淺談汽車轉向節臂加工工藝設計

姚志剛，王敏

（1.中國重汽集團濟南橋箱有限公司；2.山東萬斯達集團有限公司，山東 濟南 250000）

在汽車轉向系統當中，汽車轉向節臂的作用不可忽視。在駕駛汽車的過程中，需要不斷地更改駕駛方向。一般情況下，在車輛進行轉向時，駕駛員要給轉向盤施放轉向力矩，此力矩在轉向軸、傳動軸變大以后，能夠傳送進轉向搖臂，然后再利用轉向直拉桿傳送到轉向節，最后在傳送進輪轂，這樣車輪就會發生偏轉。

1 轉向節臂的作用

機械轉向系統主要是通過司機的體力來當做轉向能源，主要的構成部分有三種，分別是轉向操縱機構、轉向其以及轉向傳動機。而轉向節臂的兩側依次會和轉向直拉桿以及輪轂進行銜接。

在汽車改變方向時，司機給轉向盤施放的轉向力會在轉向軸、轉向萬向節、轉向傳動軸中通過轉向器增大后的力矩傳送進轉向搖臂，然后，再通過轉向直拉桿傳送到穩固在左向節中的轉向節臂，這樣左轉向節與其所承載的左轉向輪就會發生偏移。利用轉向梯形，讓右轉向節和其所承載的右轉往輪隨之同向偏轉相應角度。

通過以上內容能夠了解到，轉向節臂的結構，不但能夠將直拉桿與輪轂進行銜接，同時還能夠起到轉向的作用。

對汽車轉向節臂的結構形態并沒有統一的要求，型號、用途不一樣，那么汽車轉向臂通常也會具有不同之處。比如，轎車和重型汽車之間就存在明顯的區別。因為轎車在轉向過程中，和重型汽車相比，其力矩很小，因此，它的轉向節臂承載的力也會很小，所以轎車的轉向節臂尺寸、重量都不會超過重型汽車。轉向節臂屬于鑄件，在結構上與傳統的叉架類類似，都是由鑄造圓角、凸臺、凹坑等組成。

2 結構特點

轉向臂是叉架類零件的重要組成部分。其主要應用在彎曲的結構聯接零件的工作和安裝部分，叉架類零件屬于鑄件，結構形式以凸臺、凹坑為主。和軸套類零件進行比較能夠發現，各種叉架類零件在結構、形狀等方面都存在一定的差異性。通過零件在機器里的作用可以看出，叉架類零件存在各種形態結構，不過很多叉架類零件的重要部分均是由工作、固定和連接這三個部分所構成。

3 結構工藝性特點

金屬切削加工工藝能否具有合理性，轉向節臂的結構會起到決定性的作用。而除此之外，還要掌握如下的要求：

（1）轉向節臂大端面與小端面、轉向節臂大端面與轉向節臂小端面的銜接形式。

（2）因為該轉向節臂要超過210mm 長，所以最好采用臥式銑床來銑大小端面。由于轉向臂具有一定的長度，所以在采用立式銑床時，夾具要擁有充足的上下空間。

（3）轉向節臂大小端面的偏轉度能夠達到5°，所以在銑小端面的過程中，最好采用具備5°的專業夾具。

（4）通常會使用40Cr 來當做重型汽車轉向節臂的材料。其具有較強的抗腐蝕性，由合金結構鋼所構成，此材料通常會被使用到對主要零件的加工中。

4 主要技術要求

（1）大端面的平面度是0.1mm，表面粗糙度值Ra=3.2μm。

（2）螺栓孔Φ18H13 的精度，也就是尺寸公差等級IT13，上偏差0.27mm，下偏差為0mm。

（3）小端面錐孔26H9 的精度，也就是尺寸公差等級IT9，上偏差為0.052mm，下偏差為0mm。

5 表面加工法

通常，零件的加工面主要由螺栓孔、端面等所構成，材料為40Cr-GB3077。而加工的方式為：

（1）銑大端面。主要是利用臥式銑床來進行。由于毛坯尺寸長度超過310mm，因此，使用臥式銑床可以降低定位誤差。銑端面通常是根據螺栓孔端面來進行定位。在此過程中，要確保平面度保持在0.1mm，表面粗糙度要控制在Ra=3.2μm。

（2）螺栓孔Φ18+0.27mm。把工件放入夾具里，然后，利用大端面和另外一端的螺栓孔端面來進行定位，并要夾穩。鉆Φ18+0.27 的孔，使用鉆柄麻花鉆，以保證能夠滿足精度以及讓兩孔中心線尺寸能夠達到112+0.06mm。

