所述定位圈固定连接，所述定位圈用于套设于所述定位芯轴外，所述定位肋为弹性定位肋。