專利名稱：滑動軸承雙金屬止推軸套的近凈成形制造方法及其模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動軸承雙金屬止推軸套的近凈成形制造方法及其模具。
背景技術(shù)：
滑動軸承雙金屬止推軸套。即向心止推滑動軸承，徑向加止推一體滑動軸承，又稱翻邊(或稱帶平面圓環(huán)的)止推軸套，其同時(shí)承受徑向和軸向載荷。是在各種轉(zhuǎn)動機(jī)器上最普通和最重要的零配件之一，在機(jī)械制造工業(yè)中使用廣泛?；瑒虞S承雙金屬止推軸套是在一端帶翻邊的圓環(huán)筒形鋼襯背上的內(nèi)壁及翻邊上端均勻復(fù)合銅合金制成。雙金屬止推軸套復(fù)合銅合金的制造方法有兩種一種是在圓環(huán)筒形鋼襯背內(nèi)壁和鋼環(huán)上端面(經(jīng)焊接成型后)澆鑄銅合金后經(jīng)切削加工后制成；另一種是在鋼板上燒結(jié)銅合金，制成雙金屬板材或卷帶材，再用板材或卷帶材，卷制成套筒和用板材或卷帶材沖裁成止推圓環(huán)，再把套筒、止推圓環(huán)兩者經(jīng)摩擦焊加工結(jié)合成該止推軸套后經(jīng)切削加工制成。由于用燒結(jié)技術(shù)生產(chǎn)的滑動軸承雙金屬止推軸套比用澆鑄法更為節(jié)省設(shè)備和投資，節(jié)材、節(jié)能，已經(jīng)成為現(xiàn)有的主流制造技術(shù)。但是，就是這項(xiàng)主流制造技術(shù)，其材料利用率，仍然很低，其材料的利用率只有 40 50 %。以履帶式工程機(jī)械上使用的雙金屬止推軸套為例，其在支重輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪，驅(qū)動輪等部件上的使用最為典型，用量為24 28件/輛不等，國內(nèi)年用量達(dá)數(shù)千萬件之多，每年就有數(shù)百萬噸的材料被浪費(fèi)掉。上個(gè)世紀(jì)以來，各國業(yè)內(nèi)一直在為制造翻邊軸套如節(jié)能、節(jié)材合理利用金屬資源上下大功夫，但是，一直沒能夠達(dá)到最佳的節(jié)能、節(jié)材目標(biāo)。如1970年美國專利 US3, 624, 881，發(fā)明了慣性摩擦焊，目的之一，是為節(jié)省用電，但材料沒省，工藝未變；日本的一家企業(yè)為節(jié)省銅合金，采用在沖制的鋼環(huán)上布粉，燒結(jié)后用大噸位沖床致密銅合金，再將其焊在圓環(huán)的鋼襯層上。材料利用率提高了，但工藝復(fù)雜，還要用800噸沖床，又加大了設(shè)備和成本投入的增加。中國，1990年專利ZL90107116材料利用較為合理，是用雙金屬板卷制成軸套，擺輾翻邊，可是制成的止推環(huán)(即鋼環(huán)作為該軸套用翻邊)有個(gè)三角缺口沒被市場接受?？焖?、直接、無切削(即凈形Net Shape)或少切削(即近凈形Near Net Shape)加工，一直是機(jī)械工業(yè)追求的目標(biāo)。我國從“八五” “九五” “十五” “十一五” “十二五”計(jì)劃中一直被列為國家科技重點(diǎn)支撐和優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)項(xiàng)目。近凈成形技術(shù)是指零件成形后， 僅需少量加工或不再加工，就可用作機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù)。它是建立在新材料、新能源、機(jī)電一體化、精密模具技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、數(shù)值分析和模擬技術(shù)等多學(xué)科高新技術(shù)成果基礎(chǔ)上，改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、輕量化、低成本的成形技術(shù)。它使得成形的機(jī)械構(gòu)件具有精確的外形、高的尺寸精度、形位精度和好的表面粗糙度。該項(xiàng)技術(shù)包括近凈形鑄造成形、精確塑性成形、精確連接、精密熱處理改性、表面改性、高精度模具等專業(yè)領(lǐng)域，并且是新工藝、新裝備、新材料以及各項(xiàng)新技術(shù)成果的綜合集成技術(shù)。