本發(fā)明涉及一種關(guān)節(jié)軸承制造工藝，特別是涉及一種自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承制造工藝，應(yīng)用于特種軸承和精密軸承制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承是一種無需補(bǔ)充潤(rùn)滑劑的特殊關(guān)節(jié)軸承，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，承載力大，耐沖擊和腐蝕，具有自動(dòng)調(diào)心功能，適合多種惡劣工況，特別是在航空航天以及國(guó)防武器上有廣泛應(yīng)用。自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的失效主要是由自潤(rùn)滑襯墊引起的，而內(nèi)外圈過載變形和內(nèi)外圈裝配間隙不均勻直接影響了襯墊的性能。軸承密合度是自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承最重要的性能指標(biāo)之一，用于考核其成形加工后內(nèi)外圈間隙的均勻性。目前軸承外圈的制造工藝多采用擠壓成形對(duì)軸承內(nèi)圈及襯墊的損傷較大，內(nèi)外圈間隙分布不均，并且需要進(jìn)行二次擠壓裝配，這就很有必要對(duì)自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的成形工藝進(jìn)行探索創(chuàng)新。

自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承是由一個(gè)帶外球面的內(nèi)圈、一個(gè)帶內(nèi)球面的外圈和自潤(rùn)滑層組成。按外圈的結(jié)構(gòu)形式分為：?jiǎn)慰p式、雙縫式、雙半式和整體式，在外圈內(nèi)球面的自潤(rùn)滑層是軸承的關(guān)鍵功能結(jié)構(gòu)，制造中無損傷與形成符合成品軸承要求的間隙條件，對(duì)其性能起到?jīng)Q定性作用。單縫式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承是在組裝時(shí)將內(nèi)圈直接壓入開縫的外圈中，極易造成外圈內(nèi)表面自潤(rùn)滑層與內(nèi)圈外表面損傷，因開縫導(dǎo)致受力不均，在使用時(shí)會(huì)降低軸承的壽命與可靠性；雙縫式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的外圈與自潤(rùn)滑層表面是剖分的，由于非整體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致間隙及受力不均勻，所以可靠性較低，裝配結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜；雙半式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承，由若干螺栓將兩個(gè)半外圈連接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配要求高，由于也是非整體的結(jié)構(gòu)，間隙及受力不均勻，并且此結(jié)構(gòu)不適用于小型自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承，可靠性低。整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的外圈與自潤(rùn)滑層為整體結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，間隙條件符合成品軸承要求，使用中可靠性高，但現(xiàn)有制造技術(shù)上，外圈是用鍛壓方法包絡(luò)成形在內(nèi)圈上，在外圈成形時(shí)，首先內(nèi)圈套在芯軸上，再將外圈坯料套在內(nèi)圈外，然后壓制外圈，使得外圈內(nèi)表面抱死內(nèi)圈的外球面上，然后機(jī)加工外圈，通過控制芯軸過盈量，使得潤(rùn)滑層與內(nèi)圈外表面之間產(chǎn)生游隙，然而為形成外圈內(nèi)球面與符合成品軸承要求的軸承游隙，自潤(rùn)滑層經(jīng)受兩次非均勻的劇烈擠壓與變形，自潤(rùn)滑層極易造成壓潰損傷，產(chǎn)品成品率不高、自潤(rùn)滑層可靠性不高，因此整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承制造中無內(nèi)圈作用成形技術(shù)的開發(fā)很有必要，具有自潤(rùn)滑層無壓潰損傷的整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的制備方法稱為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承旋壓成形方法，在制造過程中外圈坯料內(nèi)表面與內(nèi)圈外球面間無壓力作用，對(duì)自潤(rùn)滑層影響小，成形后具有符合成品軸承要求的軸承游隙的整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承無內(nèi)圈作用，可解決現(xiàn)有自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承外圈成形工藝中諸多缺陷，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)加工有重大應(yīng)用價(jià)值。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承旋壓成形方法，包括如下步驟：

