一种装配式塑料杆端关节轴承及其制造方法与流程

本发明涉及关节轴承技术领域，尤其是涉及一种装配式塑料杆端关节轴承及其制造方法。

背景技术：

关节轴承是一种球面滑动轴承，其滑动接触表面是一个内球面和一个外球面，运动时可以在任意角度旋转摆动。

关节轴承主要是由一个有外球面的内圈体和一个有内球面的外圈体组成。关节轴承一般用于速度较低的摆动运动（即角运动），由于滑动表面为球面形，亦可在一定角度范围内作倾斜运动（即调心运动），在支承轴与轴壳孔不同心度较大时，仍能正常工作。

传统的关节轴承是由金属材料制成，利用金属材料外壳的热或冷变形，将内球固定在外壳中。这种金属的关节轴承加工精度低，重量重，变形大、易锈蚀、使用寿命短等问题，在食品、医药、化工等领域，受到使用环境的限制，金属关节轴承无法达到用户要求。而工程塑料具备重量轻、制造成本低，耐磨损性能好等诸多优点，许多设计者试图利用工程塑料的这些优点来制造关节轴承，而工程塑料是热塑性材料，在外壳成型后就无法再变形让内球进入到外壳孔中，因此有专利“200810150773.2工程塑料关节轴承外壳材料、内球材料及其成型方法”，其公开的制造方法是先注射内球，然后将内球作为嵌件放入外壳模具中注射外壳，将注射成型后的工程塑料关节轴承放入烘箱中进行几次升温、保温和冷却的循环后处理，使得内球在外壳中能够转动。用这种方法虽能使得内球在外壳中转动，但工艺复杂，生产效率低，制造成本高，而且由于塑料的可塑性大，当塑料的成分、加工过程中的加热或冷却温度和速度不同均有可能会造成内球卡滞或过松，加工的精度和质量难以保证。

技术实现要素：

针对背景技术中提到的现有技术中塑料杆端关节轴承受到材料特性和制造方法的限制，实际应用中难以避免内圈体卡滞或过松的问题，本发明提供了一种装配式塑料杆端关节轴承及其制造方法，放弃传统的内、外球嵌合注塑的加工方式，采用分离注塑的方式，分别将内圈体和外圈体注塑成型，利用密封件控制内圈体装入外圈体后的间隙，使得内圈体与外圈体既能贴合无间隙，又能够顺利转动，显著提升塑料杆端关节轴承的运行流畅度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种装配式塑料杆端关节轴承，包括杆端体，所述杆端体上设置有外圈体，所述外圈体内设置有内圈体；其中，所述外圈体沿内圈体装入方向包括有第一圈口和第二圈口，所述第一圈口内侧设置有装配槽；其中，所述装配槽内扣合设置有密封件。所述装配槽用于内圈体能够顺利装入外圈体中，在内圈体装入后，密封件扣合连接装配槽，密封件能够封闭第一圈口，为避免灰尘等杂物进入外圈体与内圈体之间，同时对内圈体在外圈体内的前后位置进行限位，消除内圈体与外圈体之间的空隙，确保内圈体与外圈体始终贴合，避免应力集中等问题影响塑料杆端关节轴承的使用寿命。

作为优选，所述外圈体的第一圈口与第二圈口之间设置有第一装配弧面，所述内圈体贴合第一装配弧面设置。所述内圈体的轴向高度小于径向长度，因此内圈体横向装入外圈体后，转动内圈体即可确保在轴向方向上被第一圈口和第二圈口之间的第一装配面进行包裹式限位，确保内圈体在工作过程中不会从外圈体两侧的圈口脱出，装配后结构稳定，运行过程中不会产生内圈体卡滞或过松的现象。

作为优选，所述装配槽设置在第一装配弧面上，所述装配槽上设置有卡合内槽，所述密封件外缘设置有卡合条，所述卡合条扣合连接卡合内槽。所述卡合条与卡合内槽扣合后，能够确保密封件牢固安装在第一圈口上，起到防尘作用，同时，密封件配合第一装配弧面共同对内圈体进行包裹式限位，确保内圈体在外圈体内稳定运动。

作为优选，所述装配槽为复合槽，包括有基础槽，所述卡合内槽设置于基础槽上，所述卡合内槽深度大于基础槽深度。所述卡合内槽用于对卡合条进行限位，确保密封件被固定在装配槽上，不会产生相对位移，从而保证密封件在不干涉内圈体转动的同时，还能够避免内圈体脱出外圈体。

