阅读说明：本技术 金属橡胶球铰径向预压缩工装及方法 (Metal rubber ball hinge radial pre-compression tool and method ) 是由 艾琦 张仟 李斌 刘文松 于 2019-04-22 设计创作，主要内容包括：金属橡胶球铰径向预压缩工装,包括定位在水平工作台上的底座,底座呈向上开口的圆筒结构,还包括用于对金属橡胶球铰进行径向挤压的挤压筒组件和用于下压金属橡胶球铰的压头组件,挤压筒组件同轴置于底座上,压头组件同轴设置于挤压筒组件正上方,且吊装在油压机液压缸上,金属橡胶球铰沿垂向支撑在挤压筒组件上,随压头组件下压,经挤压筒组件径向挤压后落入底座中。本发明实现稍大挤压量一次挤压成型,降低模具制造成本,减少工序；实现自动化作业,提升生产效率；确保整个工装上下部件同轴,简易、高效且可靠的实现金属橡胶球铰稍大压缩量径向预压缩。本发明还提供金属橡胶球铰径向预压缩方法。(Radial precompression frock of metal rubber ball pivot, including the base of location on the horizontal table, the base is the open-ended drum structure that makes progress, still including being used for carrying out radial extruded extrusion section of thick bamboo subassembly and being used for pushing down the pressure head subassembly of metal rubber ball pivot to metal rubber ball pivot, the extrusion section of thick bamboo subassembly is coaxial to be arranged in on the base, the pressure head subassembly is coaxial to be set up directly over the extrusion section of thick bamboo subassembly, and hoist and mount on the hydraulic cylinder of hydraulic press, metal rubber ball pivot is along vertical supporting on the extrusion section of thick bamboo subassembly, push down along with the pressure head subassembly, fall into in the base after the radial extrusion of extrusion section of thick bamboo subassembly. The invention realizes one-time extrusion forming with a slightly larger extrusion amount, reduces the manufacturing cost of the die and reduces the working procedures; automatic operation is realized, and the production efficiency is improved; the upper part and the lower part of the whole tool are coaxial, and the radial precompression of a slightly larger compression amount of the metal rubber spherical hinge is simply, efficiently and reliably realized. The invention also provides a radial precompression method of the metal rubber ball hinge.)

金属橡胶球铰径向预压缩工装及方法

技术领域

本发明涉及一种金属橡胶球铰径向预压缩工装及方法，用于金属橡胶球铰的径向预压缩。

背景技术

为提高金属-橡胶球铰的疲劳强度和使用寿命，需要通过一定的工艺及装置实现对金属-橡胶球铰进行径向预压缩,现有的收缩橡胶金属制品中金属外径的工艺方法及模具多种多样，主要分为：工件不动的径向抱紧式缩径及工件移动的轴向挤压式缩径两种。

论文《径向缩径工艺在油压减振器球铰中的应用研究》（CN61-1141/TQ），提到了关于球铰的径向缩径方式，论文中所述的径向缩径方式属于工件不动的径向抱紧式缩径，其存在的问题是缩径模具工作部分采用多瓣式结构，模具复杂，加工及装配难度较大，费用高，同时缩径后金属外圆面不可避免的出现瓣模割缝痕，对于尺寸要求高的产品难以达到要求。论文中所述的轴向挤压方式属于工件移动的轴向挤压式缩径，其存在的问题是直径缩径量超过1.2mm时需要分次挤压，模具制造费用高，操作工序繁多，成本较高。

CN201420571594，名称为《一种组合式橡胶衬套径向预压缩模具》的专利中所述的径向预压缩方式属于工件移动的轴向挤压式缩径，其存在的问题是下模分为上块及下块两层式结构，工作区分布在上块，工作区长度较短挤压后产品会出现大小头问题，装配区与工作区均为圆形孔，过渡区为锥孔，当缩径量超过2mm时，过渡区锥孔台阶较大，挤压后产品外套会被搓伤，同时专利中结构未能实现自动化作业，生产效率偏低。

CN201010133169，名称《橡胶衬套挤缩模具》的专利文献中，所述的径向预压缩方式属于工件移动的轴向挤压式缩径，其存在的问题是设有导向结构，压缩量较大时无法实现，取件困难，无法实现大批量生产要求。