a.軸承組件的準(zhǔn)備和裝夾設(shè)置：將自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的帶外球面的軸承內(nèi)圈套裝固定在旋壓加工中心裝置的芯軸上，準(zhǔn)備自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的軸承外圈坯料，按不同產(chǎn)品對(duì)軸承外圈坯料的要求，制造出所需形狀的軸承外圈坯料，使軸承外圈坯料形狀為整體式的圓柱環(huán)件，并使軸承外圈坯料的兩端分別為張口端與裝夾端，其中，靠近裝夾端一側(cè)的軸承外圈坯料的一部分內(nèi)表面已加工成形并進(jìn)行打磨處理為內(nèi)球面，形成軸承外圈坯料的局部?jī)?nèi)表面能與軸承內(nèi)圈的外球面配合的凹凸關(guān)節(jié)形式，不需要進(jìn)行后續(xù)加工，而靠近張口端一側(cè)的軸承外圈坯料的另一部分內(nèi)表面為已經(jīng)經(jīng)過打磨處理的徑向尺寸相同的圓柱形表面，作為軸承外圈坯料的待加工內(nèi)表面，在旋壓加工中心裝置的夾具上安裝軸承外圈坯料時(shí)，先將自潤(rùn)滑層貼于軸承外圈坯料的內(nèi)表面上，使軸承外圈坯料的已加工成形的內(nèi)球面和待加工內(nèi)表面上形成一體連續(xù)的自潤(rùn)滑層，完成自潤(rùn)滑層的預(yù)先設(shè)置，然后將軸承外圈坯料套裝到軸承內(nèi)圈上，將軸承外圈坯料的裝夾端固定安裝于旋壓加工中心裝置的夾具上，使軸承外圈坯料的張口端形成自由端，并使軸承外圈坯料的外表面朝向旋壓加工中心裝置的圓盤狀旋輪的來向，旋輪設(shè)置于對(duì)應(yīng)軸承外圈坯料的待加工內(nèi)表面的軸承外圈坯料的外圍位置處，完成軸承組件的準(zhǔn)備和裝夾設(shè)置；

b.旋輪按照設(shè)定的相對(duì)位置安裝，并且使旋輪的起始位置位于軸承外圈坯料的內(nèi)表面為圓弧線與直線相接的位置上，在進(jìn)行旋壓加工時(shí)，保持軸承外圈坯料內(nèi)表面的旋壓制備及軸承裝配同時(shí)進(jìn)行，使旋輪進(jìn)給方向與進(jìn)給速度均可調(diào)整，并使旋輪按給定的旋壓的工藝參數(shù)進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使旋輪一邊繞軸承內(nèi)圈的外球面的球心向軸承外圈坯料的張口端進(jìn)行逐圈圓形轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊沿軸承內(nèi)圈的外球面的徑向進(jìn)給，使旋輪進(jìn)行旋壓作用的軸承外圈坯料部分發(fā)生變形，使軸承外圈坯料的待加工內(nèi)表面逐漸塑性變形為球面，使軸承外圈坯料和軸承內(nèi)圈之間形成符合成品要求的軸承游隙，構(gòu)成與軸承內(nèi)圈的外球面配合構(gòu)成凹凸關(guān)節(jié)形式，當(dāng)旋輪到達(dá)設(shè)定的目標(biāo)位置，使軸承外圈坯料的待加工內(nèi)表面加工完成，軸承外圈坯料內(nèi)表面剛好成一體式連續(xù)內(nèi)球面，將軸承外圈坯料完全套裝到軸承內(nèi)圈上；

c.最后再通過對(duì)軸承外圈坯料的端面與外表面進(jìn)行車磨加工，形成所需的軸承外圈外部形狀，即獲得由一個(gè)帶外球面的軸承內(nèi)圈、一個(gè)帶內(nèi)球面的軸承外圈和中間自潤(rùn)滑層組成的整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承成品。

