【摘 要】
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关节轴承由于具有结构紧凑、自调心、免维护等优点,被广泛应用于航空航天、交通运输、军工水利等机械传动系统上。随着我国机械工业技术的快速发展,对关节轴承压装质量及可靠性的要求不断提高。当前国内压装工艺主要为模压,由于技术不熟练且成形过程难以控制,极易导致应力集中、内圈压溃、衬垫损伤脱落等问题,继而导致轴承失效报废,成本大幅增加。为此,本文采用仿真试验结合的方法对关节轴承衬垫粘接与压装工艺展开了系统的研
【基金项目】
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镇江市重大科技专项（ZD2018001）:高精度长寿命航空轴承关键技术研发； 江苏省高端装配研制赶超工程项目（2019-014）； 镇江市高技术研究重点实验室（SS2018007）；
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关节轴承由于具有结构紧凑、自调心、免维护等优点,被广泛应用于航空航天、交通运输、军工水利等机械传动系统上。随着我国机械工业技术的快速发展,对关节轴承压装质量及可靠性的要求不断提高。当前国内压装工艺主要为模压,由于技术不熟练且成形过程难以控制,极易导致应力集中、内圈压溃、衬垫损伤脱落等问题,继而导致轴承失效报废,成本大幅增加。为此,本文采用仿真试验结合的方法对关节轴承衬垫粘接与压装工艺展开了系统的研究。首先,建立了衬垫-织构化基体粘接剥离模型,探究了基体表面不同织构形貌及参数对衬垫剥离强度的影响规律,并通过剥离拉伸试验进行了验证。然后基于ABAQUS建立了整体式关节轴承三种主要的模压工艺模型及三轮旋压模型,探究了四种压装工艺成形过程,并对其结果和缺陷进行了分析对比,接着,探究了四种工艺的工艺参数对其成形结果的影响规律。最后针对工艺中的不足,对模压模具及坯料结构进行了多目标优化,同时基于神经网络建立了旋压工艺参数与密合度的映射关系模型并进行了优化。本文主要研究工作结论如下:（1）探究了基体表面六种织构形貌、凹坑织构锥度、U形织构深度及V形织构密度对衬垫剥离强度的影响规律并通过试验验证。研究表明:对基体表面进行不同织构形貌处理,衬垫剥离强度均有不同程度提高,与无织构相比正八形织构试样的剥离强度提升幅度最大。在所研究的参数范围内,剥离强度随凹坑织构锥度的减小而增大,随U形织构深度及V形织构密度的增大而增大。试验结果与模拟结果趋势基本一致。（2）分析对比了整体式关节轴承四种压装成形工艺特点及工艺参数影响规律。结果表明:对于单边模压工艺,当挤压行程在3.6～3.9 mm之间时,成形良好,摩擦系数对成形力和密合度影响较大;对于双边模压工艺,合适的挤压行程在3.6～3.8 mm之间,摩擦系数对成形力影响较大,装配间隙对成形力、接触压力及密合度影响均较大;对于孔模压装工艺,模具成形段角度,摩擦系数和挤压间隙都对成形结果有较大的影响;对于三轮旋压成形工艺,当旋轮进给率为0.27mm/r、摩擦系数为0.30、旋轮外廓半径为91 mm时,旋压力相对稳定且较小,衬垫损伤小且成形均匀。（3）经过对模压模具成型面和坯料结构进行多目标优化,可获得最优的模压模具型面为上曲下锥的组合,最佳的坯料结构参数组合为:槽深（9=0.94mm,槽宽h=7.6mm,模具行程7）=3.6mm,倒角=0.5mm,并通过试验验证;针对孔模挤压缺陷,提出了给内外圈成形后增加挡板再保压和成形前增加挡板两种模具改进方案,研究发现:两方案均减小了回弹,有效地提高了内外圈间隙均匀性,同时成形后保压方案模具最大负载降低了37.6%;利用遗传算法对旋压工艺参数与密合度的非线性映射关系模型进行优化,可获得最优工艺参数组合为:坯料厚度（9=8.00mm,旋轮外廓半径=94.53mm,进给率1）=0.26mm/r,摩擦系数=0.30。
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