双金属翻边止推轴套的生产方法.pdf

本发明涉及一种使用摆动辗压机加工制造双金属翻边止推滑动轴套的生产工艺方法，属于对金属板材用旋压进行摆辗加工，制造机械零件坯件的生产技术领域。
    由金属瓦背和其上用浇铸法、轧制法或烧结法覆以一层薄的减摩合金层（又称轴承衬）构成的滑动轴承，其工作可靠、运转平稳、使用维修方便、成本低，已被广泛用于金属切削机床、工程机械、通用机械、汽轮机、电机、离心压缩机、内燃机等机器中。本发明涉及的止推滑动轴承是由一个双金属套筒（轴套）和其一端的双金属止锥园环构成的翻边止推轴套（参见图1）。原来，这种止推轴套是用整体铸铜合金制造或用双金属浇铸方法制造的，这两种方法消耗材料大，加工工序多，效率低，成品合格率也低，已被逐渐淘汰。1970年美国专利US3，624，881提出用摩擦焊接方法生产止推轴套：先利用烧结的双金属板材冲制一个止推园环和卷制一个轴套，再将两者用惯性摩擦焊接连接成型。1972年美国专利3，795，428又提出了止推环和套筒镶嵌连接的止推轴承生产方法。这两种方法较之整体铜合金浇铸或双金属浇铸法有了重大改进，其结构强度、制造成本都有了显著改善。目前，在美国、日本、中国等国家生产的工程机械（如推土机、挖掘机等）及其他许多机器都是使用摩擦焊接来生产止推滑动轴套。但是这两种方法都是采用在卷带材或板材上冲制园形止推环再与轴套焊接或镶接的，整个轴承由两个零件构成，整体结构性差，结构强度低，加工工序多，生产效率慢，双金属材料的利用率也很低，尤其是止推园环的加工，材料利用率只有40-50%。

    本发明的目的是提供一种双金属翻边滑动轴承坯件的生产工艺，也就是利用摆动辗压机对双金属板材进行滚动辗压，加工制造翻边止推轴套地新工艺。

    本发明是这样实现的：先把一块其长度为止推环宽度和轴套长度之和的双金属轴承板材卷制成园筒形，该轴套的连接处可以是开缝的、或局部焊接的，或扣形搭接的;然后，把轴套与止推环相连接处的减摩合金层全部切削掉，形成一个宽度不小于2毫米的园环形凹槽;再把切削后的轴套直立放入专用模具里，置于摆动辗压机中进行滚动辗压，此时，摆辗头与止推环端平面的摆角为0°-3°，摆辗头向轴套施压为5-200兆帕，旋转速度为200-300转/分，翻制一个止推环端面，摆辗头需辗压旋转5-25圈，同时，摆辗头向下进给，通过回转辗压实现滚压翻边成型，得到双金属翻边止推轴套坯件。

    利用本发明制造的翻边滑动轴套属整体结构，结构强度高，使用可靠性好。该发明使止推轴承的制造方法简化，加工工艺流程缩短，既节省设备投资和工时费用，又减少了加工废品，提高综合工效，还显著减少材料消耗，降低生产成本，是目前一种比较理想的双金属翻边轴套生产制造工艺。

    图1是本发明加工的翻边轴套另件图。

    图2是本发明的生产工艺流程图。

    图3是本发明切削加工的环形凹槽示意图。

    图4是本发明中旋转滚辗翻边工艺的示意图。

    下面结合附图，具体介绍本发明。

    参见图1，止推滑动轴承除了承受径向载荷外，还要承受轴向载荷，其结构包括有分别承受此两种载荷的轴套1和止推园环2。从机械强度和加工工艺考虑，轴套厚度不宜过薄，通常壁厚应不小于0.75毫米，又为了进一步节省减摩材料常将轴套做成双金属的，即以低碳钢为衬背3（又称瓦背），在衬背上覆以一层薄的减摩材料4（可为铜合金、铝合金、金属塑料类）作为轴承衬（又称合金层）。本发明使用的双金属板材可以是浇铸的、或轧制复合的、或烧结成型的。

    本发明的工艺过程如图2所示。首先是下料-把一块其长度为止推环宽度和轴套长度之和的双金属板材卷制成符合工艺要求直径的园筒形轴承套筒，该轴套的连接处可以是开缝的、或局部焊接的、或扣形搭接的。然后，利用切削机床，把轴套与止推环连接处的减摩合金层全部切削去掉，在轴套与止推环相交界面的附近形成一个宽度不小于2毫米的园环形凹槽（参见图3）。若是用铝合金或金属塑料作减摩轴承衬的，可以省略切削园环形凹槽这一工序，在卷制成园筒形轴套后可直接滚辗翻边成型。接着，把切削后的轴套5直立放入专用模具6里，置于摆动辗压机中进行滚动辗压（如图4所示），摆辗时，锥形摆辗上模头7伸入轴套筒内，摆辗头上模头锥表面上的凹形模腔与套筒形轴套上部的减摩合金层先接触，随着摆辗头上模沿着轴套上端连续不断地旋转和向下施压（转速为200-300转/分，压力为50-200兆帕，摆头与止推环端面的摆角为0°-3°），实现螺旋进给，使整个套筒上端部表面沿其上模凹槽为根部依次逐渐向外翻倒变形。在滚辗过程中，塑性变形好的低碳钢瓦背和减摩层轴承衬一直沿着摆辗头的凹模型腔表面辗压成型，凹模型腔的深度和宽度也与止推环的高度、宽度相等，凹模型腔的内挡边则是以凹腔内底为底园，摆头锥尖为顶点的锥面，轴套上端的双金属就是沿此锥面逐渐辗入凹模腔成型为止推环的。轴套上端部最后沿园环形凹槽为根部翻倒在专用模具上辗挤填充在摆头的凹模腔内成为平面止推园环。再经过摆辗头的若干次旋转和旋压，摆头平稳地多次辗压移过止推园环表面，能够使得止推园环表面达到很高光洁度和尺寸精度。在辗压塑性变形较差、减摩合金层中含铅较多的金属板材轴套时，应该对工件加热。在150°-600℃范围内选择适宜的温度进行温辗，防止减摩合金层的开裂。在滚辗翻边轴套时，可以是摆辗头向下施压进给，也可以是工作台用上举式油缸推压工件进给。需要指出的是：止推轴套的上端翻边辗成的止推园环并不是一个完整的园环，其上还留有一个小的扇形缺口，但这个缺陷并不会影响该另件在各种工况下的应用。

    本发明已采用上述工序和工艺参数进行实施试验。加工的止推轴套的轴套外径为Φ82毫米，内径Φ72毫米，止推环外径为Φ108毫米，总高为90毫米，壁厚两者皆为6毫米。切削加工环形工艺凹槽的参数是槽宽10毫米、槽深1毫米。辗压翻边后轴套的筒体外径与止推环连接处有R0.2毫米的小园角，筒体内径与止推环的连接处为自然翻倒的园弧面，弧面平滑美观，半径R为7毫米左右。止推环表面平整、光亮，厚度差仅为0.03毫米，减摩合金层表面无任何开裂缺陷。利用本发明工艺生产的止推环是随轴套一起投料加工的，其消耗材料相当于219克/件，而用传统的焊边或镶边生产工艺在卷板材上冲压止推环，则要用双金属板材594克/件，两者相比，一个止推轴套要少用双金属材料375克，还提高工效约1倍。如果一年生产50万件该另件就可节约双金属板材达187.5吨之巨，由此可见本发明的技术经济效益之一斑。