铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法

摘要

本发明涉及一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法，其包括固定块、滑动块和堆料夹具，固定块固定设于底座上，滑动块滑动设于底座上，堆料夹具包括芯轴、堆料、套筒和紧固件，芯轴为阶梯式芯轴，且芯轴自上而下依次分为芯轴夹持段、芯轴堆料段和芯轴连接段，堆料安装于芯轴堆料段上，套筒设于堆料下方，且套筒通过紧固件固定安装于芯轴连接段上。本发明采用摩擦焊接工艺，利用焊接表面间的相互摩擦作为热源，对堆料与杆体座孔进行焊接修复，且焊接接面质量高，连接可靠，极大的降低了使用成本，同时可通过调节固定块与滑动块之间的距离，来实现对不同大小的杆体进行固定，具有结构简单，实用性强，适用范围广等优点。

权利要求

1.一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置，其特征在于，其包括固定块、滑动块和堆料夹具，

所述固定块固定设于底座上，所述滑动块滑动设于所述底座上，且所述固定块和滑动块的中间位置均设有夹持凹槽；

所述堆料夹具包括芯轴、堆料、套筒和紧固件，所述芯轴为阶梯式芯轴，所述芯轴自上而下依次分为芯轴夹持段、芯轴堆料段和芯轴连接段，所述芯轴夹持段为端面呈圆形的柱体，且所述芯轴夹持段第一端的两侧对称设有矩形平面，所述芯轴堆料段为端面呈正方形的柱体，所述堆料为锥形结构状，所述堆料通过设于所述堆料中间部的方形通孔安装于所述芯轴堆料段上，且所述堆料的厚度小于所述芯轴堆料段的长度，所述套筒设于所述堆料下方，且所述套筒通过所述紧固件固定安装于所述芯轴连接段上；所述紧固件包括垫片和螺母，所述垫片设于所述套筒下方，所述螺母设于所述垫片下方，且所述螺母与所述芯轴连接段螺旋连接；所述堆料的上端圆直径大于所述芯轴夹持段的直径，所述堆料的下端圆直径大于所述套筒的直径；所述芯轴夹持段的第一端面与所述堆料的第一端面重合，且所述堆料的第二端面与所述套筒的第一端面重合，所述套筒的第二端面与所述垫片的第一端面重合，且所述垫片的第二端面与所述螺母的第一端面重合。

2.一种应用 权利要求1所述的铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置的修复方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、将已损坏杆体的杆体座孔加工为锥面孔；

S2、将已加工好的杆体水平置于所述固定块的夹持凹槽中，移动所述滑动块并施加预紧力将所述杆体加持在所述固定块与滑动块之间；

S3、将所述堆料安装于所述芯轴堆料段上，并通过所述套筒和紧固件对所述堆料固定，进而完成所述堆料的轴向定位；

S4、将所述芯轴夹持于机床上，并启动机床带动所述芯轴竖直移动，将所述堆料置于所述杆体的杆体座孔中，其中所述杆体座孔中锥面孔的锥角范围为3°至5°；

S5、启动机床，通过所述芯轴带动所述堆料转动，且同时所述芯轴向下做进给运动，待所述堆料的上下端面与所述杆体座孔的上下端面重合时，完成所述堆料与所述杆体座孔的焊接；

S6、对所述杆体座孔进行加工，使得所述杆体座孔的孔径等于关节轴承的外圈直径。

3.根据权利要求2所述的修复方法，其特征在于，所述杆体座孔中锥面孔的锥角等于所述堆料的锥角。

4.根据权利要求2所述的修复方法，其特征在于，所述堆料的厚度等于所述杆体座孔的深度。

说明书

铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于关节轴承技术领域，特别是涉及一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法。