作为优选，所述密封件内缘设置有第二装配弧面，所述第二装配弧面半径对应于第一装配弧面的弧度半径。所述密封件装入装配槽后，第二装配弧面接合第一装配弧面，两者共同组成针对内圈体的包裹面，确保内圈体与外圈体贴合，在这种连接状态下才能够客服塑料材料表面粗糙度高于金属材料的缺点，得到运行过程稳定、顺滑的杆端关节轴承。

作为优选，所述外圈体与内圈体同心设置。利用内圈体与外圈体同心设置的特点，为杆端关节轴承的平稳运行提供良好的结构基础，避免因外圈体和内圈体不同心导致两者接合面某区域受应力集中被快速磨损，从而降低关节轴承的运行稳定性和使用寿命的问题。同心设置的杆端关节轴承能够保持稳定运行和静音。

作为优选，所述外圈体与内圈体均为注塑件。在塑料杆端关节轴承运行过程中，内圈体与外圈体之间的滑动摩擦具备自润滑的特性。所述外圈体与内圈体均采用增强尼龙为原料注塑成型，自润滑层的主要化学成分为聚酰胺，耐磨性能优异，同时依靠聚酰胺主链上含有的许多重复的酰胺基，这些基团具有较好的刚性和柔韧性，其聚集态能够形成平滑的表面结构，使得材料的表面摩擦系数很低，呈现了很好的自润滑性。同时增强尼龙中还额外添加有玻璃纤维、增韧剂等共混材料，能够有效提升自润滑层的拉伸、弯曲强度、韧性等力学性能，确保自润滑层能够在杆端关节轴承的运行中提供稳定润滑效果。

作为优选，所述第一圈口上还设置有锁口部，所述内圈体贴合锁口部靠近第二圈口的侧边。在杆端关节轴承的工作过程中，每当内圈体受到向外拉伸力并具有向外动作的趋势时，第一圈口上的锁口部能够避免内圈体及自润滑层向前脱出动作的产生。第一装配弧面与第二装配弧面组成的包裹面配合锁口部将内圈体限位于外圈体内部。内圈体装入外圈体中后，在内圈体与外圈体轴线重合的位置下，内圈体前部贴合锁口部靠近第二圈口的侧边，即贴合锁口部的内侧边，这种设计有效降低内圈体与外圈体的前后间隙，提升了内圈体与外圈体的装配紧凑性。

作为优选，所述第一装配弧面对应锁口部的位置设置有稳定弧面，所述稳定弧面为内凹面，所述内圈体贴合稳定弧面设置。所述稳定弧面用于辅助内圈体在杆端关节轴承运行过程中保持稳定，避免第一装配弧面对应锁口部的位置因加工误差而与内圈体之间形成点接触或线接触，从而影响杆端关节轴承的整体运行效果。

作为优选，所述装配槽以外圈体的中心轴线为轴心呈中心对称设置。所述装配槽呈中心对称结构布置在外圈体的第一圈口上，第一圈口未设置装配槽的区域为锁口部，所述装配槽的且数目为偶数，结构为外弧形槽，能够确保内圈体顺利装入外圈体中。

作为优选，所述杆端体包括但不限于三种结构，一是其远离外圈体一端外表面设置有外螺纹结构，所述杆端体为螺杆结构，该种杆端体用于连接各类机械设备的螺孔；二是其远离外圈体的一端为中空结构，所述中空结构的内壁上设置有内螺纹结构，所述该种杆端体用于直接与各类机械设备的螺杆连接；第三种杆端体其远离外圈体的一端为中空结构，其中空结构的外表面设置有外螺纹，中空结构内壁设置有内螺纹，该种杆端体用于复合式连接。上述不同结构的杆端体能够有效提升本申请中所公开的装配式塑料杆端关节轴承的泛用性。

本发明还公开了上述装配式塑料杆端关节轴承的制造方法，包括以下步骤：

s1：将内圈体注塑成型；

s2：将杆端体注塑成型；

s3：将密封件注塑成型；

s4：将内圈体自第一圈口装入外圈体中；

s5：调整内圈体角度至内圈体与外圈体同心的位置，将密封件自第一圈口装入装配槽中，密封件上的卡合条扣合外圈体上的卡合内槽，密封件内缘的第二装配弧面41贴合内圈体，装配式塑料杆端关节轴承装配完成。

