一种球面轴承套圈渐进整形方法与流程

本发明涉及轴承制造，具体为一种球面轴承套圈渐进整形方法。

背景技术：

1、球面轴承的装配成形通常需要利用模具对外圈毛坯施加压力，使其发生塑性变形并包裹内圈，从而在内外圈之间形成特定的内部游隙。该游隙的控制精度直接关系到球面轴承的转动灵活性与使用寿命。

2、在现有的连续下压成形工艺中，由于加工过程伴随复杂的动态摩擦以及设备的机械颤振，传感器采集到的压力与位移数据往往混杂着高频干扰，导致系统难以准确获取材料真实的抗变形阻力。随着压装深度的增加，当外圈毛坯包覆至与内圈贴合的刚性接触临界点时，成形阻力会发生急剧变化。由于现有技术缺乏对该阶段阻力突变特征的精准识别与反馈制动手段，设备容易发生过压，这种瞬态接触过载极易导致内圈结构产生微裂纹。

3、此外，球面轴承在压装过程中的内部游隙属于封闭在模具内部的物理参量，无法在加工状态下进行在线直接测量。目前常规的工艺主要依赖于设定固定的最高压力或最终位移阈值来控制压机停机。这种开环的固定阈值控制方式无法适应不同批次毛坯材料在硬度与尺寸上存在的微小差异，当材料属性出现波动时，按照固定参数压出的轴承游隙往往偏大或偏小，最终导致游隙成形精度较低，成品一致性较差。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种球面轴承套圈渐进整形方法，解决了现有球面轴承渐进成形压装工艺中存在的数据采集易受机械颤振与动态摩擦干扰、刚性接触瞬间易产生过载导致内圈产生微裂纹，以及轴承内部游隙难以在线测量导致成形精度低的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种球面轴承套圈渐进整形方法，包括以下步骤：

4、在对球面轴承外圈毛坯进行连续下压的过程中，同步采集时域瞬态压力序列与时域瞬态位移序列；

5、对时域瞬态压力序列与时域瞬态位移序列执行空间域自适应重采样，获得离散空间序列点集；

6、根据离散空间序列点集计算刚度二阶导数，当刚度二阶导数达到预设的曲率突变触发阈值时，判定球面轴承外圈毛坯与球面轴承内圈达到刚性接触临界点，并终止连续下压；

7、进入包含正向进给动作与反向退让动作的交变脉动成形阶段，并在脉动周期的下死点位置提取准静态位移数据与准静态成形力；

8、基于准静态位移数据与准静态成形力重构准静态包络线模型并进行解析求导，获得准静态包络刚度与准静态刚度二阶导数；

9、根据准静态包络刚度调制下一周期的正向进给步长，并根据准静态刚度二阶导数调制下一周期的反向退让步长；

10、当准静态包络刚度不小于预设的目标结构刚度时，判定球面轴承外圈毛坯与球面轴承内圈之间的游隙成形达标并终止交变脉动成形阶段。

11、优选地，对时域瞬态压力序列与时域瞬态位移序列执行空间域自适应重采样，获得离散空间序列点集，具体包括：

12、设定最小空间有效步距，将初始时刻对应的时域瞬态位移作为初始的空间锚点；

13、当当前时刻的时域瞬态位移与空间锚点之间的差值绝对值不小于最小空间有效步距，且差值的符号与向下进给设定的正方向一致时，将当前时刻的时域瞬态压力与时域瞬态位移提取至离散空间序列点集中；

14、将触发提取的当前时刻的时域瞬态位移更新为新的空间锚点。

15、优选地，根据离散空间序列点集计算刚度二阶导数，具体包括：

16、建立计算滑动窗口，并调取最新获得的预设数量的离散空间序列点集编入计算滑动窗口内；

17、将计算滑动窗口内离散空间序列点集的位移作为自变量，将计算滑动窗口内离散空间序列点集的压力作为因变量，在计算滑动窗口内利用局部多项式逼近算法建立二阶连续多项式模型；

