关节轴承挤压槽设备制作方法及系统与相关技术
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本技术提供了关节轴承挤压槽制备方法及系统，该方法以带挤压槽关节轴承挤压成型后所需
挤压力与所获得密合度的组合值进行归一化后，取相同权值达到最小值为优化目标；该方
法，通过有限元方法计算出带挤压槽关节轴承的密合度与挤压力，通过正交试验矩阵得出组
合值的最优值，以确定该型号轴承挤压槽的形状尺寸。重复上述步骤，对同系列另一型号轴
承进行有限元计算，确定该型号轴承的挤压槽尺寸。通过对已获得的挤压槽尺寸进行曲线拟
合，可获得该系列轴承挤压槽拟合曲线，将待确定挤压槽尺寸的轴承代入拟合曲线，可获得
相应挤压槽尺寸。该方法可节省大量有限元仿真计算时间，具有结果可靠，工作效率高等优
点。
权利要求书
1.
一种关节轴承挤压槽制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1
：对关节轴承及挤压模具进行三维模型构建得到装配体，将装配体导入有限元软件；
步骤2
：构建带有不同挤压槽的外圈导入装配体中，将装配体导入有限元软件；
步骤3
：对所有装配体分别进行有限元分析，获得关节轴承的密合度及挤压力；利用正交试
验对不同挤压槽的参数进行评价，得到最终挤压槽参数；步骤4
：对同一系列的两个关节轴承的最终挤压槽参数进行一次函数曲线拟合，得到拟合曲
线：
步骤5
：根据得到的拟合曲线来确定同一系列中待制备关节轴承的挤压槽参数。
2.
根据权利要求1
所述的关节轴承挤压槽制备方法，其特征在于，还包括：步骤6
，对已确定
挤压槽参数的待制备关节轴承，通过有限元仿真进行验证，同时通过对挤压槽参数进行修
改，验证所确定的挤压槽参数的可靠性。
3.
根据权利要求1
所述的关节轴承挤压槽制备方法，其特征在于，所述步骤2
还包括：对于导
入有限元软件的装配体进行体积缩放。
4.
根据权利要求1
所述的关节轴承挤压槽制备方法，其特征在于，所述步骤3
还包括：
步骤3.1
：构建三维模型的材料参数，通过拉伸试验机拉伸试验获得有限元仿真计算参数；
步骤3.2
：对于三维零件模型分别进行网格划分，取前后两种关节轴承所受等效应力变化值
在预设范围以内的网格划分方式，作为最终网格划分质量的衡定标准；
其中，在有限元分析的前处理过程中，通过添加关键字的方式获得模具挤压关节轴承时所需
的挤压力；在后处理过程中，通过计算外圈坐标的变化，以计算密合度。
5.
根据权利要求4
所述的关节轴承挤压槽制备方法，其特征在于，所述进行一次函数曲线拟
合包括：分别利用关节轴承外圈壁厚与挤压槽槽深，关节轴承宽度与挤压槽槽宽进行一次函
数曲线拟合。
6.
一种关节轴承挤压槽制备系统，其特征在于，包括如下模块：
模块M1
：对关节轴承及挤压模具进行三维模型构建得到装配体，将装配体导入有限元软
件；模块M2
：构建带有不同挤压槽的外圈导入装配体中，将装配体导入有限元软件；
模块M3
：对所有装配体分别进行有限元分析，获得关节轴承的密合度及挤压力；利用正交
试验对不同挤压槽的参数进行评价，得到最终挤压槽参数；
模块M4
：对同一系列的两个关节轴承的最终挤压槽参数进行一次函数曲线拟合，得到拟合
曲线：
模块M5
：根据得到的拟合曲线来确定同一系列中待制备关节轴承的挤压槽参数。
7.