因此本发明的研发的目的在于简易、高效且可靠的实现金属-橡胶球铰稍大压缩量径向预压缩。

发明内容

本发明提供的金属橡胶球铰径向预压缩工装及方法，实现稍大挤压量一次挤压成型，解决现有技术中分次挤压成型问题，降低模具制造成本，减少工序；实现自动化作业，解决现有技术中手动作业问题，提升生产效率；确保整个工装上下部件同轴，解决挤压过程压头、产品及挤压筒不同轴问题，简易、高效且可靠的实现金属橡胶球铰稍大压缩量径向预压缩。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

金属橡胶球铰径向预压缩工装，包括定位在水平工作台上的底座，底座呈向上开口的圆筒结构，其特征在于还包括用于对金属橡胶球铰进行径向挤压的挤压筒组件和用于下压金属橡胶球铰的压头组件，所述的挤压筒组件同轴置于底座上，压头组件同轴设置于挤压筒组件正上方，且吊装在油压机液压缸上，金属橡胶球铰沿垂向支撑在挤压筒组件上，随压头组件下压，经挤压筒组件径向挤压后落入底座中。

优选的，所述的底座的顶部与挤压筒组件底部径向定位配合，底座的内腔为上端直径最小的瓶腔形状，底座内腔中铺有尼龙缓冲垫，底座内腔上端与挤压后的金属橡胶球铰间隙配合。

优选的，所述的挤压筒组件包括挤压筒和导向筒，所述的导向筒置于挤压筒上，且与挤压筒径向定位配合，所述的导向筒的内壁为直筒壁且与挤压前的金属橡胶球铰的外套间隙配合，挤压筒的内径小于挤压前的金属橡胶球铰的外套外径，且挤压筒的内径从顶部至底部多次递减。

优选的，所述的挤压筒由内套和过盈配合套在内套外的外套组成，外套与导向筒径向定位配合，内套的的内径从顶部至底部多次递减，所述的外套内壁上具有对内套进行轴向定位的的环形台阶面，内套的底面与环形台阶面接触，环形台阶面的内径大于内套的内径。

优选的，所述的内套内腔由从上至下半径逐渐减小的锥形段A和至少两个直筒形状且直径不等的直筒段B组成，所述的锥形段A位于内套内腔的顶部与导向筒的内壁对接，锥形段A的最大直径等于导向筒的内径，与锥形段A连接的直筒段B的直径等于锥形段A的最小直径，相邻的直筒段B之间通过锥面或圆弧面过度，且相邻的直筒段B直径差不大于mm，单个直筒段B的高度不小于金属橡胶球铰外套高度的1/2，导向筒的轴向高度不小于金属橡胶球铰外套高度的1/3。

优选的，所述的压头组件包括吊装在油压机液压缸端头上的过渡板和同轴吊挂在过渡板上的压头，压头呈T字型，由一体成型的径向突出部和筒形下压部组成，筒形下压部的外径小于挤压筒组件的内径，径向突出部沿径向卡入过渡板中。

优选的，所述的过渡板顶面边缘具有与油压机液压缸端头径向定位配合的环形凸边，过渡板顶面中间具有沿径向开设的半工字型凹槽，半工字型凹槽沿径向贯穿环形凸边，油压机液压缸端头的端面具有与半工字型凹槽对接拼合的半工字型对接凹槽，沿径向设置的工字销上半段伸入半工字型对接凹槽中，下半段伸入半工字型凹槽中，将过渡板吊装在油压机液压缸端头上。

优选的，所述的径向突出部为槽口形状，过渡板底部具有与径向突出部的圆弧边相对应的圆弧形凹槽，径向突出部的圆弧边伸入圆弧形凹槽中，将压头吊挂在过渡板上，径向突出部的圆弧边具有沿径向凹进的珠波定位槽，过渡板上开有与珠波定位槽对应配合且沿径向设置的波珠螺纹孔，所述的波珠螺纹孔与圆弧形凹槽联通，波珠螺丝旋入波珠螺纹孔且波珠压紧在波珠定位槽中，将径向突出部周向定位。