背景技术

[0002] 高端杆端关节轴承多用于航空航天设备上，由杆体与向心关节轴承组成，铝合金制杆体的杆体座孔和轴承外圈是过盈配合，但在实际使用过程中，机器的振动和长期的磨
损使得杆端孔的孔径变大，杆端孔和轴承外圈出现间隙，这种间隙容易造成晃动，进而产生
更大的振动，严重影响到机器的稳定工作和设备的安全。在飞机制造的应用中，高端杆端关
节轴承需求量大，单架直升机上往往需要上百件，特别对于应用于飞机起落架的杆端关节
轴承，是重要的基础元件，其制造单价多在5000元以上，因此，其高效低成本的修复工作十
分必要。传统的修复方法一种是全部换新，即杆体与向心关节轴承都换新，对于整机维修的
费用高；另一种方法是通过增加中间衬垫套而修复杆体，将中间衬垫套上的V型槽翻边到两
侧，这方法配合效果较差，向心关节轴承与杆端孔之间的固定可靠性差。因此，为解决杆端
孔修复问题，需研发一种简便、可靠、高效、节约的工艺及装置。

发明内容

[0003] 针对以上情况，本发明提供了一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法，以解决杆端关节轴承在使用过程中存在的问题，并且能够简便、高效地修复孔径，
同时能够适配更多孔径的杆端关节轴承修复，可靠且节约成本。

[0004] 本发明采用的技术方案是，一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置，其包括固定块、滑动块和堆料夹具，所述固定块固定设于底座上，所述滑动块滑动设于所述
底座上，且所述固定块和滑动块的中间位置均设有夹持凹槽；所述堆料夹具包括芯轴、堆
料、套筒和紧固件，所述芯轴为阶梯式芯轴，所述芯轴自上而下依次分为芯轴夹持段、芯轴
堆料段和芯轴连接段，所述芯轴夹持段为端面呈圆形的柱体，且所述芯轴夹持段第一端的
两侧对称设有矩形平面，所述芯轴堆料段为端面呈正方形的柱体，所述堆料为锥形结构状，
所述堆料通过设于所述堆料中间部的方形通孔安装于所述芯轴堆料段上，且所述堆料的厚
度小于所述芯轴堆料段的长度，所述套筒设于所述堆料下方，且所述套筒通过所述紧固件
固定安装于所述芯轴连接段上。

[0005] 进一步地，所述紧固件包括垫片和螺母，所述垫片设于所述套筒下方，所述螺母设于所述垫片下方，且所述螺母与所述芯轴连接段螺旋连接。

[0006] 优选地，所述芯轴夹持段的第一端面与所述堆料的第一端面重合，且所述堆料的第二端面与所述套筒的第一端面重合，所述套筒的第二端面与所述垫片的第一端面重合，
且所述垫片的第二端面与所述螺母的第一端面重合。

[0007] 优选地，所述堆料的上端圆直径大于所述芯轴夹持段的直径，所述堆料的下端圆直径大于所述套筒的直径。

[0008] 本发明的另一方面，提供了一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置的修复方法，其包括以下步骤：

[0009] S1、将已损坏杆体的杆体座孔加工为锥面孔；

[0010] S2、将已加工好的杆体水平置于所述固定块的夹持凹槽中，移动所述滑动块并施加预紧力将所述杆体加持在所述固定块与滑动块之间；

[0011] S3、将所述堆料安装于所述芯轴堆料段上，并通过所述套筒和紧固件对所述堆料固定，进而完成所述堆料的轴向定位；

[0012] S4、将所述芯轴夹持与机床上，并启动机床带动所述芯轴竖直移动，将所述堆料置于所述杆体的杆体座孔中，其中所述杆体座孔中锥面孔的锥角范围为3°至5°；

[0013] S5、启动机床，通过所述芯轴带动所述堆料转动，且同时所述芯轴向下做进给运动，待所述堆料的上下端面与所述杆体座孔的上下端面重合时，完成所述堆料与所述杆体
座孔的焊接；