本方法中，内圈体、外圈体和密封件分别开模注塑成型，注塑要求包括：1、内圈体与外圈体同心；2、外圈体上的第一装配弧面与密封件上的第二装配弧面41相对应；上述两条影响硬性标准是实现装配成型后内圈体顺畅运转的保证。三种部件注塑成型后，内圈体需要装配槽才能顺利装入外圈体中，装入后将密封件扣合在第一圈口上，便得到结构稳定，运转顺滑的塑料制杆端关节轴承。在实际使用时，仅需将活动杆与内圈体中部的圈口连接，即可实现活动杆的顺滑运转。

本发明的有益效果是：（1）放弃传统的内、外球嵌合注塑的落后加工方式，采用分离注塑的方式，分别将内圈体和外圈体注塑成型，利用密封件控制内圈体装入外圈体后的间隙，使得内圈体与外圈体既能贴合无间隙，又能够顺利转动，显著提升塑料杆端关节轴承的运行流畅度；（2）内圈体在轴向方向上被第一圈口和第二圈口之间的第一装配面进行包裹式限位，确保内圈体在工作过程中不会从外圈体两侧的圈口脱出，装配后结构稳定，运行过程中不会产生内圈体卡滞或过松的现象；（3）采用增强尼龙注塑成型的内圈体和外圈体之间的滑动摩擦具备自润滑的特性；（4）所述稳定弧面用于辅助内圈体在杆端关节轴承运行过程中保持稳定，避免第一装配弧面对应锁口部的位置因加工误差而与内圈体之间形成点接触或线接触，从而影响杆端关节轴承的整体运行效果；（5）内圈体装入外圈体中后，在内圈体与外圈体轴线重合的位置下，内圈体前部贴合锁口部靠近第二圈口的侧边，即贴合锁口部的内侧边，这种设计有效降低内圈体与外圈体的前后间隙，提升了内圈体与外圈体的装配紧凑性。

附图说明

图1是本发明的爆炸图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的主视图；

图4是图3中a-a处的剖面图；

图中：1、杆端体，2、外圈体，21、第一圈口，22、第二圈口，3、内圈体，4、密封件，41、第二装配弧面，42、卡合条，5、装配槽，51、基础槽，52、卡合内槽，6、第一装配弧面，61、稳定弧面，7、锁口部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：

如图1，2所示，一种装配式塑料杆端关节轴承，包括杆端体1，所述杆端体1上设置有外圈体2，所述外圈体2内设置有内圈体3；其中，所述外圈体2沿内圈体3装入方向包括有第一圈口21和第二圈口22，所述第一圈口21内侧设置有装配槽5；其中，所述装配槽5内扣合设置有密封件4。所述装配槽5用于内圈体3能够顺利装入外圈体2中，在内圈体3装入后，密封件4扣合连接装配槽5，密封件4能够封闭第一圈口21，为避免灰尘等杂物进入外圈体2与内圈体3之间，同时对内圈体3在外圈体2内的前后位置进行限位，消除内圈体3与外圈体2之间的空隙，确保内圈体3与外圈体2始终贴合，避免应力集中等问题影响塑料杆端关节轴承的使用寿命。特别的是，所述外圈体2与内圈体3同心设置，利用内圈体3与外圈体2同心设置的特点，为杆端关节轴承的平稳运行提供良好的结构基础，避免因外圈体2和内圈体3不同心导致两者接合面某区域受应力集中被快速磨损，从而降低关节轴承的运行稳定性和使用寿命的问题。同心设置的杆端关节轴承能够保持稳定运行和静音。

所述外圈体2与内圈体3均为注塑件。在塑料杆端关节轴承运行过程中，内圈体3与外圈体2之间的滑动摩擦具备自润滑的特性。所述外圈体2与内圈体3均采用增强尼龙为原料注塑成型，自润滑层的主要化学成分为聚酰胺，耐磨性能优异，同时依靠聚酰胺主链上含有的许多重复的酰胺基，这些基团具有较好的刚性和柔韧性，其聚集态能够形成平滑的表面结构，使得材料的表面摩擦系数很低，呈现了很好的自润滑性。同时增强尼龙中还额外添加有玻璃纤维、增韧剂等共混材料，能够有效提升自润滑层的拉伸、弯曲强度、韧性等力学性能，确保自润滑层能够在杆端关节轴承的运行中提供稳定润滑效果。