18、对二阶连续多项式模型进行二阶解析求导，获取刚度二阶导数。

19、优选地，在脉动周期的下死点位置提取准静态位移数据与准静态成形力，具体包括：

20、实时监测实际空间位置与实时进给速度；

21、当实际空间位置进入下死点位置的位置允差带范围内，且实时进给速度的绝对值下降至不大于预设的极小速度阈值时，触发运动域相锁状态；

22、在运动域相锁状态下，维持在当前下死点位置一段预设的驻留时间窗口；

23、采集驻留时间窗口内的连续离散压力数据并执行算术平均解算，提取为准静态成形力，并将当前下死点位置作为准静态位移数据。

24、优选地，基于准静态位移数据与准静态成形力重构准静态包络线模型并进行解析求导，获得准静态包络刚度与准静态刚度二阶导数，具体包括：

25、将提取的准静态位移数据与准静态成形力组合为特征数据对并压入准静态特征序列；

26、建立宏观滑动窗口，调取准静态特征序列中最新压栈的预设数量的特征数据对，建立准静态包络线模型；

27、对准静态包络线模型进行一阶解析求导获取准静态包络刚度，并对准静态包络线模型进行二阶解析求导获取准静态刚度二阶导数。

28、优选地，根据准静态包络刚度调制下一周期的正向进给步长，具体包括：

29、对准静态包络刚度执行非负校验，当准静态包络刚度为非负值时，采用非线性指数衰减函数计算下一周期的正向进给步长目标值；

30、并且，准静态包络刚度越大，计算得出的正向进给步长目标值越小；

31、对计算得出的正向进给步长目标值执行硬限幅安全保护，将其数值约束在预设的最大允许进给步长与最小安全进给步长之间。

32、优选地，根据准静态刚度二阶导数调制下一周期的反向退让步长，具体包括：

33、采用与准静态刚度二阶导数正相关的反向调制控制律计算下一周期的反向退让步长目标值；

34、并且，当准静态刚度二阶导数增大时，增加计算得出的反向退让步长目标值；

35、将计算得出的反向退让步长目标值约束在预设的最大安全退让幅值与最小基础退让幅值之间。

36、优选地，判定球面轴承外圈毛坯与球面轴承内圈之间的游隙成形达标，具体包括：

37、计算目标结构刚度与当前周期的准静态包络刚度的差值，得到刚度逼近偏差；

38、当连续预设数量的脉动周期内，刚度逼近偏差均保持不大于零的状态时，输出成形终点到达的内部触发信号，判定球面轴承外圈毛坯与球面轴承内圈之间的游隙成形达标。

39、优选地，在判定球面轴承外圈毛坯与球面轴承内圈之间的游隙成形达标，终止交变脉动成形阶段之后，还包括：

40、在最终确定的成形深度处进入保压阶段并累计保压时间；

41、在保压阶段持续监控压力数值，若检测到压力数值的下降幅度超过设定的压力下降百分比阈值，则判定发生保压异常跌落并触发异常停机；

42、若保压时间达到工艺预设的时间参量且未发生保压异常跌落，则执行反向回零返回安全避让位置。

43、优选地，在执行反向回零返回安全避让位置之后，还将当前成形过程最终达到的准静态包络刚度、累积的正向进给位移总量和保压阶段的压力衰减曲线打包上传至非易失性存储介质，并清空历史特征数据及重置状态机参数。

44、本发明提供了一种球面轴承套圈渐进整形方法。具备以下有益效果：

45、1、本发明通过将时间域采集转换为基于位移维度的空间域重采样，滤除了机械颤振产生的重叠数据，并利用局部多项式逼近算法计算刚度二阶导数；该过程量化了成形阻力曲线的曲率变化，从而实现对内外圈刚性接触临界点的准确识别并及时终止下压，防止内圈因接触过载产生破裂。

46、2、本发明采用包含正向进给与反向退让的交变脉动成形动作以释放局部残余应力，同时在下死点位置设定运动域相锁机制进行驻留提取；通过此步骤，排除了设备机械运动惯性以及接触面动态摩擦力对压力传感器的干扰，从而获取真实的准静态成形力参量，为后续刚度计算提供可靠的数据基础。

47、3、本发明基于提取的准静态数据重构包络线模型以获取准静态包络刚度，将无法在线直接测量的轴承内部游隙转化为结构刚度参量进行评价；以此为依据动态调制后续周期的成形步长，并通过与目标刚度比对来判定成形终点，避免了传统固定阈值压装方式产生的控制误差，提高了游隙成形精度。