從七十年代以來，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家政府與工業(yè)界對近凈成形技術(shù)投入了大量資金和人力，使這項(xiàng)技術(shù)得到很快發(fā)展，由于這項(xiàng)技術(shù)對市場競爭能力的突出貢獻(xiàn)， 被美國、日本政府和企業(yè)列為九十年代影響競爭能力的關(guān)鍵技術(shù)，其產(chǎn)值增長幅度也遠(yuǎn)高于制造業(yè)產(chǎn)值增長幅度。而我國上述技術(shù)總體水平要比國外落后15 25年，且少有上述技術(shù)在實(shí)踐中應(yīng)用。正如前所述，滑動軸承雙金屬止推軸套的制造工藝是首先制出雙金屬板材或卷帶材，將雙金屬板塊的或卷帶的材料經(jīng)沖裁、切削等加工后制成滑動軸承止推環(huán)。用板塊或卷帶的材料加工成滑動軸承雙金屬止推軸套，滑動軸承止推環(huán)的圓環(huán)四周和圓環(huán)內(nèi)孔中的材料都要被去除，其材料的平均利用率僅有40% 65%，材料浪費(fèi)太大，制造成本高，對有色金屬和鋼材資源的耗費(fèi)已經(jīng)不適合中國和其它要建設(shè)資源節(jié)約型社會國家的要求。這種制造技術(shù)現(xiàn)在已屬于低端制造模式，不是凈形或近凈形成形的先進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滑動軸承雙金屬止推軸套的近凈成形制造方法及其模具，該方法能無損耗、近凈成形地制造滑動軸承雙金屬止推軸套，能提高金屬材料的利用率，具有無損耗，近凈成形，加工工序少、生產(chǎn)效率高、制造成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、使用壽命長和產(chǎn)品再生性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該模具設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單。為此，本發(fā)明的近凈成形制造方法由以下步驟構(gòu)成(I)先計(jì)算尺寸并取一段符合要求的無縫鋼管，將該鋼管置于擺輾機(jī)的移動模中進(jìn)行擺輾翻邊，翻制時(shí)移動模上移進(jìn)給，偏心擺角為1.5° 5。的倒錐型圓柱模旋轉(zhuǎn)著進(jìn)入無縫鋼管內(nèi)孔，使錐體模從局部接觸管端施壓變形開始到連續(xù)旋轉(zhuǎn)積累致整個(gè)圓管周端變形，輾翻成平面圓環(huán)，不經(jīng)切削凈成形為帶平面圓環(huán)法蘭套筒的鋼襯背；(2)將該鋼襯背的內(nèi)壁和平面圓環(huán)上端面經(jīng)砂光、除塵、清潔處理之后，在該鋼襯背內(nèi)放入工藝性芯軸，在該芯軸與該鋼襯背內(nèi)壁的設(shè)計(jì)間隙中和平面圓環(huán)的上端面松散放入和布敷上一薄層銅合金粉末，一起送入有保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐中進(jìn)行成形燒結(jié)，制成鋼-多孔銅合金雙金屬止推軸套零件型坯；(3)把鋼-多孔銅合金雙金屬止推軸套零件型坯，置于豎式具有軸向、徑向兩功能的擺輾機(jī)旋轉(zhuǎn)模腔的移動模的夾具內(nèi)，擺輾機(jī)擺頭啟動帶動錐體模與該零件型坯平面圓環(huán)上的松散燒結(jié)銅合金層接觸，移動模啟動，油缸內(nèi)上移的柱塞驅(qū)使移動模上移進(jìn)給，上擺動的倒錐型圓柱模進(jìn)入該零件型坯的內(nèi)孔，繼續(xù)上移，上到錐體模與平面圓環(huán)的松散燒結(jié)銅合金層從局部接觸輾壓到整個(gè)平面圓環(huán)上的松散燒結(jié)銅合金層被輾壓致密。(4)讓移動模下行離開與錐體模的接觸，離開后，驅(qū)動移動模水平方向徑向進(jìn)給， 使該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層向機(jī)床中心軸線進(jìn)給，貼靠倒錐型圓柱模，以實(shí)現(xiàn)倒錐型圓柱模對該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層的徑向擺輾施壓致密；(5)再將致密后的該零件型坯放進(jìn)燒結(jié)爐中進(jìn)行第二次合金化燒結(jié)；(6)再經(jīng)過鉆油孔、銳邊倒角，制成近凈成形的滑動軸承雙金屬止推軸套。所述的步驟(2)中送入有保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐中進(jìn)行成形燒結(jié)，燒結(jié)溫度780 880°C，時(shí)間10 30分鐘。所述的步驟(6)中第二次合金化燒結(jié)，750 850°C，時(shí)間10 20分鐘。所述的擺輾機(jī)的壓力為100 160T。所述的清潔處理中所使用的清洗液為堿液。一種實(shí)現(xiàn)近凈成形制造方法的模具，所述的模具包括由擺輾機(jī)帶動的；
