有關鑄造汽車轉向節加工工藝分析

馬偉順

摘要：轉向節能夠控制汽車行進路線，在確保汽車準確、安全行駛方面發揮著相當重要的作用。本文圍繞鑄造式汽車轉向節加工工藝進行分析，首先概述了汽車轉向節，然后分析了鑄造式汽車轉向節加工工藝，最后討論了鑄造式汽車轉向節加工工藝技術方案，以期為業內人士提供有益參考。

關鍵詞：鑄造式;汽車轉向節;加工工藝;汽車轉向節概述

轉向節是汽車的關鍵零部件之一，其加工質量不僅影響汽車的操作性、安全性和輪胎的使用壽命，同時也對整車裝配生產率產生直接影響。轉向節具有外形特殊、結構復雜、加工部位較多、精度要求高、空間位置要求嚴格、定位困難，且產量需求大等特點。最近十幾年，數控技術的快速發展，使轉向節自動加工的可能性有了很大的提高，其往往是在工件的一次裝夾下完成多道工序的加工，因此可以減少工件裝夾次數，消除工件的重復定位誤差，以提高產品加工質量，降低不合格品數量。

1鑄造汽車轉向節原有加工步驟

采用工藝機加工，設備數量多，且由于使用三臺普通臥式銑床分別銑三個面，并分別使用三臺立鉆鉸三個錐孔，工件需多次重復定位，從而影響定位精度，錐孔位置度及其和銑削面的垂直度不易保證，過程能力較差;加工過程中易產生不合格品，加工質量不易保證，并且手工鉆鉸孔導致操作者勞動強度大，操作者產生抱怨，離職率高。然后此加工工藝中設備數量多，還存在著維護不便的現象。

轉向節加工工藝主要有兩種：①傳統分散加工工藝。該工藝涉及20多道工序，不僅工作強度大，而且很難保證加工過程的穩定性以及加工精度，無法滿足規模化生產的要求。②新型集中加工工藝。該工藝具有諸多優點，主要包括自動化程度高、精度理想以及工作強度低，其缺點是投資規模大。本文介紹了一種鑄造式加工工藝，能夠保證工件表面具有理想的光潔度以及平整度，加工部位可以預留1.5～3mm的加工余量，且適宜規?；a，因而在當前的汽車轉向加工中得以普遍應用。下面對鑄造式汽車轉向節加工工藝進行分析。

1.1尺寸公差要求

軸承座Φ，在位置上和軸承內止口Φ保持的距離;2個制動器安裝孔的規格為Φ，在位置上和軸承內止口Φ保持58.2±0.15的距離，同時和零件水平中心線保持70±0.1的距離;2個減震器安裝孔2-Φ在位置上和軸承內止口保持116.6±0.2的距離，同時和零件水平中心線保持139.8±0.2的距離，角度精度控制為4°41′±10′，另外，2孔在位置上應達到60±0.1的標準;ABS孔角度精度控制為56°±10′[2]，在置上和零件中心保持的距離，。

1.2形位公差要求

對于減震器安裝孔臂而言，其相對基準B、C而言，在垂直度以及平行度上應滿足0.1mm公差要求;軸承座要求以基準A為中心確定一個已經給定部分的圓柱時，無論在哪一個測量平面內，徑向圓跳動量均需控制在0.02mm之內;ABS安裝孔在平面上應位于距離為公差值0.1mm且和基準A保持平行的2個平面之間，另外，平面度控制為0.02mm;軸承安裝后要求后端槽所有正截面的同軸度為0.015。

1.3表面粗糙度要求

減震器安裝孔臂的表面粗糙度、ABS安裝孔平面的表面粗糙度、ABS安裝孔的表面粗糙度以及外圓表面的表面粗糙度均需控制為Ra3.2;軸承座安裝表面的粗糙度以及橫向拉桿錐孔表面的粗糙度均需控制為Ra1.6。技術方案

2鑄造汽車轉向節工藝改進及改進過程中存在以下幾個風險點：

2.1節拍問題

由于原工藝的7-12序為分散加工，節拍較快，現使用六臺加工中心加工，相當于將7-12序合并，即將工序集中，工序集中后可能會導致整體節拍延長，嚴重的話會導致節拍無法滿足后序安裝整車;

2.2夾緊問題

原設備使用大缸徑氣缸及液壓缸夾緊工件，其中偶有存在加工過程中工件顫動的現象，優化用的六臺加工中心中自帶的液壓站壓力不足，改進后存在工件夾緊力不足風險，若無法消除直接會影響后續的加工質量;

2.3其它序調整

重新布局后，需重新調整車間布局，其中磨床和熱處理設備在移動時存在質量波動風險，若移動不當，直接會導致次兩大工位無法及時調試完畢，進而造成車間停產，產生不可估量的后果;

2.4采用加工模擬分析

根據工藝改進后的加工部位及要求，通過數控程序進行模擬，從而核算出節拍，計算數據結果為優化后的節拍滿足優化前的節拍，節拍問題解決;