作為本發(fā)明的優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟b中，進(jìn)行旋壓加工時(shí)，軸承外圈坯料按照給定的工藝參數(shù)勻速旋轉(zhuǎn)，旋輪做徑向和軸向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，對(duì)軸承外圈坯料進(jìn)行旋壓。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟b中，進(jìn)行旋壓加工時(shí)，在軸承外圈坯料轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過軸承外圈坯料外表面和旋輪之間的摩擦作用，帶動(dòng)旋輪繞旋輪自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟b中，進(jìn)行旋壓加工時(shí)，使旋輪按給定的旋壓的工藝參數(shù)進(jìn)行曲線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟b中，進(jìn)行旋壓加工時(shí)，控制軸承外圈坯料的轉(zhuǎn)速范圍是400～600r/min，控制旋輪徑向進(jìn)給量范圍是0.1～0.2mm/r，控制旋輪軸向進(jìn)給量范圍是1～2mm/r。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟a中，軸承外圈坯料的內(nèi)表面素線為經(jīng)過工藝優(yōu)化的光滑樣條曲線。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟a中，選擇軸承外圈坯料從張口端到裝夾端的最大寬度為成品軸承外圈寬度的1.3～1.8倍。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟a中，選擇軸承外圈坯料外徑至少為成品軸承外圈外徑的1.1倍

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明解決了現(xiàn)有整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承外圈成形及裝配對(duì)自潤(rùn)滑層影響的問題，在外圈成形及裝配中，軸承外圈與軸承內(nèi)圈間無抱死與擠壓作用；

2.本發(fā)明在軸承制造過程中對(duì)自潤(rùn)滑層影響小，成形后具有符合成品軸承要求的軸承游隙，旋壓成形變形均勻、成形力小、易于控制；

3.本發(fā)明在軸承成形過程中，粘附有自潤(rùn)滑層的整體式軸承外圈內(nèi)表面的旋壓及裝配是同時(shí)進(jìn)行的，并且在軸承外圈成形及裝配后，外圈坯料內(nèi)表面剛好成內(nèi)球面，外圈坯料不會(huì)對(duì)軸承內(nèi)圈外球面產(chǎn)生抱死擠壓作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承旋壓成形方法工藝示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的軸承外圈坯料經(jīng)旋壓工藝后制備軸承外圈的形狀示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的軸承外圈坯料的裝夾端與開口端的形狀示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：

實(shí)施例一：

在本實(shí)施例中，參見圖1～3，一種整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承旋壓成形方法，包括如下步驟：

a.軸承組件的準(zhǔn)備和裝夾設(shè)置：將自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的帶外球面的軸承內(nèi)圈4套裝固定在旋壓加工中心裝置的芯軸3上，準(zhǔn)備自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的軸承外圈6坯料，軸承外圈6坯料的內(nèi)表面素線為經(jīng)過工藝優(yōu)化的光滑樣條曲線，按不同產(chǎn)品對(duì)軸承外圈6坯料的要求，制造出所需形狀的軸承外圈6坯料，使軸承外圈6坯料形狀為整體式的圓柱環(huán)件，并使軸承外圈6坯料的兩端分別為張口端7與裝夾端8，選擇軸承外圈6坯料從張口端7到裝夾端8的最大寬度為成品軸承外圈寬度的1.3倍，選擇軸承外圈6坯料的外徑為成品軸承外圈外徑的1.1倍，保證必要的加工余量，其中，靠近裝夾端8一側(cè)的軸承外圈6坯料的一部分內(nèi)表面已加工成形并進(jìn)行打磨處理為內(nèi)球面，形成軸承外圈6坯料的局部?jī)?nèi)表面能與軸承內(nèi)圈4的外球面配合的凹凸關(guān)節(jié)形式，不需要進(jìn)行后續(xù)加工，而靠近張口端7一側(cè)的軸承外圈6坯料的另一部分內(nèi)表面為已經(jīng)經(jīng)過打磨處理的徑向尺寸相同的圓柱形表面，作為軸承外圈6坯料的待加工內(nèi)表面，在旋壓加工中心裝置的夾具1上安裝軸承外圈6坯料時(shí)，先將自潤(rùn)滑層5貼于軸承外圈6坯料的內(nèi)表面上，使軸承外圈6坯料的已加工成形的內(nèi)球面和待加工內(nèi)表面上形成一體連續(xù)的自潤(rùn)滑層5，完成自潤(rùn)滑層5的預(yù)先設(shè)置，然后將軸承外圈6坯料套裝到軸承內(nèi)圈4上，將軸承外圈6坯料的裝夾端8固定安裝于旋壓加工中心裝置的夾具1上，使軸承外圈6坯料的張口端7形成自由端，并使軸承外圈6坯料的外表面朝向旋壓加工中心裝置的圓盤狀旋輪2的來向，旋輪2設(shè)置于對(duì)應(yīng)軸承外圈6坯料的待加工內(nèi)表面的軸承外圈6坯料的外圍位置處，完成軸承組件的準(zhǔn)備和裝夾設(shè)置；

