专利名称：一种整体外圈自润滑关节轴承的滚压成形方法
技术领域：
本发明涉及自润滑关节轴承的制造方法，特别是涉及整体外圈自润滑关节轴承的制造方法。
背景技术：
当前我国在航空领域采用的精密自润滑关节轴承产品主要依赖进口，特别是在整体外圈自润滑轴承的技术研究和制造方面存在技术空白。自润滑关节轴承是由带外球面的内圈、带内球面的外圈和粘附在外圈内表面的自润滑层组成。整体式外圈结构的自润滑关节轴承，其外圈与自润滑层均为一体结构，外圈与内圈结构简单，使用中具有自润滑可靠性高、结构紧凑的特点，但在制造过程中，必须采用使外圈塑性成形的方法，将外圈包络成形在内圈上。依据文献《轴承》1973，(6)提出的运用芯棒成形的方法，在成形过程中，造成对润滑层巨大的接触挤压作用，必然对润滑层造成损伤。而中国专利201110361353. O提出的塑性成形外圈的方法，为了形成外圈内球面与符合成品关节轴承要求的轴承游隙，在外圈模压成形过程与轧隙过程中，自润滑层没有了内球的剧烈挤压，但也随着内球面的形成，经受两次非均匀的变形，在成形过程中，成形力较大，在成形运动的过程中，位移变化较小而压力变化很大，因此位移与压力难于精确控制，自润滑层也易造成损伤，使得产品成品率不高、工艺可靠性不高，也易造成自润滑层与轴承内圈外表面损伤。
发明内容
针对上述存在问题，本发明旨在提供一种整体外圈自润滑关节轴承滚压成形制造方法，该方法在制造过程中轴承外圈内表面粘附的自润滑层与轴承内圈外表面间无剧烈挤压，因此制造中的成形过程对自润滑层无损伤，成形后具有符合成品关节轴承要求的轴承游隙。
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本发明通过下述技术方案实现一种整体外圈自润滑关节轴承滚压成形方法，其特征在于粘附有自润滑层的外圈坯料成形端内表面的滚压成形和轴承外圈的装配同时进行，在轴承外圈坯料滚压成形后，轴承外圈刚好包络在轴承内圈上，其具体步骤如下
a.先将轴承外圈还料外表面划分为外圈还料定位端和外圈还料成形端，然后将轴承外圈坯料外表面和内表面加工成工艺优化的形状；
b.将自润滑层贴于外圈坯料的内表面上；
c.采用滚压成形方法使外圈坯料成形端内表面随形贴合于轴承内圈上，其具体步骤是先将加工成形的轴承内圈置于粘附有自润滑层的外圈坯料内，然后将轴承内圈套在下模芯轴上定位，将外圈坯料定位端通过胀紧套固定在下模的沉孔内；周向均布的一组圆锥滚子利用斜块、托环、保持架装配于上模座内，上模座在设备主轴的驱动下高速旋转，同时，上模座依据给定的工艺参数向下进给，使圆锥滚子对外圈坯料的成形端进行滚压，在滚压过程中，圆锥滚子既能够绕自身轴线自转，又能够在上模座带动下绕模具轴线公转，同时还可以随上模座向下进给；当上模座到达设定的目标位置，滚压成形完成；
d.对轴承外圈的端面和外表面进行车、磨加工，获得整体外圈自润滑关节轴承成品。本发明所述外圈坯料成形端外表面轮廓素线由外圈坯料成形端外表面直线段、夕卜圈坯料成形端外表面光顺曲线组组成，所述外圈坯料定位端外表面轮廓素线由直线段组成，所述外圈坯料内表面为张口形状，其轮廓素线为光顺曲线组。本发明所述外圈坯料定位端外表面为圆柱面，其直径为成品关节轴承外圈外径加r5mm ;所述外圈坯料成形端外表面直线段的角度与圆锥滚子母线的角度相同；所述外圈坯料成形端外径最大值大于对应成品关节轴承外圈外径的1. 2倍；所述外圈坯料的高度为成品关节轴承外圈高度的1. 2倍以上。