[发明专利]整体式钛合金自润滑关节轴承内圈挤压成型制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及自润滑关节轴承的制造方法，特别是涉及钛合金外圈-铜合金内圈的整体式自润滑关节轴承的制造方法。

背景技术

整体式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。整体式钛合金自润滑关节轴承，不同于整体式钢结构的关节轴承，它外圈材质为钛合金、内圈为铜合金，钛合金质量轻、比强度高，铜合金导热好，在重要的航空航天设备中，整体式钛合金自润滑关节轴承具有良好的应用前景。

但是，钛合金自润滑关节轴承制造工艺较难，因为制造过程中自润滑层不能处在热成型环境下，而常温下钛合金的屈强比高，塑性变形区小、成型回弹大、延伸率较低。这些特点使得外圈制造只能在常温下机加工进行，因此，只能采用常温下的钛合金外圈机加工-铜合金内圈挤压成型的制造工艺，同时不能破坏粘附在钛合金外圈内表面的自润滑层。

在无自润滑层的钢质整体式关节轴承制造中，通常采用外圈塑性成型的方法，使外圈包络成型在内圈上。但这种方法在成型过程中，内外圈之间存在巨大的接触挤压作用，如：文献【《轴承》1973，（6）】提出的制造方法。

用于无自润滑层关节轴承的内圈成型制造方法不适宜加工有自润滑层的整体式钛合金关节轴承，如：Lewis R.Heim于1960年提出的两种加工内圈的方法。一种是将锥面压杆逐渐压入具有近似外球面的内圈坯料中，由于压杆对坯料产生扩径作用，从而使内圈尺寸逐渐增大。这种方法在加工过程中，内圈上下扩径不同步，变形不均匀，使得工艺过程不易控制；另一种工艺是采用实心柱体坯料，挤压坯料端面，使得近似椭圆素线轮廓面逐渐向球面变形，直到坯料完全充满外圈，然后按内圈中间孔要求进行内圈钻孔加工。这种方法，坯料芯部易产生不均匀裂纹，挤压力过大，不易控制，该工艺如用于带自润滑层的轴承，易造成自润滑层破坏或内圈变形不到位。同时，以上两种成型方法，在加工过程中都存在内外圈过于抱紧或抱死状态，所以不适宜加工有自润滑层的整体式钛合金关节轴承。

因此，基于内圈铜合金良好的塑性，研究一种用于整体式钛合金自润滑关节轴承成型工艺非常有必要，以满足这种航空轴承的制造技术需求。

发明内容

针对上述存在问题，本发明提出针对钛合金外圈-铜合金内圈的整体式关节轴承挤压成型制造方法，该方法将闭塞挤压与镦挤相结合，对轴承内圈进行挤压成型，并在镦挤成型的同时实现内外圈的装配，在成型内圈过程中内外圈挤压力小，对自润滑层无损伤，成型后具有符合成品关节轴承要求的轴承游隙。

本发明通过下述技术方案实现：一种整体式钛合金自润滑关节轴承内圈挤压成型制造方法，其特征在于：包括以下步骤，

第一步，按照要求机加工出关节轴承的钛合金外圈，并将自润滑层粘附在外圈内表面，形成成品轴承外圈；

第二步，通过闭塞挤压模具对轴承内圈坯料进行闭塞挤压成型，所述的闭塞挤压模具包括凹模和凸模，所述凹模由分离的三瓣模组成，所述三瓣模可在其下面所设垫板的燕尾槽中滑动，所述垫板中部设有坯料支撑柱伸入所述三瓣模下部，三瓣模尾部安装弹簧与限位块相连，所述三瓣模外表面设有楔形面，所述三瓣模内表面素线的中间段是经过精确工艺模拟优化得到的弧线，素线两端是直线，所述凸模上段为圆柱形，下段为锥形，锥角10°～30°，所述凸模固定板上安装导柱，所述导柱中部与顶板连接，其下端与上述限位块相连，所述顶板与固定板之间设有可使顶板和凸模实现不同步运动的压缩弹簧，所述顶板可在所述压缩弹簧作用下沿所述导柱上下移动，所述顶板设有与上述三瓣模相对运动的楔形面，将轴承内圈坯料置于所述的坯料支撑柱上，底面由定位孔定位，挤压开始后，依据压制时间-位移曲线，精确控制凸模向下运动的位移量，其值范围为50～70mm，当凸模圆柱体的下端与凹模顶端面接触时，凸凹模共同形成闭塞挤压空间，5～7s后停止挤压，保压1～2s后，凸模反向运动，三瓣模逐渐分开，模具完全打开后，取出制件，该制件外表面为近似球面且最大直径小于成品轴承自润滑层内球面的最小直径，内表面为锥面；

第三步，闭塞挤压完成后，将所述制件加工成具有一定大小的内圆柱孔且该孔直径小于成品关节轴承内圈内孔直径的内圈中间成型件；