金属橡胶球铰径向预压缩方法，采用以上所述的金属橡胶球铰径向预压缩工装进行径向预压缩，步骤如下：

第一步，在金属橡胶球铰的外套上打上专用润滑油；

第二步，将金属橡胶球铰支撑在挤压筒组件上方，并将压头组件吊装至到油压机液压缸上；

第四步：启动油压机下压压头组件，至压头组件与金属橡胶球铰的外套接触，停暂压头组件下压；

第五步：调整并确认压头组件与金属橡胶球铰轴向对齐后，快速下压压头组件，使金属橡胶球铰经挤压筒组件径向挤压后落入底座中；

第六步，从底座中取出金属橡胶球铰。

优选的，所述的第二步中的“将压头组件吊装到油压机液压缸上”具体是指：

首先，将过渡板与油压机液压缸端头端面贴合，使半工字型凹槽和半工字型对接凹槽对接拼合；

然后，沿径向将工字销***半工字型凹槽和半工字型对接凹槽中，即将过渡板吊装在油压机液压缸上；

之后，将压头贴靠过渡板底面，并将径向突出部的圆弧边与圆弧形凹槽沿周向错开；

最后，转动压头，将径向突出部转入圆弧形凹槽中，波珠螺丝的波珠压紧在波珠定位槽中，将径向突出部周向定位，即将压头同轴吊挂在过渡板上，完成压头组件的吊装。

发明的有益效果是：

1、本发明的金属橡胶球铰径向预压缩工装包括底座，挤压筒组件和压头组件，挤压筒组件置于底座上，用于径向挤压产品，压头组件用于产品的下压，挤压筒组件同轴置于底座上且与底座径向定位配合，产品沿垂向支撑在挤压筒组件上，压头组件与挤压筒组件同轴设置，确保整个工装上下部件同轴，解决挤压过程压头、产品及挤压筒不同轴问题，提高径向预压缩的准确性和可靠性。

2、挤压筒组件中的挤压筒由内套和外套过盈配合组成，双层结构增加挤压筒强度，内套的内径从顶部到底部多次递减，通过设计内套的内径变化结构，实现产品连续多次递进式径向挤压，从而实现产品稍大挤压量的一次挤压成型，解决现有技术中分次挤压成型问题，降低模具制造成本，减少工序，使产品径向预压缩的更加简易而高效。

3、压头组件吊装在在油压机液压缸上，包括过渡板和压头，通过过渡板将油压机液压缸的压力传递给压头，实现自动化作业，解决现有技术中手动作业问题，提升生产效率；过渡板与油压机液压缸通过工字型吊装，连接结构简单，将油压机液压缸的下压力均匀的过渡到压头上，压头中的径向突出部伸入过渡板中的圆弧形凹槽中，实现压头的吊挂，并通过波珠螺丝压紧波珠定位槽，将径向突出部周向定位，从而实现压头的周向自锁，从而有效防止压头在升降过程从过渡板上脱落，压头与过渡板的连接结构简单，压头拆装方便。

4、本发明的金属橡胶球铰径向预压缩方法，实现稍大挤压量一次挤压成型，解决现有技术中分次挤压成型问题，降低模具制造成本，减少工序；实现自动化作业，解决现有技术中手动作业问题，提升生产效率；确保整个工装上下部件同轴，解决挤压过程压头、产品及挤压筒不同轴问题，简易、高效且可靠的实现金属橡胶球铰稍大压缩量径向预压缩。

附图说明

图1为金属橡胶球铰径向预压缩工装的结构示意图。

图2为底座的结构示意图。

图3为挤压筒组件的结构示意图。

图4为压头的结构示意图。

图5为压头的剖视图。

图6为图1的局部放大图。

图7为过渡板的结构示意图。

图8为金属橡胶球铰径向预压缩工装对金属橡胶球铰的挤压过程图。

具体实施方式

下面结合图1至图8对本发明的实施例做详细说明。

金属橡胶球铰径向预压缩工装，包括定位在水平工作台上的底座1，底座1呈向上开口的圆筒结构，其特征在于还包括用于对金属橡胶球铰进行径向挤压的挤压筒组件2和用于下压金属橡胶球铰的压头组件3，所述的挤压筒组件2同轴置于底座1上，压头组件3同轴设置于挤压筒组件2正上方，且吊装在油压机液压缸上，金属橡胶球铰沿垂向支撑在挤压筒组件2上，随压头组件3下压，经挤压筒组件2径向挤压后落入底座1中。

如图所示的金属橡胶球铰径向预压缩工装，底座1定位在工作台上，确保底座1在产品挤压过程中不会移动，挤压筒组件2同轴置于底座1上，产品沿垂直向支撑在挤压筒组件2上，使产品、挤压筒组件2和底座1三者同轴对齐，压力组件吊装在油压机液压缸上，且与挤压筒组件2同轴设置，确保整个工装上下部件同轴，解决挤压过程压头、产品及挤压筒不同轴问题，提高径向预压缩的准确性和可靠性。