根据权利要求5
所述的关节轴承挤压槽制备系统，其特征在于，还包括：模块M6
，对已确
定挤压槽参数的待制备关节轴承，通过有限元仿真进行验证，同时通过对挤压槽参数进行修
改，验证所确定的挤压槽参数的可靠性。
8.
根据权利要求5
所述的关节轴承挤压槽制备系统，其特征在于，所述模块M2
还包括：对于
导入有限元软件的装配体进行体积缩放。
9.
根据权利要求5
所述的关节轴承挤压槽制备系统，其特征在于，所述模块M3
还包括：
模块M3.1
：构建三维模型的材料参数，通过拉伸试验机拉伸试验获得有限元仿真计算参
数；
模块M3.2
：对于三维零件模型分别进行网格划分，取前后两种关节轴承所受等效应力变化
值在预设范围以内的网格划分方式，作为最终网格划分质量的衡定标准；
其中，在有限元分析的前处理过程中，通过添加关键字的方式获得模具挤压关节轴承时所需
的挤压力；在后处理过程中，通过计算外圈坐标的变化，以计算密合度。
10.
根据权利要求4
所述的关节轴承挤压槽制备系统，其特征在于，所述进行一次函数曲线拟
合包括：分别利用关节轴承外圈壁厚与挤压槽槽深，关节轴承宽度与挤压槽槽宽进行一次函数曲线拟合。
技术说明书
关节轴承挤压槽制备方法及系统
技术领域
本技术涉及机械仿真CAE
领域，具体地，涉及一种关节轴承挤压槽制备方法及系统，尤其是
一种有限元仿真分析中的关节轴承挤压槽的优化设计方法。
背景技术
关节轴承是一种球面滑动轴承，其滑动接触表面是一个内球面和一个外球面，运动时可以在
任意角度旋转摆动。关节轴承因具有载荷能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑
好等特点，广泛应用于航空航天领域。对于大型号宽系列关节轴承而言，在挤压成型过程
中，往往由于挤压力过大，会对内圈造成损伤；同时由于外圈残余应力过大，对后续机加工
及热处理工艺造成极大影响。因此在大型号宽系列轴承挤压成型过程中，会对外圈加工挤压
槽，以减少挤压力，提高挤压成型质量。传统的如专利文献CN106583591B
所公开的一种关
节轴承翻边工具及翻边工艺，包括辊子，连接销钉，导向销，压紧螺钉，承力支座，保持
架，定位支撑座；所述辊子设置于保持架上；导向销设置于保持架上方中心位置，承力支座
设置在保持架下方；定位支撑座位于关节轴承下方；所述导向销与保持架，保持架与承力支
座均通过连接销钉连接；再通过压紧螺钉将连接销钉压紧在承力支座上；所述辊子与保持架
之间，导向销与承力支座之间，承力支座与保持架之间，连接销钉与导向销之间均为间隙配
合；其特征在于所述辊子设置为三个圆柱型辊子，且在每个辊子的外径上开出一环形槽，避
免使用时辊子干涉吊挂类零件。通过有限元软件，可对关节轴承挤压成型过程进行模拟计算，进而确定所需加工的挤压槽的
形状大小，但由于宽系列轴承型号众多，通过有限元仿真模拟，逐一进行计算，耗时耗力。
技术内容
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种关节轴承挤压槽制备方法及系统。
根据本技术提供的一种关节轴承挤压槽优化设计方法，包括如下步骤：
步骤1
：对关节轴承及挤压模具进行三维模型构建得到装配体，将装配体导入有限元软件；
步骤2
：构建带有不同挤压槽的外圈导入装配体中，将装配体导入有限元软件；
步骤3
：对所有装配体分别进行有限元分析，获得关节轴承的密合度及挤压力；利用正交试
验对不同挤压槽的参数进行评价，得到最终挤压槽参数；
步骤4
：对同一系列的两个关节轴承的最终挤压槽参数进行一次函数曲线拟合，得到拟合曲