[0014] S6、对所述杆体座孔进行加工，使得所述杆体座孔的孔径等于关节轴承的外圈直径。

[0015] 优选地，所述杆体座孔中锥面孔的锥角等于所述堆料的锥角。

[0016] 优选地，所述堆料的厚度等于所述杆体座孔的深度。

[0017] 本发明的特点和有益效果是：

[0018] 1、本发明提供的铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法，采用摩擦焊接工艺，堆料与杆体座孔之间的焊接接面质量高而且稳定，同时合格率高，接面强度超过
母材。

[0019] 2、本发明提供的铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法，由于利用焊接表面间的相互摩擦作为热源，使得整个焊接表面同时被加热，焊接时间极短，热影响区
小，可以避免裂纹、气孔、夹渣等常见的缺陷，在修复后可得到均匀一致的接面质量，连接可
靠。

[0020] 3、本发明提供的铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法，可以重复修理损坏的杆体座孔，实现了杆体的多次利用，极大的降低了使用成本，同时可通过调节固
定块与滑动块之间的距离，来实现对不同大小的杆体进行固定。

[0021] 4、本发明提供的铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法，还可以适用于其它大型铝合金构件孔的修复，具有结构简单、实用性强、适用范围广等优点。

附图说明

[0022] 图1是本发明铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置的整体结构示意图；

[0023] 图2是本发明铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置的分解示意图；

[0024] 图3是本发明的芯轴主视图；

[0025] 图4是本发明的堆料结构示意图；

[0026] 图5是本发明的堆料夹具剖视图；

[0027] 图6是本发明的杆体座孔修复方法流程图；

[0028] 图7a‑7d分别是本发明工艺流程示意图。

[0029] 主要附图标记：

[0030] 固定块1；滑动块2；堆料夹具3；芯轴31；芯轴夹持段D1；矩形平面D11；芯轴堆料段D2；芯轴连接段D3；堆料32；方形通孔321；套筒33；紧固件34；垫片341；螺母342；底座4；杆体
5；杆体座孔52。

具体实施方式

[0031] 为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

[0032] 本发明提供一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置，如图1所示，其包括固定块1、滑动块2和堆料夹具3，固定块1固定设于底座4上，滑动块2滑动设于底座4上，且
固定块1和滑动块2的中间位置均设有夹持凹槽，用于夹持杆端关节轴承的杆体5。

[0033] 如图2～图4所示，堆料夹具3包括芯轴31、堆料32、套筒33和紧固件34，芯轴31为阶梯式芯轴，芯轴31自上而下依次分为芯轴夹持段D1、芯轴堆料段D2和芯轴连接段D3，芯轴夹
持段D1为端面呈圆形的柱体，且芯轴夹持段D1第一端的两侧对称设有矩形平面D11，以便于
夹持紧固螺母342。芯轴堆料段D2为端面呈正方形的柱体，堆料32为锥形结构状，堆料32通
过设于堆料32中间部的方形通孔321安装固定于芯轴堆料段D2上，且堆料32的厚度小于芯
轴堆料段D2的长度，套筒33设于堆料32下方，且套筒33通过紧固件34固定安装于芯轴连接
段D3上，以供堆料32轴向定位。

[0034] 如图5所示，紧固件34包括垫片341和螺母342，垫片341设于套筒33下方，螺母342设于垫片341下方，且螺母342与芯轴连接段D3螺旋连接。

[0035] 芯轴夹持段D1的第一端面与堆料32的第一端面重合，且堆料32的第二端面与套筒33的第一端面重合，套筒33的第二端面与垫片341的第一端面重合，且垫片341的第二端面
与螺母342的第一端面重合。

[0036] 堆料32的上端圆直径大于芯轴夹持段D1的直径，堆料32的下端圆直径大于套筒33的直径。

[0037] 本发明的另一方面，提供了一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复方法，如图6和图7所示，其包括以下步骤：