錐體模，用于配合倒錐型圓柱模對無縫鋼管端面輾翻成平面圓環(huán)和對平面圓環(huán)上端的松散燒結(jié)銅合金層輾壓致密，錐體模位于擺輾機(jī)擺頭下端，呈圓環(huán)狀倒錐體形，錐體模下端一邊斜面與水平面夾角為1.5° 5° ；倒錐型圓柱模，用于對該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層的徑向擺輾施壓致密，倒錐型圓柱模呈倒錐體柱形，倒錐型圓柱模上端與錐體模下端中部固接，倒錐型圓柱模的錐度為1.5° 5° ；移動模，用于夾持、帶動零件型坯運(yùn)動，移動模移動在錐體模和倒錐型圓柱模輾壓范圍內(nèi)。所述的錐體模呈圓環(huán)狀倒錐體形，其直徑大于滑動軸承雙金屬止推軸套上端圓環(huán)外徑。上述方法實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。本發(fā)明能無損耗、近凈成形地制造汽車滑動軸承止推環(huán)，能提高金屬材料的利用率，具有無損耗，近凈成形，加工工序少、生產(chǎn)效率高、制造成本低和產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)是(I)本發(fā)明的方法最大優(yōu)點(diǎn)是在制造過程中，幾乎沒有廢料產(chǎn)生(除鉆孔、倒銳角的料外)，材料利用率高，按要求的規(guī)格尺寸制作，鋼和銅合金的利用率接近百分之百，可大量節(jié)省耗材、環(huán)保節(jié)能效果顯著，制造成本低。(2)本發(fā)明的方法生產(chǎn)效率高、加工工序少、節(jié)省了模具及工藝裝備，使用設(shè)備少、 占地面積小，制造成本低。方法能提高金屬材料特別是有色金屬材料的利用率，具有節(jié)省加工工序、生產(chǎn)效率高、減少制造設(shè)備和人工成本。(3)本發(fā)明的方法制出滑動軸承雙金屬止推軸套無焊接口，強(qiáng)度高，使用壽命較傳統(tǒng)方法制出的同類產(chǎn)品長2 5倍。且產(chǎn)品再生性強(qiáng)，舊產(chǎn)品可經(jīng)本發(fā)明的方法可反復(fù)再生翻新使用，節(jié)省耗材、環(huán)保節(jié)能效果顯著。


圖I為本發(fā)明的滑動軸承雙金屬止推軸套的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的滑動軸承雙金屬止推軸套的的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的擺動輾壓原理示意圖。
具體實(shí)施方案如圖I至圖3所示，一種滑動軸承雙金屬止推軸套的近凈成形制造方法是(I)先計(jì)算尺寸并取一段符合要求的無縫鋼管，將該鋼管置于擺輾機(jī)的移動模6 中進(jìn)行擺輾翻邊，移動模位于擺輾機(jī)的擺輾機(jī)擺頭7下端的旋轉(zhuǎn)模腔內(nèi)，該鋼管由移動模內(nèi)的夾具夾持固定，翻制時(shí)移動模上移進(jìn)給，偏心擺角為1.5° 5°的倒錐型圓柱模5旋轉(zhuǎn)著進(jìn)入無縫鋼管內(nèi)孔，使錐體模4從局部接觸管端施壓變形開始到連續(xù)旋轉(zhuǎn)積累致整個(gè)圓管周端變形，輾翻成平面圓環(huán)1，不經(jīng)切削凈成形為帶平面圓環(huán)法蘭套筒的鋼襯背3。(2)將該鋼襯背的內(nèi)壁和平面圓環(huán)上端面經(jīng)砂光、除塵、清潔處理之后，在該鋼襯背內(nèi)放入工藝性芯軸，在該芯軸與該鋼襯背內(nèi)壁的設(shè)計(jì)間隙中和平面圓環(huán)的上端面松散放入和布敷上一薄層銅合金粉末，一起送入有保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐中進(jìn)行成形燒結(jié)，制成鋼-多孔銅合金雙金屬止推軸套零件型坯。(3)把鋼-多孔銅合金雙金屬止推軸套零件型坯，置于豎式具有軸向、徑向兩功能的擺輾機(jī)旋轉(zhuǎn)模腔的移動模的夾具內(nèi)，擺輾機(jī)擺頭啟動帶動錐體模與該零件型坯平面圓環(huán)上的松散燒結(jié)銅合金層21接觸，移動模啟動，油缸內(nèi)上移的柱塞驅(qū)使移動模上移進(jìn)給，上擺動的倒錐型圓柱模進(jìn)入該零件型坯的內(nèi)孔，繼續(xù)上移，上到錐體模與平面圓環(huán)的松散燒結(jié)銅合金層從局部接觸輾壓到整個(gè)平面圓環(huán)上的松散燒結(jié)銅合金層被輾壓致密。