b.旋輪2按照設(shè)定的相對(duì)位置安裝，并且使旋輪2的起始位置位于軸承外圈6坯料的內(nèi)表面為圓弧線與直線相接的位置上，在進(jìn)行旋壓加工時(shí)，保持軸承外圈6坯料內(nèi)表面的旋壓制備及軸承裝配同時(shí)進(jìn)行，使旋輪2進(jìn)給方向與進(jìn)給速度均可調(diào)整，并使旋輪2按給定的旋壓的工藝參數(shù)進(jìn)行曲線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使旋輪2一邊繞軸承內(nèi)圈4的外球面的球心向軸承外圈6坯料的張口端7進(jìn)行逐圈圓形轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊沿軸承內(nèi)圈4的外球面的徑向進(jìn)給，使旋輪2進(jìn)行旋壓作用的軸承外圈6坯料部分發(fā)生變形，使軸承外圈6坯料的待加工內(nèi)表面逐漸塑性變形為球面，使軸承外圈6坯料和軸承內(nèi)圈4之間形成符合成品要求的軸承游隙，構(gòu)成與軸承內(nèi)圈4的外球面配合構(gòu)成凹凸關(guān)節(jié)形式，當(dāng)旋輪2到達(dá)設(shè)定的目標(biāo)位置，使軸承外圈6坯料的待加工內(nèi)表面加工完成，軸承外圈6坯料內(nèi)表面剛好成一體式連續(xù)內(nèi)球面，將軸承外圈6坯料完全套裝到軸承內(nèi)圈4上；

c.最后再通過對(duì)軸承外圈6坯料的端面與外表面進(jìn)行車磨加工，形成所需的軸承外圈6外部形狀，即獲得由一個(gè)帶外球面的軸承內(nèi)圈4、一個(gè)帶內(nèi)球面的軸承外圈6和中間自潤(rùn)滑層5組成的整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承成品。

在本實(shí)施例中，參見圖1～3，進(jìn)行整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承加工時(shí)，采用的軸承外圈6坯料形狀為整體環(huán)件，軸承外圈6坯料分為張口端7與裝夾端8，開口端7及裝夾端8外表面均為圓柱面，其直徑為成品軸承外圈外徑的1.1倍。軸承外圈6坯料的內(nèi)表面為張口形狀，其素線為經(jīng)過工藝優(yōu)化的光滑樣條曲線，軸承外圈6坯料最大寬度為成品軸承外圈寬度的1.3倍；按不同產(chǎn)品對(duì)軸承外圈6坯料的要求，制造出軸承外圈6坯料，將軸承外圈6坯料內(nèi)表面進(jìn)行打磨處理，在打磨后的軸承外圈6坯料內(nèi)表面上粘附自潤(rùn)滑層5；然后，將軸承內(nèi)圈4套在芯軸3上，用夾具1夾緊固定軸承外圈6坯料的裝夾端8，夾具1帶動(dòng)軸承外圈6坯料繞自身高速旋轉(zhuǎn)，旋輪2形狀為圓盤狀，旋輪2進(jìn)給方向與進(jìn)給速度均可調(diào)整，旋輪2起始位置位于軸承外圈6坯料內(nèi)表面為圓弧線與直線相接的位置，按給定的旋壓工藝參數(shù)進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其中，設(shè)置軸承外圈6坯料轉(zhuǎn)速范圍是400r/min，旋輪2徑向進(jìn)給量范圍是0.1mm/r，旋輪2軸向進(jìn)給量范圍是1mm/r，隨著旋輪2的進(jìn)給，軸承外圈6坯料內(nèi)表面逐漸塑性變形為球面，當(dāng)旋輪2到達(dá)設(shè)定的目標(biāo)位置，旋壓成形完成，此時(shí)，軸承外圈6坯料內(nèi)表面與軸承內(nèi)圈4外表面無抱死擠壓作用，并且軸承外圈6坯料內(nèi)表面與軸承內(nèi)圈4外表面之間的間隙符合成品游隙要求。最后，再通過對(duì)軸承外圈6坯料端面與外表面車磨加工，獲得自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承成品。