（3）銑小端面兩端端面。在給大端面和兩螺栓孔進行定位時，最好采用5°傾角的專業夾具來夾緊，同時還要確保兩端面的尺寸間距要控制在30+0.06mm。

（4）錐孔。使用大端面與螺栓孔進行定位，并要夾緊。同時要確保錐孔錐度的比例能夠控制在1:10，大孔處26+0.052mm，粗糙度要控制在Ra=3.2μm。總結起來，具體的表面加工方法為：如果是大端面，表面粗糙度就為3.2R/μm，加工方法為精銑；如果是螺栓孔端面，表面粗糙度就為3.2R/μm，加工方法為精銑；如果是螺栓孔Φ18H13，表面粗糙度就為12,5R/μm，加工方法為鉆-擴；如果是小端面兩側面，表面粗糙度就為12.5R/μm；加工方法為粗銑；如果是錐孔，表面粗糙度就為3.2R/μm，鉆孔方法為鉆-鉸。

6 加工工序方案

如果對零件進行大批量生產，那么在給轉向臂進行加工時，則最好使用臥式銑床。而且此過程中，要遵照先主后次的理念，加工方法為：

（1）對兩螺栓孔端面進行定位，銑大端面；（2）對兩端面進行定位，銑螺栓孔端面；（3）對兩螺栓孔端面進行定位，鉆擴螺栓孔。

7 工藝方法

（1）對于設備的需求。要能夠滿足高質量的要求，并要確保設備能夠安全運行。同時，設備還要能夠實現低速轉矩、高精準加工，而且還要在加工的過程中確保具有大功率以及充足的剛性。而在對鑄件進行加工的過程中，主軸功率要超過28kW，在轉速上則要超過1000r/min。最好創建雙交換數控旋轉工作臺，這樣就能夠清除上下件給節拍所造成的影響，從而便能夠提升設備的使用率、節省加工節拍時間；要在雙交換工作臺中增設旋轉軸，以達到全方位轉位的效果，同時回轉定位精度不要大于5″，這樣就能夠實現多空間方位加工。從設備的角度來講，若想實現高效率運轉，不只是要限制在單軸加工方面，采用多主軸設備已經成為了提升效率的主要方式。其指的是設備里存在2 ～4 根相同的主軸，在進行加工時要匹配相同數量的夾具，而如果是雙工作臺，夾具數量要達到主軸數量的兩倍。

（2）道具系統要求。道具系統要能夠滿足高轉速的要求，一般的BT 刀柄由于其結構的關系，所以并不符合高速運轉中的機床主軸精度，而在加工鑄鐵鑄件的過程中，最好使用大于HSK80 型號的熱脹刀柄。若想提升汽車轉向節臂加工的效率，則要重視對于復合道具的應用。在進行大批量生產的時候，要認真研究產品的實際情況，在有效的范圍內使道具進行復合，這樣就可以降低刀具的使用量，同時還能夠減短走刀的路徑。雙盤銑刀主要的作用在于能夠一同銑削其中一個厚度的兩側，并可以對多個孔尺寸一起來進行刮銑。對刀具系統要進行刀具損傷檢測。而在進行檢測期間，要做好轉矩監控，主要是利用檢查出來的空負荷加工和平時加工期間的轉矩所形成的數據差異，來監管刀具的損傷狀況。

（3）夾具設計。在進行工藝設計過程中，夾具是非常重要的組成部分，設計效果會很大程度地決定產品的質量，因此一定要得到高度的重視。在對夾具進行設計時，關鍵還在于如何確立定位點。在對毛坯進行鑄造時，因為我國的制造技術有限，無法確保產品的一致性，所以在確立定位點的過程中，要掌握各個位置的情況，盡可能地選在鑄鍛工藝能夠符合位置尺寸要求的部位。此外，工件能否得到緊固，會決定加工過程中會不會發生變形的情況，所以在加工期間要確立加緊點和夾緊力。若想能夠合理地控制工件夾緊變形的程度，那么就要讓夾緊力和支撐力處在相同的直線中，防止發生夾緊力矩。而要想確保工件加工具有穩固性，那么就要對懸伸部位需不需要加大輔助支撐來做切削力檢測，防止在加工期間因為支撐力度不夠而發生振動，從而降低加工的效果。而在進行精加工期間，因為切削力不大，所以能夠調試液壓系統來降低夾緊力，這樣一來，就會控制好夾緊變形的情況，從而提升產品的加工精度。

8 結語

我們主要是研究了轉向節臂的作用和在具體的使用情況。在工作期間，要設計毛坯圖以及零件圖等，同時還要研究工藝特點，這樣就能夠確立加工工序。此外，還要根據實際的生產情況，來確立加工余量和公差，從而就能夠對轉向節臂進行合理的設計，這樣一來，便會在實際工作中獲得滿意的效果。