(4)讓移動模下行離開與錐體模的接觸，離開后，驅(qū)動移動模水平方向徑向進(jìn)給， 使該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層向機(jī)床中心軸線進(jìn)給，貼靠倒錐型圓柱模，以實(shí)現(xiàn)倒錐型圓柱模對該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層的徑向擺輾施壓致密，形成在一端帶翻邊的圓環(huán)筒形鋼襯背上的內(nèi)壁及翻邊上端均勻復(fù)合銅合金層2。(5)再將致密后的該零件型坯放進(jìn)燒結(jié)爐中進(jìn)行第二次合金化燒結(jié)；(6)再經(jīng)過鉆油孔、銳邊倒角，制成近凈成形的滑動軸承雙金屬止推軸套。所述的步驟(2)中送入有保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐中進(jìn)行成形燒結(jié)，燒結(jié)溫度780 880°C，時(shí)間10 30分鐘。所述的步驟(6)中第二次合金化燒結(jié)，750 850°C，時(shí)間10 20分鐘。保護(hù)氣氛的組成是氮?dú)?5%、氫氣75%。所述的擺輾機(jī)的壓力為100 160T。所述的清潔處理中所使用的清洗液為堿液。所述的模具包括由擺輾機(jī)帶動的錐體模，用于配合倒錐型圓柱模對無縫鋼管端面輾翻成平面圓環(huán)和對平面圓環(huán)上端的松散燒結(jié)銅合金層輾壓致密，錐體模位于擺輾機(jī)擺頭7下端，呈圓環(huán)狀倒錐體形，錐體模下端一邊斜面與水平面夾角為1.5° 5° ；倒錐型圓柱模，用于對該零件型坯筒形圓管內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層的徑向擺輾施壓致密，倒錐型圓柱模呈倒錐體柱形，倒錐型圓柱模上端與錐體模下端中部固接，倒錐型圓柱模的錐度為1.5° 5。；移動模，用于夾持、帶動零件型坯運(yùn)動，移動模移動在錐體模和倒錐型圓柱模輾壓范圍內(nèi)。所述的錐體模呈圓環(huán)狀倒錐體形，其直徑大于滑動軸承雙金屬止推軸套上端圓環(huán)外徑。擺輾機(jī)為具有軸向、徑向兩功能的擺輾機(jī)，為市場已有產(chǎn)品。擺輾機(jī)傳動結(jié)構(gòu)和移動模帶動移動模運(yùn)動結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，故不再累述?？傊景l(fā)明能無損耗、近凈成形地制造滑動軸承雙金屬止推軸套，能提高金屬材料的利用率，具有無損耗，近凈成形，加工工序少、生產(chǎn)效率高、制造成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、使用壽命長和產(chǎn)品再生性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該模具設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單。
權(quán)利要求
1.一種滑動軸承雙金屬止推軸套的近凈成形制造方法，其特征在于該生產(chǎn)方法是由以下步驟構(gòu)成(1)先計(jì)算尺寸并取一段符合要求的無縫鋼管，將該鋼管置于擺輾機(jī)的移動模中進(jìn)行擺輾翻邊，翻制時(shí)移動模上移進(jìn)給，偏心擺角為1.5° 5。的倒錐型圓柱模旋轉(zhuǎn)著進(jìn)入無縫鋼管內(nèi)孔，使錐體模從局部接觸管端施壓變形開始到連續(xù)旋轉(zhuǎn)積累致整個(gè)圓管周端變形，輾翻成平面圓環(huán)，不經(jīng)切削凈成形為帶平面圓環(huán)法蘭套筒的鋼襯背；(2)將該鋼襯背的內(nèi)壁和平面圓環(huán)上端面經(jīng)砂光、除塵、清潔處理之后，在該鋼襯背內(nèi)放入工藝性芯軸，在該芯軸與該鋼襯背內(nèi)壁的設(shè)計(jì)間隙中和平面圓環(huán)的上端面松散放入和布敷上一薄層銅合金粉末，一起送入有保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐中進(jìn)行成形燒結(jié)，制成鋼-多孔銅合金雙金屬止