[发明专利]轻量化球铰用复合芯轴的制作方法、轻量化球铰

说明书

轻量化球铰用复合芯轴的制作方法，轻量化球铰用复合芯轴包括金属芯轴和固化在金属芯轴中间段上的缠绕段，缠绕段的外壁为从两端到中间直径逐渐增大的外凸球面，制造步骤为：根据轻量化球铰的轻量化需求，设计金属芯轴和缠绕段的重量比例，并根据轻量化球铰的重量及尺寸需求设计出金属芯轴和缠绕段的尺寸；制造金属芯轴，并在金属芯轴的中间段中加工出用于对缠绕段轴向定位的定位结构；采用缠绕工艺将浸润树胶的玻璃纤维缠绕至金属芯轴中间段，缠绕后进行树脂凝胶及固化成型，然后通过机加工形成符合尺寸设计需求的缠绕段。本发明减轻芯轴的质量，保证缠绕段与金属芯轴轴向定位，在轻量化的同时不影响球铰的使用性能，本发明还提供一种轻量化球铰。

技术领域

本发明涉及轻量化球铰用复合芯轴的制作方法、轻量化球铰，属于球铰制作技术领域。

背景技术

TB/T2843-2015《机车车辆用橡胶弹性元件通用技术条件》附录A给出了常见的橡胶弹性元件的示例和示意图，其中弹性节点是由橡胶与金属件硫化复合而成的弹性连接体，起柔性连接和缓存振动冲击的作用。为了提高弹性节点的径向刚度和轴向刚度，降低偏转刚度，与橡胶粘接的金属芯轴形状一般设计为球形或近似球形，这类弹性节点也叫做“球铰”。 这类球型芯轴的弹性节点，金属芯轴重量相对较重。对于小批量生产的弹性节点，金属芯轴一般用圆钢为原材料，通过切削加工方法得到芯轴的外形尺寸，在加工过程中切削量较大，材料利用率不高。现有技术中的球铰金属芯轴，材料为45钢，外径尺寸A为86mm，长度尺寸L为180mm，净重3.65kg；而加工该芯轴的圆钢直径90mm，下料重量约9.4kg，芯轴净重与毛坯重量比率为39%。

由于橡胶体的弹性受力，中间段芯轴与橡胶粘接区域承受相对均匀的载荷，中间段芯轴的应力水平较低，安全系数较高。金属芯轴基本结构是绕中心轴回转体，质量与直径的平方成正比，中间段芯轴所占质量比例较高。如何满足球铰的轻量化需求，同时又不影响球铰的使用性能，是这本明研究的方向。

检测到的相关现有技术：

1. CN201811318915.1-一种可转动复合芯轴的弹性球铰；

2. CN201811318923.6-一种具有复合突块芯轴的弹性球铰；

3. CN201821827719.2-一种用于弹性球铰的突块型复合芯轴。

发明内容

本发明提供的轻量化球铰用复合芯轴的制作方法、轻量化球铰，减轻芯轴的质量，保证缠绕段与金属芯轴轴向定位，在轻量化的同时不影响球铰的使用性能，即保证了缠绕段的强度，也便于在机加工时精准加工出缠绕段的所需尺寸。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

轻量化球铰用复合芯轴的制作方法，轻量化球铰用复合芯轴包括金属芯轴和固化在金属芯轴中间段上的缠绕段，缠绕段的外壁为从两端到中间直径逐渐增大的外凸球面，其特征在于制造步骤如下：

S1:根据轻量化球铰的轻量化需求，设计金属芯轴和缠绕段的重量比例，并根据轻量化球铰的重量及尺寸需求设计出金属芯轴和缠绕段的尺寸；

S2:制造金属芯轴，并在金属芯轴的中间段中加工出用于对缠绕段轴向定位的定位结构；

S3:采用缠绕工艺将浸润树脂胶液的玻璃纤维缠绕至金属芯轴中间段，缠绕后进行树脂凝胶及固化成型，然后通过机加工形成符合尺寸设计需求的缠绕段。

优选的，步骤S2中的“在金属芯轴的中间段中加工出用于对缠绕段轴向定位的定位结构”是指将金属芯轴中间段加工成从端部至中间直径逐渐减小且表面平滑的内凹形，通过内凹形的金属芯轴中间段对缠绕段进行轴向定位，金属轴芯中间段的最小直径小于最大直径2~4mm。

优选的，其特征在于步骤S3具体是指：