[0038] S1、将已损坏杆体5的杆体座孔52加工为锥面孔；

[0039] S2、将已加工好的杆体5水平置于固定块1的夹持凹槽中，移动滑动块2并施加预紧力F将杆体5加持在固定块1与滑动块2之间；

[0040] S3、将堆料32安装于芯轴堆料段D2上，并通过套筒33和紧固件34对堆料32固定，进而完成堆料32的轴向定位；

[0041] S4、将芯轴31夹持于机床上，并启动机床带动芯轴31竖直移动，将堆料32置于杆体5的杆体座孔52中；

[0042] S5、启动机床，通过芯轴31带动堆料32转动，且同时芯轴31向下做进给运动，待堆料32的上下端面与杆体座孔52的上下端面重合时，完成堆料32与杆体座孔52的焊接；

[0043] S6、对杆体座孔52进行加工，使得杆体座孔52的孔径等于关节轴承的外圈直径。

[0044] 杆体座孔52中锥面孔的锥角范围为3°至5°，为堆料32与杆体座孔52焊接提供一定的压力，摩擦力增大，使材料更快的进入热塑性状态便于焊接。

[0045] 杆体座孔52中锥面孔的锥角等于堆料32的锥角。

[0046] 堆料32的厚度等于杆体座孔52的深度。

[0047] 本发明的具体操作步骤如下：

[0048] 本发明的一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置，如图1所示，其包括固定块1、滑动块2和堆料夹具3，首先将固定块1固定设于底座4上，滑动块2滑动安装于底座
4上，堆料夹具3包括芯轴31、堆料32、套筒33和紧固件34，芯轴31自上而下依次分为芯轴夹
持段D1、芯轴堆料段D2和芯轴连接段D3，其次将堆料32安装于芯轴堆料段D2上，套筒33设于
堆料32下方，且套筒33通过垫片341和螺母342固定安装于芯轴连接段D3上。

[0049] 具体的，本发明提供了一种铝合金制杆端关节轴承杆体座孔孔径修复装置及方法，如图6和图7所示，具体包括以下步骤：

[0050] 其中，已损坏杆体5的杆体座孔52的柱面A，如图7a所示。

[0051] S1、将已损坏杆体5的杆体座孔52加工为锥面孔，锥面孔的锥角范围为3°至5°，且加工好的锥面B，如图7b所示；

[0052] S2、将已加工好的杆体5水平置于固定块1的夹持凹槽中，移动滑动块2并施加预紧力F将杆体5加持在固定块1与滑动块2之间，保持加工过程中杆体5始终处于固定状态；

[0053] S3、将堆料32安装于芯轴堆料段D2上，并通过套筒33和紧固件34对堆料32固定，进而完成堆料32的轴向定位；

[0054] S4、将芯轴31夹持于机床上，并启动机床带动芯轴31竖直移动，将堆料32置于杆体5的杆体座孔52中；

[0055] S5、启动机床，通过芯轴31带动堆料32转动，堆料32与杆体座孔52之间由于摩擦生热使材料进入热塑性状态，且堆料32与杆体座孔52的焊接界面C，如图7c所示，且同时芯轴
31向下做进给运动，待堆料32的上下端面与杆体座孔的上下端面重合时，完成堆料32与杆
体座孔52的焊接；

[0056] S6、对杆体座孔52进行加工，加工后杆体座孔52的柱面D，如图7d所示，继而使得杆体座孔52的孔径等于关节轴承的外圈直径。

[0057] 本发明提供的一种杆端关节轴承杆头座孔孔径修复装置及其修复方法，采用摩擦焊接工艺，堆料32与杆体座孔52之间的焊接接面质量高而且稳定，同时合格率高，接面强度
超过母材，由于利用焊接表面间的相互摩擦作为热源，使得整个焊接表面同时被加热，焊接
时间极短，热影响区小，可以避免裂纹、气孔、夹渣等常见的缺陷，在修复后可得到均匀一致
的接面质量。与传统用的两种修复方法相比，连接可靠，同时可以重复修理损坏的杆体座
孔，实现了杆体的多次利用，极大的降低了使用成本，还可通过调节固定块1与滑动块2之间
的距离，来实现对不同大小的杆体5进行固定，具有结构简单、实用性强、适用范围广等优
点。

[0058] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案
做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。