本发明所述斜块可以做成几组不同角度并按工艺要求进行更换，以实现对不同整体外圈自润滑关节轴承的滚压。本发明的方法是通过精确控制轴承外圈坯料形状和滚压工艺参数，滚压内表面粘附有自润滑层的外圈坯料成形端，使其内表面逐渐塑性变形为内球面，形成符合成品轴承要求的轴承游隙，同时实现轴承装配。本发明与现有技术相比具有以下优点解决了现有整体外圈自润滑关节轴承外圈成形及装配对自润滑层损伤的问题，在关节轴承滚压成形过程中，轴承外圈与轴承内圈间无抱死与剧烈挤压作用，对自润滑层影响小，不会造成损伤，并且可以通过滚压工艺参数的调整，实现对轴承游隙的有效控制，关节轴承成形后具有符合成品轴承要求的轴承游隙。同时，轴承外圈的成形变形均匀、成形力小、设备吨位小，成形质量易于控制，滚压成形的轴承外圈内表面形状与轴承内圈外表面形状一致性好，受力均匀，轴承寿命及可靠性均有明显提升。
图1是本发明的滚压成形工艺示意 图2是本发明的关节轴承在滚压成形前的形状示意 图3是本发明的关节轴承在滚压成形后的形状示意 图4是本发明的关节轴承在车、磨加工后获得的成品形状示意图。图中1-轴承内圈，2-自润滑层，3-轴承外圈坯料，4-斜块，5-上模座，6-保持架，7-圆锥滚子，8-托环，9-螺钉，10-胀紧套外环，11-胀紧套内环，12-下模，13-芯轴，14-外圈还料定位端，15-外圈还料成形端，16-外圈还料成形端外表面直线段,17-外圈还料成形端外表面光顺曲线组，18-外圈坯料定位端外表面，19-轴承内圈外表面，20-外圈坯料内表面,21-变形后的外圈还料成形端,22-变形后的外圈还料内表面,23-轴承外圈。
具体实施例方式以下结合附图就具体实施方式
进行详细说明。如图1及图2所示，整体外圈自润滑关节轴承的外圈坯料3为整体环件，外圈坯料
3分为定位端14与成形端15,外圈还料定位端外表面18为圆柱面,其直径为成品关节轴承外圈外径加f 5mm，成形端15外表面素线由直线段16和光顺曲线组17组成，其中，直线段16的角度与圆锥滚子7母线的角度相同，且成形端15外径最大值大于对应成品关节轴承外圈外径的1. 2倍，外圈坯料3的内表面为张口形状，其素线为经过工艺优化的光顺曲线组，外圈坯料3高度为成品关节轴承外圈高度的1. 2倍以上。如图1所示，首先按成品关节轴承尺寸制造出轴承内圈1，按成品关节轴承尺寸及对外圈坯料3的上述要求，制造出外圈坯料3，在其内表面上粘附自润滑层2，再将轴承内圈I置于粘附有自润滑层2的外圈坯料3内；然后，将轴承内圈I套在芯轴13上定位，将外圈坯料3的定位端14通过胀紧套外环10和内环11固定在下模12的沉孔内；周向均布的一组圆锥滚子7利用斜块4、托环8和保持架6装配于上模座5内，托环8利用螺纹连接于上模座5上，以固定斜块4，斜块4可以做成几组不同角度的，按工艺要求进行更换；上模座5能够在设备主轴的驱动下高速旋转，圆锥滚子7能够绕自身轴线自转，还能够在上模座5带动下绕模具轴线公转，同时，上模座5依据给定的工艺参数向下进给，圆锥滚子7压在外圈坯料成形端15由直线段16形成的斜面上，随着上模座5的进给，对外圈坯料成形端15进行滚压，其内表面逐渐塑性变形为球面；当上模座5到达设定的目标位置，滚压成形完成，滚压成形后的关节轴承如图3所示。此时，夕卜圈坯料内表面20与轴承内圈外表面19无抱死与挤压作用，并且它们之间的间隙符合成品关节轴承的游隙要求。最后，通过对轴承外圈的端面和外表面进行车、磨加工，获得整体外圈自润滑关节轴承成品，如图4所示。