其中，所述的底座1的顶部与挤压筒组件2底部径向定位配合，通过底座1与挤压筒组件2之间的径向定位，保证底座1与挤压筒组件2在受力过程中仍能保持同轴对齐，提高工装的使用可靠性；底座1的内腔为上端直径最小的瓶腔形状，底座1内腔中铺有尼龙缓冲垫11，底座1内腔上端与挤压后的金属橡胶球铰间隙配合，避免产品在落入过程中倾斜而对底座1产生径向冲撞，避免底座1径向振动，尼龙缓冲垫11对产品的落入进行缓冲，有效保证产品不受损伤。

其中，所述的挤压筒组件2包括挤压筒21和导向筒22，所述的导向筒22置于挤压筒21上，且与挤压筒21径向定位配合，确保两者径向不相对移动，所述的导向筒22的内壁为直筒壁且与挤压前的金属橡胶球铰的外套间隙配合，挤压筒21的内径小于挤压前的金属橡胶球铰的外套外径，且挤压筒21的内径从顶部至底部多次递减。导向筒22对产品的垂向放入进行导向，挤压筒21的内径从顶部到底部多次递减，实现产品连续多次递进式径向挤压，从而实现产品稍大挤压量的一次挤压成型。

具体的，所述的挤压筒21由内套21.1和过盈配合套在内套21.1外的外套21.2组成，双层结构增加挤压筒强度，外套21.2与导向筒22径向定位配合，内套的21.1的内径从顶部至底部多次递减，实现产品连续多次递进式径向挤压，从而实现产品稍大挤压量的一次挤压成型，解决现有技术中分次挤压成型问题，降低模具制造成本，减少工序，使产品径向预压缩的更加简易而高效；所述的外套21.2内壁上具有对内套21. 1进行轴向定位的的环形台阶面21.21，内套21.1的底面与环形台阶面21.21接触，保证产品轴向下压的过程中，内套21.1与外套21.2之间不会产生轴向相对移动，工装的结构可靠性更高，环形台阶面21.21的内径大于内套21.1的内径，避免产品在内套21.1中挤压后，再与外套发生接触搓伤产品。

具体的，所述的内套21.1内腔由从上至下半径逐渐减小的锥形段A和至少两个直筒形状且直径不等的直筒段B组成，所述的锥形段A位于内套21.1内腔的顶部与导向筒22的内壁对接，锥形段A的最大直径等于导向筒22的内径，与锥形段A连接的直筒段B的直径等于锥形段A的最小直径，相邻的直筒段B之间通过锥面或圆弧面过度，且相邻的直筒段B直径差不大于1mm，单个直筒段B的高度H2或H3不小于金属橡胶球铰外套高度的1/2，导向筒22的轴向高度H1不小于金属橡胶球铰外套高度的1/3。从图3中可以看出，内套21.1中具两段直筒段B，其中锥形段A与导向筒22配合，对产品的垂向设置进行联合导向，保证产品与内套21.1同轴对齐，而且锥形段A也起到对产品进行第一次径向压缩的作用，使产品的径向压缩值从上至下逐步递增，两段直筒段B再对产品进行第二次和第三次径向压缩，形成连续多次递进式挤压，保证产品的径向挤压量达到稍大预压缩的需求，相邻直筒段B之间之间通过锥面或圆弧面过渡，有效防止产品的挤压过程中被搓伤。根据产品的径向预压缩量的需求，可对直筒段B的数量进行适当调整。

其中，所述的压头组件3包括吊装在油压机液压缸端头上的过渡板31和同轴吊挂在过渡板31上的压头32，压头32呈T字型，由一体成型的径向突出部32.1和筒形下压部32.2组成，筒形下压部32.2的外径小于挤压筒组件2的内径，径向突出部32.1沿径向卡入过渡板22中。径向突出部32.1用于与过渡板22连接，筒形下压部32.2用于与产品接触，对产品进行下压。

所述的过渡板31顶面边缘具有与油压机液压缸端头径向定位配合的环形凸边31.1，过渡板31顶面中间具有沿径向开设的半工字型凹槽31.2，半工字型凹槽31.2沿径向贯穿环形凸边31.1，油压机液压缸端头的端面具有与半工字型凹槽31.2对接拼合的半工字型对接凹槽31.3，沿径向设置的工字销33上半段伸入半工字型对接凹槽31.3中，下半段伸入半工字型凹槽31.2中，将过渡板31吊装在油压机液压缸端头上。在油压机液压缸端头上安装过渡板31时，首先，将过渡板31与油压机液压缸端头端面贴合，使半工字型凹槽31.2和半工字型对接凹槽31.3对接拼合；然后，沿径向将工字销33***半工字型凹槽31.2和半工字型对接凹槽31.3中，即将过渡板31吊装在油压机液压缸上；过渡板31的安装结构简单，且径向分布的工字销33使过渡板31受力均匀吊装稳定，便于过渡板31将压力均匀的传递到压头32上。

