淺談汽車轉向器螺桿工藝分析與凸臺銑削工裝夾具設計

陳強，劉晶晶，何超

（江蘇農牧科技職業學院，江蘇 泰州 225300）

就汽車轉向器本身的使用功能和情況來看，汽車轉向器在汽車轉向系統中的本質應用屬于一種減速傳動裝置，其包括齒輪齒條式、循環球式、螺桿曲柄指銷式、動力轉向器等多種類型。而在上述汽車轉向器類型的構造中，螺桿均屬于汽車轉向器一項非常重要的構成元件，其能夠承受汽車轉向器不同的彎矩，并具備傳遞較大彎矩的功能。也正因此，螺桿在汽車轉向器中的組件應用，對螺桿本身的尺寸、形狀、位置等均有較高的精度要求，相關設計人員必須充分考慮螺桿在汽車轉向器中的實際應用需求和實際應用情況，不斷優化汽車轉向器螺桿的設計工藝，確保汽車轉向器螺桿的設計質量和使用質量能夠滿足汽車轉向系統的使用需求。基于此，本文將以汽車轉向器螺桿為對象，針對汽車轉向器螺桿的加工工藝進行全面分析，同時，以UG 軟件為基礎針對螺桿凸臺銑削工裝夾具的設計進行分析總結。

1 汽車轉向器螺桿的工藝分析

本文以某項汽車轉向器螺桿為對象，對其零件工藝進行全面分析。其材料型號為20CrMnT，生產批量為大批量生產年量5 萬件左右。具體如圖1、圖2 所示，

圖1 螺桿二維及三維圖

圖2 螺桿凸臺

技術要求包括以下內容：

（1）熱處理要求：汽車轉向器螺桿必須經過滲碳淬火層深0.8 ～1.2、磨后層深0.6 ～1.0、表面硬度HRC58 ～63、心部硬度HRC30 ～40。

（2）汽車轉向器螺桿零件需要接受磁性探傷檢查，嚴禁出現裂紋缺陷，探傷檢查后接受退磁處理。

（3）汽車轉向器螺桿需要以M 點為中心，檢查其兩側螺紋有效圈數量不得低于3.8、兩端退刀不超過0.25 圈。

（4）汽車轉向器螺桿要清除尖角毛刺，以確保其表面平整性。

針對上述要求，本文分析汽車轉向器螺桿的零件加工工藝包括以下內容：

內孔、槽：相關人員需要遵循《簡明公差標準應用手冊》中的相關要求，設計汽車轉向器螺桿精度為IT6，經過粗車、半精車加工后接受切精處理。此外，汽車轉向器螺桿設計中內孔公差要求+0.01 ～+0.035mm、圓度0.003mm、同軸度0.004mm、與外圈跳動0.025mm、光潔度Ra0.4；

外圓、環槽：汽車轉向器螺桿設計要求為外圈公差-0.05 ～-0.07mm、圓柱度Φ0.015mm、光潔度Ra0.4、與兩端定位孔同軸度Φ0.025mm。同時，環槽與端面距離公差要求±0.05mm、兩端定位孔跳動0.01mm、圓度Φ0.005mm，需要接受半精車及精車加工；