权利要求
1.一种整体外圈自润滑关节轴承滚压成形方法，其特征在于粘附有自润滑层的外圈坯料成形端内表面的滚压成形和轴承外圈的装配同时进行，在轴承外圈坯料滚压成形后，轴承外圈刚好包络在轴承内圈上，其具体步骤如下 a.先将轴承外圈还料(3)外表面划分为外圈还料定位端(14)和外圈还料成形端(15)，然后将轴承外圈坯料外表面和内表面加工成工艺优化的形状； b.将自润滑层(2)贴于外圈坯料(3)的内表面上； c.采用滚压成形方法使外圈坯料成形端(15)内表面随形贴合于轴承内圈(I)上，其具体步骤是先将加工成形的轴承内圈(I)置于粘附有自润滑层(2 )的外圈坯料(I)内，然后将轴承内圈(I)套在下模芯轴(13)上定位，将外圈坯料(3)定位端(14)通过胀紧套固定在下模(12)的沉孔内；周向均布的一组圆锥滚子(7)利用斜块(4)、托环(8)、保持架(6)装配于上模座(5 )内，上模座(5 )在设备主轴的驱动下高速旋转，同时，上模座(5 )依据给定的工艺参数向下进给，使圆锥滚子(7)对外圈坯料(3)的成形端(15)进行滚压，在滚压过程中，圆锥滚子(7)既能够绕自身轴线自转，又能够在上模座(5)带动下绕模具轴线公转，同时还可以随上模座(5 )向下进给；当上模座(5 )到达设定的目标位置，滚压成形完成； d.对轴承外圈(23)的端面和外表面进行车、磨加工，获得整体外圈自润滑关节轴承成品O
2.根据权利要求1所述的一种整体外圈自润滑关节轴承的滚压成形方法，其特征在于所述外圈坯料成形端(15)外表面轮廓素线由外圈坯料成形端外表面直线段(16)、外圈坯料成形端外表面光顺曲线组(17)组成，所述外圈坯料定位端外表面(18)轮廓素线由直线段组成，所述外圈坯料内表面(20)为张口形状，其轮廓素线为光顺曲线组。
3.根据权利要求2所述的一种整体外圈自润滑关节轴承的滚压成形方法，其特征在于所述外圈坯料定位端外表面(18)为圆柱面，其直径为成品关节轴承外圈外径加f5mm ；所述外圈坯料成形端外表面直线段(16)的角度与圆锥滚子(7)母线的角度相同；所述外圈坯料成形端(15)外径最大值大于对应成品关节轴承外圈外径的1. 2倍；所述外圈坯料(3)的高度为成品关节轴承外圈高度的1. 2倍以上。
4.根据权利要求1所述的一种整体外圈自润滑关节轴承的滚压成形方法，其特征在于所述斜块(4)可以做成几组不同角度并按工艺要求进行更换，以实现对不同整体外圈自润滑关节轴承的滚压。
全文摘要
本发明涉及一种整体外圈自润滑关节轴承滚压成形方法，其特征是粘附有自润滑层的外圈坯料成形端内表面的滚压成形和轴承外圈的装配同时进行，在轴承外圈坯料滚压成形后，轴承外圈刚好包络在轴承内圈上，具体步骤是先将轴承外圈坯料外表面和内表面加工成工艺优化的形状，再将自润滑层贴于外圈坯料内表面上，然后采用滚压成形方法使外圈坯料成形端内表面随形贴合于轴承内圈上，最后对轴承外圈的端面和外表面进行车、磨加工，获得整体外圈自润滑关节轴承成品。本发明在成形过程中，轴承外圈与内圈间无抱死与挤压作用，对自润滑层无损伤，同时可以通过滚压工艺参数的调整实现对轴承游隙的有效控制，并且滚压成形变形均匀、成形力小、易于控制。
文档编号F16C33/64GK103062225SQ201310015829
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者杨育林, 马春荣, 陈继刚, 胡占齐 申请人:燕山大学