一种带法兰整体型关节轴承精锻成型装置及其成型方法与流程

本发明涉及关节轴承制造领域，特别是涉及一种带法兰整体型关节轴承精锻成型装置及其成型方法。

背景技术：

目前在航空、先进轨道交通、新能源装备、重载汽车上大量使用到整体型关节轴承，其具有承载能力强、运转稳定性好、高可靠和长寿命等特点。随着轴承应用工况越来越复杂，不少部位承受很大的轴向载荷，因此需要轴承带法兰，提高轴向承载能力，同时方便安装。

传统整体型关节轴承采用模具收压外圈成型，该方法将内圈加工为成品尺寸，而外圈坯件、内孔圆柱形直径比内圈球径略大，对外圈坯料挤压，外圈坯料逐渐沿径向收压，直至上下模具合模。针对带法兰轴承时，可以采用单边收压的方法。这种关节轴承的挤压方法有如下缺点：

(1)模具收压成型方法产生的挤压力大，外圈油槽和油孔在挤压过程中会被破坏或自润滑衬垫破坏。

(2)大包角的轴承收压时易失稳，导致成型后型腔椭圆度过大，内外球面耦合精度不易控制，轴承转动不灵活。

(3)如图1所示，外圈坯料1’的壁厚要设计得比较大，以防止非收压侧的内外球面耦合精度被破坏，由此导致收压后后续加工余量大，应力释放后成型的精度以及游隙值会发生破坏。

(4)常规模具收压成型方法无法制备出密封槽结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种带法兰整体型关节轴承精锻成型装置及其成型方法。

本发明解决其技术问题所采用的第一种技术方案是：

一种带法兰整体型关节轴承精锻成型装置，关节轴承的外圈坯料靠近法兰的内圆部分成型，该装置包括夹持旋转工装和若干个锻造锤头；关节轴承的外圈坯料的法兰可安装在所述夹持旋转工装上，关节轴承的内圈可套在所述外圈坯料内，所述夹持旋转工装夹持所述关节轴承的外圈坯料和内圈进行旋转；所述若干个锻造锤头周向分布在所述夹持旋转工装外，分别对准所述关节轴承的外圈坯料，并可对旋转的所述关节轴承的外圈坯料进行往复锻锤以产生变形。

较佳的，所述关节轴承的外圈坯料的未成型的部分向外凸出。

较佳的，所述夹持旋转工装包括第一主动轴和第一从动轴，所述第一主动轴上设有法兰安装部，关节轴承的内圈可套在所述第一主动轴上位于所述关节轴承的外圈坯料内，所述第一从动轴设有轴套，所述轴套可套入所述第一主动轴并顶抵关节轴承的内圈。

较佳的，所述第一从动轴的轴套的末端包括内圈端面顶抵面和圈槽成型部，所述内圈端面顶抵面可顶抵所述关节轴承的内圈，所述圈槽成型部可伸入所述关节轴承的内圈和外圈坯料之间。

较佳的，所述夹持旋转装置包括第二主动轴和第二从动轴，所述第二主动轴上设有法兰安装部，关节轴承的内圈可套接在所述第二从动轴上并伸入所述第二主动轴上固定的关节轴承的外圈坯料内。

较佳的，所述第二从动轴包括支撑轴和密封圈顶抵环，关节轴承的内圈套接在所述支撑轴上，所述密封圈顶抵环将密封圈顶抵在所述内圈的外球上。

本发明解决其技术问题所采用的第二种技术方案是：

一种带法兰整体型关节轴承精锻成型方法，关节轴承的外圈坯料靠近法兰的内圆部分成型，关节轴承的内圈和套入外圈坯料内并相对固定，使用若干个锻造锤头从径向对旋转的所述外圈坯料进行往复锤锻以产生变形。

较佳的，所述关节轴承的外圈坯料的未成型的部分向外凸出。

较佳的，所述关节轴承的外圈坯料设有油槽和/或油孔。

本发明的有益效果是：

(1)采用精确控制的锻造压力(锻造强度小于400mpa，显著小于挤压变形强度)，使轴承外圈产生微量变形，通过多次的锻造叠加实现锻造成形。

(2)采用夹持旋转工装控制精度，保证内外圈的中心定位和限位精度，提高轴承成型后的内外圈对称度。

(3)通过控制变形区以及多次的微量变形累计成型，能够降低对外圈油槽或自润滑衬垫的破坏，以及避免对非变形侧内外圈球面耦合精度的破坏。

(4)锻锤模具可通用多个型号产品，依据设备锻锤行程，设计合理的模具型腔，通过程序编制，设置合理单一径向与轴向微量锻打，使产品外圈高频次微量变形累计成型，减小残余应力的峰值，减少应力集中，均衡外圈应力的分布，保证球面耦合精度。