2.5受力分析

通過優化后加工部位及效率要求，使用模擬加工程序中的轉速、進給以及切削量等核算加工受力，通過對比油缸的夾緊油壓和夾緊力，消除此隱患。

2.6方案規劃

組織相關部門尤其是設備科對布局風險進行分析，制定出布局變化方案，并尋求高層領導支持，同樣消除此風險。

3鑄造工藝改進效果驗證

通過工藝優化，優化后的產品質量明顯，由于優化前，銑削質量、錐孔位置度以及錐孔與銑削面的垂直度都達到產品圖的要求，且消除了人工鉸孔，極大的降低了操作者的勞動強度，達到優化目的。對于汽車行駛而言，轉向是一個不可或缺的動作。在轉向操作中，駕駛員對轉向盤施加作用力，形成一個適宜的轉向力矩，并依此影響如下部件“轉向軸→轉向傳動軸→轉向器→轉向搖臂→轉向直拉桿→轉向節→轉向節臂→輪轂，最終實現使車輪偏轉的效果。由此可見，轉向節應具備如下構造要求：①支撐輪轂。②具備轉向功能。③為制動器留置適宜的ABS傳感器布置空間。④同轉向節柱等零件有機相連。轉向節結構相當復雜，需要處理好受力不均的問題，因而對精度有著相當高的要求。鑄造式汽車轉向節加工工藝

3.1粗定位基準的選擇

汽車轉向節零件屬于異型零件，由于空間臂較多，再加上有著集約化量產的需求，傳統的單件小批量劃線找正的生產制造模式很難滿足粗基準的加工要求，另外，汽車轉向節多處孔和面位于距離中心孔位比較遠的側臂上，一旦粗基準定位偏差較大，就會造成零件批量報廢。所以，建議采用空間3點的平面定位法，3點集中在同一鑄造型箱中，因而能夠減小鑄造過程中必然存在的合箱誤差。同時采用2個呈垂直關系彎臂的可調夾緊裝置以滿足中心可調定位的效果，除此之外，異型定位壓板其兩側擋板也能夠發揮輔助調整定位的作用。

3.2加工工藝規程編制

參考轉向節零件所要求的加工質量標準以及實際加工用的機床類型，編制加工工藝規程如下：①車削加工φ70、φ62內孔和有關溝槽，保證φ62部位尺寸公差標準，直到IT7銑削開檔規格為140的兩短臂平面，對該處的φ12.2孔進行鉆鉸，使之達到H7。②借助φ70H7孔、φ12.2H7孔以及軸承檔內止口進行定位，采用一面兩銷的科學定位方式，對整個外臂平面和小凸臺頂面進行銑削，所有臥銑頭全部采用硬質合金雙面刃銑刀（2把）以及具有可微調功能的隔套進行雙面同時加工，并確保21.8以及17.52處厚度符合標準。③厚度為18.7處、角度為3°53′的短彎臂通過懸臂刀桿加裝三面刃對內壁進行銑削，同時采用端面銑刀對外壁進行銑削，從而盡量規避該部位刀桿以及雙刀受力復雜的負面影響。4）利用φ70H7孔、φ12.2H7孔以及軸承檔內止口進行定位，鉆削所有底孔，同時做好有關擴孔、攻絲以及錐孔精鉸工作，錐孔操作時應準確控制軸向深度，保證精鉸余量足夠均勻且控制在0.050um之內，從而保證錐孔具有理想的表面質量以及規格穩定性[3]。

4結果驗證及結論

通過對差壓鑄造模擬仿真，獲得了澆注過程中溫度場、流場和澆注各分階段時間及凝固過程，預測出了兩處潛在的縮孔缺陷，針對模擬結果進行分析后發現，造成缺陷的主要原因在于鑄件凝固過程中補縮通道窄，補縮不及時導致出現縮孔。對產品結構進行優化，增加鑄件壁厚，增大補縮通道，再次進行鑄造過程模擬，發現缺陷得到改善。

利用模擬得到的初版工藝參數，并在產品試制過程中逐漸進行完善，對生產的鑄件進行X光探傷分析，結果顯示鑄件內部質量良好，未出現大量的縮孔、縮松及其他缺陷，此次對產品結構的優化得到了顯著的效果，提高了產品質量，從而使降低了車輛在行駛過程中由于外力沖擊引起的交通事故，大大提高了車輛的安全性和舒適性。

5結束語

汽車轉向節產品，在工藝安排和加工操作上，都不難。但是，工件在數控車床、立式鉆床、鏜銑加工中心上的安裝難，為此，我們設計了三套夾具，即一套數控車削夾具，兩套鉆床及加工中心夾具。再配制科學合理的加工工藝，保證了產品的加工精度，提高了勞動生產率，減輕工人勞動強度，降低對工人技術等級的要求，使生產順利進行。

參考文獻：

[1]李環宇.汽車轉向節鍛造方式對加工工藝性的影響[J].金屬加工（熱加工），2013，07：50-52.

[2]吳紅飛.汽車轉向節加工的關鍵技術研究[J].科技創新與應用，2013，27：58-59.

[3]王華東，孟忠良，葛帥.重型汽車轉向節臂加工工藝[J].現代零部件，2012，11：54-55.