本實(shí)施例通過不斷調(diào)試，精確控制載荷參數(shù)，旋壓內(nèi)表面粘附有自潤(rùn)滑層5的軸承外圈6坯料，使其內(nèi)表面逐漸塑性變形為球面，形成符合成品要求的軸承游隙，同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸承裝配，軸承外圈6與軸承內(nèi)圈4之間無抱死擠壓作用，不會(huì)對(duì)自潤(rùn)滑層造成損傷。在本實(shí)施例成形方法中，粘附有自潤(rùn)滑層5的整體式軸承外圈6內(nèi)表面的旋壓及裝配是同時(shí)進(jìn)行的，并且在軸承外圈6成形及裝配后，軸承外圈6坯料內(nèi)表面剛好成內(nèi)球面，軸承外圈6坯料不會(huì)對(duì)軸承內(nèi)圈4的外球面產(chǎn)生抱死擠壓作用。本實(shí)施例整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承外圈旋壓成形方法，結(jié)構(gòu)合理，方法創(chuàng)新并且有仿真依據(jù)，可解決現(xiàn)有自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承外圈成形工藝中諸多缺陷，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)加工有重大的指導(dǎo)意義。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，在進(jìn)行軸承組件的準(zhǔn)備和裝夾設(shè)置時(shí)，選擇軸承外圈6坯料從張口端7到裝夾端8的最大寬度為成品軸承外圈寬度的1.8倍，保證必要的加工余量。

在進(jìn)行旋壓加工時(shí)，在軸承外圈6坯料轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過軸承外圈6坯料外表面和旋輪2之間的摩擦作用，帶動(dòng)旋輪2繞旋輪2自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)行旋壓加工時(shí)，控制軸承外圈6坯料的轉(zhuǎn)速范圍是600r/min，控制旋輪2徑向進(jìn)給量范圍是0.2mm/r，控制旋輪2軸向進(jìn)給量范圍是2mm/r。

本實(shí)施例在軸承成形時(shí)，夾具1夾著軸承外圈6坯料的裝夾端8進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，旋輪2由位于軸承外圈6坯料內(nèi)表面為圓弧線與直線相接的起始位置，按給定的旋壓工藝參數(shù)一邊沿徑向進(jìn)給一邊繞軸承內(nèi)圈4的球心向張口端7轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。隨著旋輪2的進(jìn)給，軸承外圈6坯料內(nèi)表面逐漸塑性變形為球面，當(dāng)旋輪2到達(dá)設(shè)定的目標(biāo)位置，旋壓成形完成。本實(shí)施例能更有效率加工尺寸與實(shí)施例一相同的關(guān)節(jié)軸承，本實(shí)施例整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承外圈旋壓成形方法，結(jié)構(gòu)合理，方法創(chuàng)新并且有仿真依據(jù)，可解決現(xiàn)有自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承外圈成形工藝中諸多缺陷，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)加工有重大的指導(dǎo)意義。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明整體式自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承旋壓成形方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。