(5)对于带密封槽轴承，在外圈毛坯开密封槽，并设计合适的密封槽芯模，可以在精锻时一次精确加工出密封槽。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种带法兰整体型关节轴承精锻成型装置及其成型方法不局限于实施例。

附图说明

图1是常规挤压外圈毛坯的结构示意图。

图2是采用本发明的精锻成型装置进行精锻成型的外圈毛坯的结构示意图。

图3是本发明的精锻成型装置的四锤头径向精锻机的工作原理图。

图4是本发明实施例一的结构示意图，其中轴承内外圈装配好，第一从动轴尚未套入第一主动轴。

图5是本发明实施例一的结构示意图，其中上料完成，第一从动轴套在第一主动轴上。

图6是本发明实施例一精锻成型后的结构示意图。

图7是本发明实施例一的外圈坯料的变形示意图。

图8是本发明实施例二的结构示意图，其中第二从动轴和内圈尚未套入外圈坯料内。

图9是本发明实施例二的结构示意图，其中第二从动轴和内圈套入外圈坯料内。

图10是本发明实施例二精锻成型后的结构示意图。

具体实施方式

本发明的带法兰整体型关节轴承的外圈坯料1，如图2所示，靠近法兰的内圆部分成型，未成型的部分径向向外凸出，根据需要，润滑型外圈内型腔设计时增加游隙、油槽和/或油孔，带密封圈轴承外圈配件增加密封槽设计。本发明采用四锤头径向精锻机，其结构如图3所示，四锤头径向精锻机包括四个周向分布的锻造锤头2，分别可高频脉冲往复径向运动，具体的工作原理是：轴承(包括内圈和带法兰外圈坯料)旋转，四锤头2高频脉冲往复锻打。本发明还采用旋转夹持工装来夹持轴承。

实施例一

参见图4至图6所示，本实施例的整体型关节轴承的外圈的两个端面设计有两个密封圈槽11，外圈坯料靠近法兰的内圆部分和其中一个密封圈槽已经成型。轴承内圈和外圈坯料装配好后采用如图工装夹持，该旋转夹持工装包括第一主动轴41和第一从动轴42，所述第一主动轴41上设有法兰安装部411，外圈坯料1的关节轴承的内圈3可套在所述第一主动轴41上位于所述关节轴承的外圈坯料1内，所述第一从动轴42设有轴套，所述轴套可套入所述第一主动轴41并顶抵关节轴承的内圈3。所述第一从动轴42的轴套的末端包括内圈端面顶抵面421和圈槽成型部422，所述内圈端面顶抵面421可顶抵所述关节轴承的内圈3，所述圈槽成型部422可伸入所述关节轴承的内圈3和外圈坯料1之间。

本实施例中，轴与内圈是间隙配合；第一从动轴42通过设备控制移入顶住内圈，如图5所示，从而实现内外圈轴向中心定位和限位。

第一主动轴41带动工件旋转，第一从动轴42同时旋转，锻造锤头2与变形区接触，变形前后根据体积不变的原则，控制变形区的形状如图7所示，a部分为变形前形状，b部分为变形后形状。锻打后的轴承毛坯形状如图6，带有两个密封圈槽11。

加工完成后，第一主动轴41退回到下料区域，夹持外圈外径上取出轴承，加工完成。

实施例二

参见图8至图10所示，本实施例的整体型关节轴承的外圈的两个端面设计有两个密封圈槽11’，外圈坯料靠近法兰的内圆部分和其中一个密封圈槽已经成型，其中一个密封圈5已经预先放入该密封圈槽内。本实施例的旋转夹持工装包括第二主动轴71和第二从动轴72，所述第二主动轴71上设有法兰安装部711，关节轴承的内圈3’可套接在所述第二从动轴72上并伸入所述第二主动轴71上固定的关节轴承的外圈坯料1’内。所述第二从动轴72包括支撑轴721和密封圈顶抵环722，关节轴承的内圈3’套接在所述支撑轴721上，所述密封圈顶抵环722将密封圈8顶抵在所述内圈3’的外球上。

本实施例中，轴72和内圈3’间隙配合，第二从动轴72上同时套有弹性体密封圈8；外圈坯料1’装配在第二主动轴71上，如图9所示，从而实现内外圈轴向中心定位和限位。

第二主动轴71带动工件旋转，第二从动轴72同时旋转，锻造锤头2与变形区接触，如图10所示。锻打后的轴承毛坯形状如图10所示。

加工完成后，第二主动轴72退回到下料区域，旋转夹持工装脱离第一主动轴71，加工完成。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种带法兰整体型关节轴承精锻成型装置及其成型方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。