线：
步骤5
：根据得到的拟合曲线来确定同一系列中待制备关节轴承的挤压槽参数。
优选地，还包括：步骤6
，对已确定挤压槽参数的待制备关节轴承，通过有限元仿真进行验
证，同时通过对挤压槽参数进行修改，验证所确定的挤压槽参数的可靠性。
优选地，所述步骤2
还包括：对于导入有限元软件的装配体进行体积缩放。
优选地，所述步骤3
还包括：
步骤3.1
：构建三维模型的材料参数，通过拉伸试验机拉伸试验获得有限元仿真计算参数；
步骤3.2
：对于三维零件模型分别进行网格划分，取前后两种关节轴承所受等效应力变化值在预设范围以内的网格划分方式，作为最终网格划分质量的衡定标准；
其中，在有限元分析的前处理过程中，通过添加关键字的方式获得模具挤压关节轴承时所需
的挤压力；在后处理过程中，通过计算外圈坐标的变化，以计算密合度。
优选地，所述进行一次函数曲线拟合包括：分别利用关节轴承外圈壁厚与挤压槽槽深，关节
轴承宽度与挤压槽槽宽进行一次函数曲线拟合。
根据本技术提供的一种关节轴承挤压槽制备系统，包括如下模块：
模块M1
：对关节轴承及挤压模具进行三维模型构建得到装配体，将装配体导入有限元软
件；
模块M2
：构建带有不同挤压槽的外圈导入装配体中，将装配体导入有限元软件；
模块M3
：对所有装配体分别进行有限元分析，获得关节轴承的密合度及挤压力；利用正交
试验对不同挤压槽的参数进行评价，得到最终挤压槽参数；
模块M4
：对同一系列的两个关节轴承的最终挤压槽参数进行一次函数曲线拟合，得到拟合
曲线：
模块M5
：根据得到的拟合曲线来确定同一系列中待制备关节轴承的挤压槽参数。
优选地，还包括：模块M6
，对已确定挤压槽参数的待制备关节轴承，通过有限元仿真进行
验证，同时通过对挤压槽参数进行修改，验证所确定的挤压槽参数的可靠性。
优选地，所述模块M2
还包括：对于导入有限元软件的装配体进行体积缩放。
优选地，所述模块M3
还包括：
模块M3.1
：构建三维模型的材料参数，通过拉伸试验机拉伸试验获得有限元仿真计算参数；
模块M3.2
：对于三维零件模型分别进行网格划分，取前后两种关节轴承所受等效应力变化
值在预设范围以内的网格划分方式，作为最终网格划分质量的衡定标准；
其中，在有限元分析的前处理过程中，通过添加关键字的方式获得模具挤压关节轴承时所需
的挤压力；在后处理过程中，通过计算外圈坐标的变化，以计算密合度。
优选地，所述进行一次函数曲线拟合包括：分别利用关节轴承外圈壁厚与挤压槽槽深，关节
轴承宽度与挤压槽槽宽进行一次函数曲线拟合。
与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：
1
、通过对同一系列的两个关节轴承的最终挤压槽参数进行一次函数曲线拟合，并根据得到
的拟合曲线来确定同一系列中待制备关节轴承的挤压槽参数，可极大节省有限元仿真所需的
计算时间，提高工作效率。也就是说，基于本技术可以仅对两个关节轴承进行有限元仿真模
拟，而不需要如传统技术中需要对每一个关节轴承逐一进行有限元仿真模拟，其中，每一个
关节轴承进行有限元仿真模拟计算机大约需要运行2
个月的时间进行计算，非常耗时。
2
、通过对已确定挤压槽参数的待制备关节轴承进行有限元仿真验证，能够极大的提高验证
结果的可靠性。进一步地，本技术通过实物验证，验证结果仍然是可靠的。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点
将会变得更明显：
图1
为宽系列关节轴承挤压槽优化设计方法流程图。
图2
为圆弧形挤压槽结构示意图。
