专利名称：一种锻压球面轴承的方法
技术领域：
本发明涉及一种锻压方法，更具体地说涉及一种锻压包括滚珠和轴承座的球面轴承的方法，所述轴承座被锻压在所述滚珠上。
背景技术：
围绕滚珠锻压轴承座以完成球面轴承组装的工艺是公知的工艺，并且可以采用各种锻压技术例如锥形模锻(taper die swaging)或半杯锻压(half-cup swaging)。
在从受锻压材料解除锻造压力时会出现所谓的回弹效应，材料在一定程度上恢复到其锻压之前的状况，从而可能在滚珠和轴承座之间产生出间隙，或者至少在滚珠和轴承座之间没有形成紧密配合，参见附图中的图2。
特别地，在锻压不同的材料例如铜滚珠和钢轴承座时，在将较硬的材料即钢轴承座锻压到较软的铜滚珠时中必须注意，避免使较软材料变形从而形成不规则形状的滚珠或者在滚珠和轴承座之间形成较差的配合。另外，在锻压相似材料时，一般将轴承座过锻压到滚珠上，从而补偿锻压材料中的所有回弹。如果没有补偿回弹，则轴承座的受锻压部分将不会与滚珠的形状一致，这意味着在锻压轴承座的边缘和滚珠之间形成间隙，从而导致松散配合的轴承。因此，虽然在锻压相似材料时可以采用过锻压来消除或使回弹效应最小化从而使锻压轴承座的内表面与滚珠的形状一致，但是在锻压不同材料时不能采用过锻压作为回弹补偿方法。
本发明试图提供一种用于将轴承座锻压到滚珠上以生产球面轴承的锻压技术，该技术改善了传统锻压工艺所存在的问题。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供一种锻压包括滚珠和轴承座的球面轴承的方法，该方法包括以下步骤提供滚珠和围绕所述滚珠锻压的轴承座；在轴承座的温度和滚珠的温度之间形成温度差，所述滚珠处于比轴承座低的温度，从而减小了滚珠相对于轴承座的相对尺寸；将滚珠插入到轴承座中；围绕滚珠锻压轴承座，所述滚珠在锻压过程中比轴承座冷；使滚珠和轴承座恢复到环境温度，从而增大滚珠相对于轴承座的相对尺寸。
为了更容易理解本发明，现在将参照附图通过实例来描述本发明的实施例，附图中图1为在将轴承座锻压到滚珠上之前，包括滚珠和轴承座的球面轴承的示意性剖视图；图2为在采用传统锻压技术将轴承座锻压到滚珠上之后，在滚珠和轴承座之间的配合的示意性剖面详视图；图3为在采用本发明的方法将轴承座锻压到滚珠上之后，在滚珠和轴承座之间的配合的示意性剖面详视图；以及图4为在锥形模锻工艺中锻压的球面轴承的示意性剖视图。
具体实施例方式
参照图1，在锻压工艺例如锥形模锻工艺(如图4中所示)中，轴承座1将要被锻压到滚珠2上以形成球面轴承3。图1显示出在锻压之前的滚珠2和轴承座1。根据本发明的实施例，锻压前在轴承座1的温度和滚珠2的温度之间形成温度差。优选地，通过在液氮中冷却滚珠2直到滚珠到达液氮的温度(-196℃)来形成该温度差。当然，可以采用任意其它方便的冷却介质来冷却滚珠2。
在冷却过程中发生热收缩，并且由于轴承座1保持在环境温度下，滚珠2的尺寸相对于轴承座的尺寸减小。
一旦已经将滚珠2冷却至所要求的温度并且已经发生了热收缩，则将冷却的滚珠2安放在轴承座1中并且将轴承座1锻压到冷却的滚珠上。避免过锻压以使在滚珠2上的应力最小化，并且防止滚珠2变形。在锻压过程结束之后，从锻压设备例如锥形模等类似物中将该球面轴承3取出，并且让球面轴承3恢复到环境温度，即球面轴承3的两个部件，轴承座1和滚珠2恢复到环境温度。在恢复到环境温度的过程中，滚珠2将进行热膨胀，从而相对于轴承座的尺寸明显增大并且吸收了在锻压轴承座1中潜在的回弹效应，从而生产了滚珠和轴承座之间紧密配合的球面轴承3。
与冷却滚珠2相反，还可以通过加热轴承座1来实现在轴承座1和滚珠2之间的温度差，或者可以通过将加热轴承座1引起轴承座1的热膨胀，与冷却滚珠2以使之进行热收缩相结合来实现在轴承座1和滚珠2之间的温度差。可以将受热的轴承座1锻压到冷却的滚珠2上，不过应该监测热应力。
实际上，液氮为冷却滚珠提供了方便的冷却介质。在液氮中冷却滚珠直到该滚珠在液氮中停止冒泡，使得该滚珠的温度下降至-196℃附近，由此该滚珠2已经进行了明显的收缩。