本实施例中，杆端体1与外圈体2为一体式结构，本发明所公开的杆端体1、内圈体3加工原料选择，包括但不限于以下增强尼龙、pom、ptfe、pa等塑料材料，因为有内部结晶的晶体，导致表面粗糙度很低，从而表现出自润滑性。所述增强尼龙的成分包括不限于聚酰胺、玻璃纤维、石棉纤维，用于提升杆端关节轴承的耐磨性、尺寸稳定性，耐老化性等。其中尺寸稳定性在本申请中的杆端关节轴承尤为重要，通过多次试验得到内圈体3、外圈体2以及密封件4注塑成型过程中尺寸变化数据，在成品加工时利用上述试验数据能够最大可能的提升内圈体3与外圈体2的同心度，以提升装配式塑料杆端关节轴承的运行流畅度。在满足基本力学性能和表面处理要求的情况下，亦可根据需求添加其他化学成分进行杆端关节轴承的加工制造。

如图3，4所示，所述外圈体2的第一圈口21与第二圈口22之间设置有第一装配弧面，所述内圈体3贴合第一装配弧面6设置。所述密封件4内缘设置有第二装配弧面4141，所述第二装配弧面41半径对应于第一装配弧面的弧度半径。所述内圈体3的轴向高度小于径向长度，因此内圈体3横向装入外圈体2后，转动内圈体3即可确保在轴向方向上被第一圈口21和第二圈口22之间的第一装配面进行包裹式限位，确保内圈体3在工作过程中不会从外圈体2两侧的圈口脱出，装配后结构稳定，运行过程中不会产生内圈体3卡滞或过松的现象。所述密封件4装入装配槽5后，第二装配弧面41接合第一装配弧面，两者共同组成针对内圈体3的包裹面，确保内圈体3与外圈体2贴合，在这种连接状态下才能够客服塑料材料表面粗糙度高于金属材料的缺点，得到运行过程稳定、顺滑的杆端关节轴承。

所述装配槽5设置在第一装配弧面上，所述装配槽5上设置有卡合内槽，所述密封件4外缘设置有卡合条42，所述卡合条42扣合连接卡合内槽52。所述装配槽55为复合槽，包括有基础槽51，所述卡合内槽设置于基础槽上，所述卡合内槽深度大于基础槽深度。本实施例中，所述基础槽在轴向方向上为直槽，所述卡合内槽为楔形槽，所述卡合条42对应卡合内槽结构注塑成型为楔形条。楔形结构的连接面为斜面能够利用斜面自锁特性保证密封件4与装配槽5连接牢固稳定。所述卡合条42与卡合内槽扣合后，能够确保密封件4牢固安装在第一圈口21上，起到防尘作用，同时，密封件4配合第一装配弧面共同对内圈体3进行包裹式限位，确保内圈体3在外圈体2内稳定运动。所述卡合内槽用于对卡合条42进行限位，确保密封件4被固定在装配槽5上，不会产生相对位移，从而保证密封件4在不干涉内圈体3转动的同时，还能够避免内圈体3脱出外圈体2。

所述第一圈口21上还设置有锁口部7，所述内圈体3贴合锁口部7靠近第二圈口22的侧边。所述第一装配弧面对应锁口部7的位置设置有稳定弧面61，所述稳定弧面61为内凹面，所述内圈体3贴合稳定弧面61设置。

在杆端关节轴承的工作过程中，每当内圈体3受到向外拉伸力并具有向外动作的趋势时，第一圈口21上的锁口部7能够避免内圈体3及自润滑层向前脱出动作的产生。第一装配弧面与第二装配弧面41组成的包裹面配合锁口部7将内圈体3限位于外圈体2内部。内圈体3装入外圈体2中后，在内圈体3与外圈体2轴线重合的位置下，内圈体3前部贴合锁口部7靠近第二圈口22的侧边，即贴合锁口部7的内侧边，这种设计有效降低内圈体3与外圈体2的前后间隙，提升了内圈体3与外圈体2的装配紧凑性。所述稳定弧面61用于辅助内圈体3在杆端关节轴承运行过程中保持稳定，避免第一装配弧面对应锁口部7的位置因加工误差而与内圈体3之间形成点接触或线接触，从而影响杆端关节轴承的整体运行效果。