推軸套零件型坯；(3)把鋼-多孔銅合金雙金屬止推軸套零件型坯，置于豎式具有軸向、徑向兩功能的擺輾機(jī)旋轉(zhuǎn)模腔的移動模的夾具內(nèi)，擺輾機(jī)擺頭啟動帶動錐體模與該零件型坯平面圓環(huán)上的松散燒結(jié)銅合金層接觸，移動模啟動，油缸內(nèi)上移的柱塞驅(qū)使移動模上移進(jìn)給，上擺動的倒錐型圓柱模進(jìn)入該零件型坯的內(nèi)孔，繼續(xù)上移，上到錐體模與平面圓環(huán)的松散燒結(jié)銅合金層從局部接觸輾壓到整個(gè)平面圓環(huán)上的松散燒結(jié)銅合金層被輾壓致密；(4)讓移動模下行離開與錐體模的接觸，離開后，驅(qū)動移動模水平方向徑向進(jìn)給，使該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層向機(jī)床中心軸線進(jìn)給，貼靠倒錐型圓柱模，以實(shí)現(xiàn)倒錐型圓柱模對該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層的徑向擺輾施壓致密；(5)再將致密后的該零件型坯放進(jìn)燒結(jié)爐中進(jìn)行第二次合金化燒結(jié)；(6)再經(jīng)過鉆油孔、銳邊倒角，制成近凈成形的滑動軸承雙金屬止推軸套。
2.按權(quán)利要求I所述的近凈成形制造方法，其特征在于所述的步驟(2)中送入有保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐中進(jìn)行成形燒結(jié)，燒結(jié)溫度780 880°C，時(shí)間10 30分鐘。
3.按權(quán)利要求I所述的近凈成形制造方法，其特征在于所述的步驟￠)中第二次合金化燒結(jié)，750 850°C，時(shí)間10 20分鐘。
4.按權(quán)利要求I所述的近凈成形制造方法，其特征在于所述的擺輾機(jī)的壓力為 100 160T。
5.按權(quán)利要求I所述的近凈成形制造方法，其特征在于所述的清潔處理中所使用的清洗液為堿液。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述的近凈成形制造方法的模具，其特征在于所述的模具包括由擺輾機(jī)帶動的；錐體模，用于配合倒錐型圓柱模對無縫鋼管端面輾翻成平面圓環(huán)和對平面圓環(huán)上端的松散燒結(jié)銅合金層輾壓致密，錐體模位于擺輾機(jī)擺頭下端，呈圓環(huán)狀倒錐體形，錐體模下端一邊斜面與水平面夾角為I. 5° 5° ；倒錐型圓柱模，用于對該零件型坯內(nèi)壁的松散燒結(jié)銅合金層的徑向擺輾施壓致密，倒錐型圓柱模呈倒錐體柱形，倒錐型圓柱模上端與錐體模下端中部固接，倒錐型圓柱模的錐度為1.5° 5° ；移動模，用于夾持、帶動零件型坯運(yùn)動，移動模移動在錐體模和倒錐型圓柱模輾壓范圍內(nèi)。
7.按權(quán)利要求6所述的模具，其特征在于所述的錐體模呈圓環(huán)狀倒錐體形，其直徑大于滑動軸承雙金屬止推軸套上端圓環(huán)外徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滑動軸承雙金屬止推軸套的近凈成形制造方法及其模具，先計(jì)算尺寸并取一段符合要求的無縫鋼管，將該鋼管置于擺輾機(jī)的移動模中進(jìn)行擺輾翻邊，翻制時(shí)移動模上移進(jìn)給，偏心擺角為1.5°～5°的倒錐型圓柱模旋轉(zhuǎn)著進(jìn)入無縫鋼管內(nèi)孔，使錐體模從局部接觸管端施壓變形開始到連續(xù)旋轉(zhuǎn)積累致整個(gè)圓管周端變形，輾翻成平面圓環(huán)，不經(jīng)切削凈成形為帶平面圓環(huán)法蘭套筒的鋼襯背；再經(jīng)砂光、除塵、清潔；布敷薄層銅合金粉末后燒結(jié)；二次擺動輾壓；二次合金化燒結(jié)制成。本發(fā)明能無損耗、近凈成形地制造滑動軸承雙金屬止推軸套，能提高金屬材料的利用率，具有無損耗，近凈成形，加工工序少、生產(chǎn)效率高、制造成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、使用壽命長和產(chǎn)品再生性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B21H1/12GK102601583SQ20121006794
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者胡長安 申請人:胡長安