在上面的实例中，滚珠由铜基材料制成，而轴承座由钢制成。在滚珠和轴承座的材料相同或相似时可以采用上述锻压技术，但是应该指出的是，上述技术尤其有利于在轴承座和滚珠由不同材料制成的情况下将轴承座锻压到滚珠上。
应该指出的是，如果球面轴承的两个部件中的一个比另一个软，则较软材料将出现变形，这本身就是不利的，并且还有助于增大回弹。以前在采用锥形模锻锻压不同材料时，例如在图4中示意性所示一样，已经得到了不可接受的结果，因为要锻压大体积的轴承座材料。在采用半杯锻压锻压不同材料时不会出现这个问题，因为在该情况下只需锻压轴承座材料的薄唇部。但是，本发明的工艺在采用半杯锻压时仍然优于传统工艺，因为可以制造具有改进公差的紧密配合的球面轴承。
在通过对轴承座的内表面进行锻压来进行半杯锻压时，可以实现在滚珠2和轴承座1之间的配合上的进一步改进。将要锻压到滚珠2上的轴承座的内表面通常是平直的，但是在该改进方案中，轴承座的内表面机加工成稍微有点凹。当锻压到滚珠上时，这个微小的凹度改善了紧密配合并且进一步降低了任何回弹效应。
在本说明书中，“包括”意味着“含有或由…构成”。
公开在上述说明书、或所附权利要求书、或附图中，以其具体形式，或根据用于实现所公开功能的装置、或用于达到所公开结果的方法或过程而表示的特征，如适当地，可单独或以这些特征的任意组合用于以不同的形式来实现本发明。
权利要求
1.一种锻压包括滚珠和轴承座的球面轴承的方法，该方法包括以下步骤提供滚珠和将要围绕所述滚珠锻压的轴承座；在所述轴承座的温度和滚珠的温度之间形成温度差，所述滚珠处于比轴承座低的温度，从而减小了所述滚珠相对于轴承座的相对尺寸；将滚珠插入到轴承座中；围绕滚珠锻压轴承座，所述滚珠在锻压过程中比轴承座冷；使所述滚珠和轴承座恢复到环境温度，从而增大所述滚珠相对于轴承座的相对尺寸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滚珠由第一材料制成，而所述轴承座由第二材料制成，这两种材料相互不同。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过冷却所述滚珠来形成所述温度差。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述滚珠冷却至0℃以下。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过液氮来冷却所述滚珠。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过加热所述轴承座来产生温度差。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过加热所述轴承座并且冷却所述滚珠来产生所述温度差。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述锻压步骤为锥形模锻压过程。
9.一种基本上如上文参照附图所述并且在这些附图中所示的方法。
全文摘要
一种锻压包括滚珠(2)和轴承座(1)的球面轴承(3)的方法，该方法包括以下步骤提供滚珠(2)和将要围绕所述滚珠(2)锻压的轴承座(1)；在轴承座(1)的温度和滚珠(2)的温度之间形成温度差，所述滚珠(2)处于比轴承座(1)低的温度，从而减小了滚珠(2)相对于轴承座(1)的相对尺寸；将滚珠(2)插入到轴承座(1)中；围绕滚珠(2)锻压轴承座(1)，所述滚珠(2)在锻压过程中比轴承座(1)更冷；使滚珠(2)和轴承座(1)恢复到环境温度，从而增大滚珠(2)相对于轴承座(1)的相对尺寸。
文档编号F16C23/04GK1761551SQ200480007173
公开日2006年4月19日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月31日
发明者保罗·雷蒙德·史密斯 申请人:美蓓亚株式会社