具体的，所述的径向突出部32.1为槽口形状，过渡板31底部具有与径向突出部32.1的圆弧边相对应的圆弧形凹槽31.4，径向突出部32.1的圆弧边伸入圆弧形凹槽31.4中，将压头32吊挂在过渡板31上，径向突出部32.1的圆弧边具有沿径向凹进的珠波定位槽32.11，过渡板31上开有与珠波定位槽32.11对应配合且沿径向设置的波珠螺纹孔31.5，所述的波珠螺纹孔31.5与圆弧形凹槽31.4联通，波珠螺丝34旋入波珠螺纹孔31.5且波珠压紧在波珠定位槽32.11中，将径向突出部32.1周向定位。将压头32吊挂在过渡板21上时，首先将压头32贴靠过渡板31底面，并将径向突出部32.1的圆弧边与圆弧形凹槽31.4沿周向错开；然后转动压头32，将径向突出部32.1转入圆弧形凹槽31.4中，波珠螺丝34的波珠压紧在波珠定位槽32.11中，将径向突出部32.1周向定位，即将压头32同轴吊挂在过渡板31上，完成压头组件3的吊装。通过波珠螺丝34的径向弹性力压紧径向突出部32.1，从而实现压头32的周向自锁，避免压头32在升降过程中从过渡板31上脱落，工装的结构稳定性更高。压头与过渡板的连接结构简单，压头拆装方便。

本发明还保护一种金属橡胶球铰径向预压缩方法，采用以上所述的金属橡胶球铰径向预压缩工装进行径向预压缩，步骤如下：

第一步，在金属橡胶球铰的外套上打上专用润滑油，如图8中的Ⅰ图所示，具体的做法是在工作台上安装有吸油海绵，海绵中注入专用润滑油，专用润滑油量为海绵吸油量的1/5，将待挤压的金属橡胶球铰在海绵上滚动，打上专用润滑油；

第二步，如图8中的Ⅱ图所示，将金属橡胶球铰支撑在挤压筒组件2上方，如图8中的Ⅲ图所示，并将压头组件3吊装至到油压机液压缸上；

第四步：启动油压机下压压头组件3，至压头组件3与金属橡胶球铰的外套接触，停暂压头组件3下压，如图8中的Ⅳ图所示；

第五步：调整并确认压头组件3与金属橡胶球铰轴向对齐后，快速下压压头组件3，使金属橡胶球铰经挤压筒组件2径向挤压后落入底座1中，如图8中的Ⅴ图所示；在下压前对调整并确认压头组件3与金属橡胶球铰轴向对齐，是为了确保产品在下压过程中受力均匀，挤压的可靠性和准确更高；

第六步，从底座1中取出金属橡胶球铰。

其中，所述的第二步中的“将压头组件3吊装到油压机液压缸上”具体是指：

首先，将过渡板31与油压机液压缸端头端面贴合，使半工字型凹槽31.2和半工字型对接凹槽31.3对接拼合，形成工字型的径向槽；

然后，沿径向将工字销33***半工字型凹槽31.2和半工字型对接凹槽31.3中，即将过渡板31吊装在油压机液压缸上；其中工字销33用于将过渡板31和油压机液压缸连接；

之后，将压头32贴靠过渡板31底面，并将径向突出部32.1的圆弧边与圆弧形凹槽31.4沿周向错开；

最后，转动压头32，将径向突出部32.1转入圆弧形凹槽31.4中，波珠螺丝34的波珠压紧在波珠定位槽32.11中，将径向突出部32.1周向定位，即将压头32同轴吊挂在过渡板31上，完成压头组件3的吊装；其中通过波珠螺丝34的径向弹性力压紧径向突出部32.1，从而实现压头的周向自锁，避免压头32在升降过程中从过渡板31上脱落。

以上所述的金属橡胶球铰径向预压缩方法，实现稍大挤压量一次挤压成型，解决现有技术中分次挤压成型问题，降低模具制造成本，减少工序；实现自动化作业，解决现有技术中手动作业问题，提升生产效率；确保整个工装上下部件同轴，解决挤压过程压头、产品及挤压筒不同轴问题，简易、高效且可靠的实现金属橡胶球铰稍大压缩量径向预压缩。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。