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汽车转向节加工工艺设计


科技创新

汽车转向节加工工艺设计
郑 颖 襄阳汽车职业技术学院
【摘 要】转向节是汽车转向桥中的保安零件,通过它适时控制汽车行进中的路线,确保汽车准确无误安全运行。针对汽车转向节外形特殊、空间结构位置复杂、加 工部位较多、加工精度要求高、定位困难、生产批量大等加工特点,通过选定合理的粗加工定位基准,选择合适的加工工艺技术方案,使其能实现高

效高质量加工汽车转向节 零件,提高了经济效益。 【关键词】汽车转向节 机加工 工艺设计

汽车在行驶过程中,经常需要改变行驶方向(转向)。通常,当车 辆需要转向时, 驾驶员对转向盘施加一个转向力矩, 该力矩通过转向 轴、转向传动轴、输入转向器,经转向器放大后,该力矩传入转向摇臂, 再通过转向直拉杆传给转向节和转向节上的转向节臂,最后传入轮毂, 使车轮偏转。由此可以看出转向节的构造要求:有支撑轮毂的作用,有 转向功能。在转向节中还为制动器留下足够的布置A B S 传感器的空 间。并且转向节还要与转向节柱、横拉杆、减震器及制动钳等零件 相连,所以其结构十分复杂,且具有受力不均、精度高等特点。转向节 是紧凑型轿车转向系中的一个零件,其材料为球墨铸铁,毛坯采用铸造 工艺加工,表面光洁度较高,工件表面较平整,加工部位留有1.5-3mm不 等的加工余量。其结构见图1 。

的考虑以保证其能够高效高质量批量加工出该节零件。

2、加工工艺技术方案分析
2.1 粗定位基准的选择:转向节零件为空间臂较多的异型零件,生 产批量大,粗基准的加工不适宜采用划线找正的常规加工模式,而又由 于其多处孔、面远离中心孔位于侧臂上,如果粗基准定位有所偏差,将 直接导致零件加工报废。因此考虑如图2所示采用毛坯基准A1 ﹑ A2 ﹑ A3 ﹑ A4等部位定位,对应的S1、S2、S3、S4等处将工件夹紧。因所选 空间定位点处于同一铸造型箱中,故可减少铸造时不可避免的合箱误 差。零件夹紧定位装置为机床配套专用夹具附件。 2.2 加工工艺规程编制:根据转向节零件的加工质量要求及其所 使用的机床类型制定了如下的加工工艺规程: (1 )根据转向节结构特点及所需加工部位的空间位置要求, 同 时考虑毛坯特点,确定工艺方案为:采用毛坯基准部位定位,相对应的部 位将工件夹紧,加工出下序所需要的精基准φ82及一定位面,然后以此 为精基准采用四轴加工中心尽可能一次装夹完成后序的加工, 有效避 免了多次装夹造成的装夹定位误差。此间为提高效率还穿插了数控 车床的车削工序, 如φ9 4 外圆、3 0 °锥面及φ7 6 . 5 内孔、环槽的车 削。 (2 )本产品的加工难点是每个加工部位的孔与面以及相互关联 部位的位置度要求均较高,为满足产品性能要求,保证产品图要求的垂 直度 ﹑ 跳动度、同轴度等误差在要求范围之内,,我们拟定用四轴加工 中心尽可能一次加工成形,同时为降低成本,组装高精度的转盘及专用 工装, 实现转盘、工装与机床的互联动, 以满足产品的性能要求。 (3)具体工序如下:①加工中心及专用工装以毛坯基准将工件定 位夹紧,镗铣轴孔及端面,镗铣环槽及倒角, 工序内分粗加工与精铣面﹑ 精镗孔等精加工工步并行, 三坐标定期监测制造精度。②以上序加工 出的轴孔为精基准定位夹紧,车削轴孔另一端端面、内孔φ76.5±0.25 及30°锥面,倒角及环槽。同时为保证产品尺寸精度及表面粗糙度,工 序内同样分粗加工与精车面 ﹑ 精镗孔等精加工工步并行。③通过四 轴转盘旋转一次装夹完成后序加工, 足以满足产品性能要求。 (4)同时根据产品特点,采用山特维克可乐满公司的涂层硬质合 金刀具,设计专用镗刀与成形刀具加工,以保证产品尺寸精度及刀具耐 用度, 更好地满足产品性能要求。 (5)左右转向节的加工质量, 除现场过程控制, 专用量检具控制 外, 定期用三坐标测量仪进行检测, 以确保产品质量。 此工艺编程还考虑了实际加工条件能力, 可以很大程度的提高机 床的使用比例,在粗基准加工时采用在数控机床上一次装夹,采用镗孔 刀、外圆车刀、内孔槽刀进行加工。可以很好的保证其图纸加工要 求。

1、加工工艺特点分析
汽车转向节中存在大量的尺寸公差要求和形位公差要求, 且又其 因转向节的空间方位多,孔系之间的相互角度等位置要求多,其构成较 为复杂的空间尺寸链。其所要加工的转向节具体尺寸要求如下: 1.1 尺寸公差要求:轴承座、轴承内止口Φ76.5±0.25;两个制动 器安装孔¢12.25H13,距零件水平中心线距离为64±0.25,角度精度要 求为16±15',而且两孔之间的位置要求为82±0.1;ABS孔的位置要求 为距零件中心距离为, 角度精度要求为。 1.2 形位公差要求:减震器安装孔臂具有相对于基准B、C有垂直 度和平行度0.1mm公差要求;轴承座要求绕基准A选择一个给定部分的 圆柱时,在任一个测量平面内的径向圆跳动量均不大于0.02mm;ABS安 装孔的平面要求必须位于距离为公差值0.1mm且平行于基准A 的两个 平面之间、而且平面度要求为0.02mm;轴承安装后端槽要求任一正截 面的圆周必须位于半径差为公差值0.015mm 的两同心圆之间。 1.3 表面粗糙度要 求: 减震器安装孔臂、 A B S 安装孔的平面及 孔、外圆表面表面粗糙 度要求都为Ra3.2;轴承座 安装表面、横向拉杆锥 孔要求都为Ra1.6。该零 件还多处有1:8锥孔,1:8 接触面积在70%以上,表 面粗糙度为Ra1.6。 基于如上的众多加 工技术要求高, 设计的 专用夹具在粗基准选 图2 转向节定位夹紧图 择、定位方式、夹紧方 式都必须给以充分合理

3、结束语
本工艺方案适合形状不规则、批量大的汽车转向节异型零件加 工, 对于减轻操作者劳动强度, 提高工作时效和产品质量, 缩短工作周 期,具有重要的作用。同时,对于类似的异型零件加工夹具设计和工艺 规程的安排具有一定的指导性。实践证明, 该套工艺技术方案的安排 完全满足零件的高精度加工要求, 使用效果良好。 参考文献 [1]王先逵.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,2007. [2]徐鸿本.机床夹具设计[M].辽宁:辽宁科学技术出版社.2004. [3]华健.赛欧4200转向节的夹具设计[J].数控机床世界.2005,(02).

图1 转向节结构图

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2013. 3


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