所述装配槽5以外圈体2的中心轴线为轴心呈中心对称设置。所述装配槽5呈中心对称结构布置在外圈体2的第一圈口21上，第一圈口21未设置装配槽5的区域为锁口部7，所述装配槽5的且数目为偶数，结构为外弧形槽，能够确保内圈体3顺利装入外圈体2中。

所述杆端体1包括但不限于三种结构，一是其；二是其远离外圈体2的一端为中空结构，所述中空结构的内壁上设置有内螺纹结构，所述该种杆端体1用于直接与各类机械设备的螺杆连接；第三种杆端体1其远离外圈体2的一端为中空结构，其中空结构的外表面设置有外螺纹，中空结构内壁设置有内螺纹，该种杆端体1用于复合式连接。上述不同结构的杆端体1能够有效提升本申请中所公开的装配式塑料杆端关节轴承的泛用性。本实施例中，杆端体1为中空结构，其中空结构内壁设置有内螺纹，用于连接各类设备的螺杆，装配便捷。

本发明还公开了上述装配式塑料杆端关节轴承的制造方法，包括以下步骤：

s1：将内圈体3注塑成型；

s2：将杆端体1注塑成型；

s3：将密封件4注塑成型；

s4：将内圈体3自第一圈口21装入外圈体2中；

s5：调整内圈体3角度至内圈体3与外圈体2同心的位置，将密封件4自第一圈口21装入装配槽5中，密封件4上的卡合条42扣合外圈体2上的卡合内槽，密封件4内缘的第二装配弧面41贴合内圈体3，装配式塑料杆端关节轴承装配完成。

本方法中，内圈体3、外圈体2和密封件4分别开模注塑成型，注塑要求包括：1、内圈体3与外圈体2同心；2、外圈体2上的第一装配弧面与密封件4上的第二装配弧面41相对应；上述两条影响硬性标准是实现装配成型后内圈体3顺畅运转的保证。三种部件注塑成型后，内圈体3需要装配槽5才能顺利装入外圈体2中，装入后将密封件4扣合在第一圈口21上，便得到结构稳定，运转顺滑的塑料制杆端关节轴承。在实际使用时，仅需将活动杆与内圈体3中部的圈口连接，即可实现活动杆的顺滑运转。

本实施例中杆端关节轴承的制造方法如下：首先将内圈体3注塑成型，内圈体3中部设置有用于连接活动杆的圈口，内圈体3的外表面弧度在试验数据的支持下，冷却稳定后符合设计尺寸要求；接着注塑外圈体2，确保外圈体2的第一装配弧面的半径与内圈体3的半径匹配；在本实施例中，装配槽5为分设于第一圈口21左右方向上的两半弧形结构；最后注塑密封件4，确保密封件4的第二装配弧面41与外圈体2的第二装配弧面41对应。注塑成型的内圈体3和外圈体2密度均匀，结构完整，内外表面光滑无缺陷。

注塑完成后，将内圈体33以中心轴线竖直的姿态装入立式安置的外圈体22内，由于内圈体33的直径略小于左右装配槽5的间距，因此内圈体33能够顺利装入外圈体22内，装入后转动内圈体33，使其中心轴线旋转90°并与外圈体22中心轴线重合，此时内圈体33与外圈体22保持同心状态，且内圈体33在锁口部7的限制下不会从第一圈口2121脱出。锁口部7配合第一装配弧面保证装配结构的抗干扰性。在内圈体33装入后，将密封件4压入第一圈口21上的装配槽5中，使得卡合条42与卡合内槽完全扣接，整个塑料杆端关节轴承制造完成。注塑成型并装配完成的塑料杆端关节轴承运行时，具备自润滑特性，同时具有较好的运行顺滑度和稳定性，还具备质轻、成本低等特点，可应用在医药、食品等领域。

值得注意的是，装配槽5亦可设置为均匀环设在第一圈口2121的若干通槽，用于同步进行注塑得到密度均匀，结构完整的自润滑层4。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中杆端体1远离外圈体2一端外表面设置有外螺纹结构，所述杆端体1为螺杆结构，该种杆端体1用于连接各类机械设备的螺孔。

实施例1中的杆端体1为母类杆端体1，与实施例2中的公类杆端体1的多样性能够保证杆端关节轴承可适应各类机械设备的需求，有效提升杆端关节轴承的适应性和泛用性。

实施例3

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。