油孔：汽車轉向器螺桿設計要求為A1 孔17°、A2孔50°、A3 孔90°，9 孔均布且孔與斷面距離公差要求±0.1mm、油孔口與孔內不得存在毛刺；

凸臺：汽車轉向器螺桿設計要求為高度公差要求±0.1mm、寬度公差要求＋0.05mm、油孔位置度±0.01mm、與外圓對稱度0.05mm、光潔度Ra3.2；

六槽：汽車轉向器螺桿設計要求為槽寬公差要求0.05mm、六槽與凸臺位置度0.1mm；

滾道：汽車轉向器螺桿設計要求為跨棒距離公差要求±0.019mm、相鄰4 個螺距累積誤差要≤0.015mm、滾道與兩端定位孔同軸度0.05mm。

2 汽車轉向器螺桿的零件定位方案與凸臺銑削工裝夾具設計

在汽車轉向器螺桿加工銑削的實踐過程中，為了更有效地提升元件的加工效率，提升汽車轉向器螺桿的加工精度、加工質量和加工效率，相關設計人員需要對汽車轉向器螺桿設計的夾具進行專門設計，以此滿足汽車轉向器螺桿設計的生產需求和性能需求。具體如圖2 所示，該夾具的設計內容中能夠將汽車轉向器螺桿加工過程中的位置放置于三面刃銑刀的中心地點，設計對重度＋0.05mm、被加工部分高度為6.5mm±0.10mm。此外，由于凸臺加工過程中尚未進行滾道加工，同時，銑滾道本身需要借助凸臺來完成定位，因此該道工序的加工精度將會對后續元件的加工效果產生非常重要的影響。因此，相關設計人員在汽車轉向器螺桿的凸臺加工過程中，必須要加強對該道工序的重視程度，確保汽車轉向器螺桿加工精度的同時盡可能地提升其生產效率。

2.1 零件定位方案設計

一般來說，確定多個孔位置的加工精度相較于確保平面元件的加工精度要求更高、實踐更難。因此，本次汽車轉向器螺桿的加工夾具設計中采用先面后槽的設計原則。首先，在定位面的設計過程中，設計人員必須要確保定位面選擇的合理性、科學性和實踐性、有效性，以此確保汽車轉向器螺桿的加工品質并提高其生產效率；其次，針對螺桿凸臺的應用設計，一般來說螺桿在與扭桿、輸入扭裝配結束后能夠對輸入扭的旋轉角度起到有效的限制作用，因此，凸臺加工過程中必須要保證輸入扭和螺桿的配合精度，以此確保轉閥的調試結果。也正因此，本次夾具設計中選擇實用彈簧夾夾緊的圓弧頂對三個自由度進行準確定位，而后使用定位銷對最后一個轉動自由度進行準確定位。需要注意的是，螺桿凸臺本身與閥套段的端面必須具備相應的垂直度，還要確保螺桿凸臺與油孔的位置能夠相互對應。因此，在凸臺加工設計的過程中，在螺桿進油孔、回油孔已經加工結束的情況下可以對后續撓六槽進行進油孔定位，結合螺桿凸臺與六槽的位置要求，通過相同定位基準有效地降低凸臺加工時可能出現的加工誤差。也正因此，本次夾具設計中針對銑凸臺的設計加工將選擇螺桿進油孔進行有效的定位。

2.2 工裝夾具體選擇

相關設計人員在夾具體的選擇過程中，必須要確保夾具體本身能夠具備較強的剛度、強度，同時還要確保夾具體能夠擁有較好的構造工藝，以此確保夾具體的使用能夠滿足夾具的施工生產需求。定位后一般應在夾具中夾緊工件，以免加工破壞工件，考慮到方便工件裝夾和拆卸，本次研究中選擇使用鑄造夾具體，充分發揮其抗壓能力好、防振動能力強的特性，以HT200 為材料將夾具體鑄造成型。因為壓緊螺母直徑比工件孔徑小，將螺母稍松，即可取下墊圈、取出工件。

2.3 工裝夾具設計

本次設計中夾具的設計內容包括夾具基座、工裝底板、支撐圓筒、前支撐板、側支撐板、彈簧夾基座、滾輪基座、滾輪、梯形夾緊塊、滾輪銷、氣缸、彈簧夾、工作定位銷、定位件、定位銷、螺栓等多項組成內容。相關設計人員必須充分考慮上述材料的經濟成本、質量性能等進行綜合優化的設計與加工，確保其能夠充分滿足夾具的設計要求和生產要求。

3 結語

綜上所述，本文針對汽車轉向器螺桿的加工工藝進行了分析，同時針對汽車轉向器螺桿加工過程中的夾具設計進行分析總結。汽車轉向器螺桿在加工過程中需要歷經多道加工工序，同時也要設計相應的夾具以提升汽車轉向器螺桿的生產精度和生產質量，滿足汽車轉向器螺桿的生產計劃需求。