汽車轉(zhuǎn)向器偏心蓋類零件加工工藝優(yōu)化

戴雄，姜維

湖北三環(huán)汽車方向機(jī)有限公司 湖北咸寧 437000

1 序言

隨著工業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率的不斷提升，在汽車工業(yè)中要加工的偏心蓋類零件也不斷增多，數(shù)控車床已成為偏心蓋類零件加工的首選機(jī)床。舊的加工工藝加工效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定，為提升偏心蓋類零件的加工效率、產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低操作人員勞動強(qiáng)度，必須改變傳統(tǒng)加工工藝，并配備與其相適應(yīng)的高精度自動化的工裝，這也是機(jī)械加工業(yè)中至關(guān)重要的一環(huán)。

汽車轉(zhuǎn)向器總成中采用了很多偏心蓋類零件，大部分偏心蓋類零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。為了提高結(jié)構(gòu)的緊湊性，內(nèi)孔與外圓都設(shè)計有一定的偏心量，公差要求一般為±0.025mm。目前普遍采用數(shù)控車床分工序加工外圓和內(nèi)孔。由于舊的加工工藝定位誤差較大，在批量生產(chǎn)時很難保證公差為±0.025mm的設(shè)計要求。

圖1 偏心蓋類零件結(jié)構(gòu)示意

2 偏心蓋加工工藝

偏心蓋舊加工工藝路線為：粗車、精車外圓→鉆安裝孔→锪安裝孔凸臺→粗車、精車內(nèi)孔→鉆攻尾孔→終檢。批量生產(chǎn)時此工藝加工外圓、內(nèi)孔需要采用兩套工裝，分別在兩臺數(shù)控車床上加工。由于工件存在二次裝夾，重復(fù)定位產(chǎn)生累積誤差，所以零件偏心精度不能達(dá)到較高的設(shè)計要求。要想提高加工精度，適應(yīng)不斷提升的質(zhì)量要求，就必須減少累積誤差。

新工藝設(shè)計為：鉆安裝孔→锪安裝孔凸臺→粗車、精車外圓、內(nèi)孔→鉆攻尾孔→終檢。新工藝將粗車、精車外圓和內(nèi)孔兩道工序復(fù)合到一個工裝上，一次裝夾完成，減少重復(fù)定位產(chǎn)生的誤差，因此工藝優(yōu)化的關(guān)鍵是要設(shè)計制作兩套高精度自動化的偏心加工工裝。目前，汽車加工業(yè)內(nèi)也有采用旋轉(zhuǎn)夾具在數(shù)控車床上加工偏心的案例，但普遍采用手動旋轉(zhuǎn)夾具加工偏心的方法，精車外圓后需停機(jī)手動旋轉(zhuǎn)夾具調(diào)整偏心，加工效率低，不利于大批量、高精度的生產(chǎn)要求。

3 偏心蓋類工裝及加工方法

根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，設(shè)計制作了圖2所示的自旋轉(zhuǎn)偏心工裝，主要由16個零件組成。

圖2 自旋轉(zhuǎn)偏心工裝

加工方法如下：首先采用鉆攻中心加工偏心蓋零件的安裝孔和安裝孔凸臺，再采用一面兩銷定位，將零件裝夾在自旋轉(zhuǎn)偏心工裝夾具體7上，自旋轉(zhuǎn)偏心工裝安裝在數(shù)控車床主軸上。機(jī)床高壓油按圖2中箭頭所示通過B油路或C油路進(jìn)入機(jī)床配油器1，流過機(jī)床主軸2內(nèi)安裝的鋼油管3到達(dá)配油法蘭4，并通過過渡板5分配到旋轉(zhuǎn)液壓缸6中的兩個活塞內(nèi)，分別為活塞16和活塞13。液壓缸蓋14、孔用擋圈15對液壓缸外腔進(jìn)行密封，當(dāng)數(shù)控車床程序發(fā)出指令時，高壓油首先通過B油路進(jìn)油，同時C油路回油，推動活塞16向軸心方向移動，通過活塞16前端的斜面撥動回轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動45°。接著通過液壓站延時繼電器發(fā)出信號實(shí)現(xiàn)C油路進(jìn)油B油路回油，活塞16退回而活塞13向軸心方向移動，通過活塞13前端的斜面撥動回轉(zhuǎn)軸8再轉(zhuǎn)動45°，完成一個循環(huán)，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動90°。當(dāng)機(jī)床程序再次發(fā)出指令后，回轉(zhuǎn)軸8帶動夾具體7完成偏心夾具的180°轉(zhuǎn)位，并同時由活塞13前端的斜面作用對偏心蓋零件進(jìn)行鎖緊。回轉(zhuǎn)軸8由角接觸球軸承9和10、平面滾針軸承11、鎖母12對其進(jìn)行定位，有效保證了回轉(zhuǎn)軸8的回轉(zhuǎn)精度和承載能力，從而實(shí)現(xiàn)采用自旋轉(zhuǎn)偏心工裝加工零件偏心內(nèi)孔的功能。整個過程只需一次裝夾，結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，定心精度高，且無需停機(jī)就可通過機(jī)床程序?qū)崿F(xiàn)自動旋轉(zhuǎn)，加工效率高，可滿足高精度偏心加工要求。

4 新工藝經(jīng)濟(jì)性分析

新加工工藝通過應(yīng)用自動化高精度的工裝，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的明顯提升。加工零件的偏心量公差值由原來的只能保證±0.025m m提升到±0.015mm。

舊加工工藝采用4臺機(jī)床，新工藝采用的機(jī)床也是4臺，但生產(chǎn)節(jié)拍明顯提高。原加工工藝的生產(chǎn)瓶頸在粗車、精車內(nèi)孔工序，用時248s。通過工藝優(yōu)化，將粗車、精車外圓和內(nèi)孔兩道工序進(jìn)行了復(fù)合，采用2臺機(jī)床加工均衡了瓶頸工序，同時減少了一次裝夾輔助時間，單件加工時間只需要152s。

按 月 產(chǎn)3萬 件、每 班8 h、兩 班 制 生 產(chǎn)計算：舊加工工藝1條生產(chǎn)線每月加工量＝8×3600÷248×2×28件＝6503件，新加工工藝1條生產(chǎn)線每月加工量＝8×3600÷152×2×28件＝10610件。

按完成當(dāng)月生產(chǎn)任務(wù)計算，舊加工工藝要投入5條生產(chǎn)線進(jìn)行加工，而新加工工藝只需要投入3條生產(chǎn)線就能保證產(chǎn)能。新加工工藝可少投入數(shù)控車床8臺，至少可節(jié)約設(shè)備投入160多萬元。工效提高了63%，同時也減少了操作人員二次裝夾的勞動強(qiáng)度。

5 結(jié)束語

通過自旋轉(zhuǎn)偏心工裝的設(shè)計應(yīng)用，為加工偏心蓋類零件創(chuàng)建了一條新的加工工藝路線，大大縮短了加工時間，提高了生產(chǎn)效率，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了勞動強(qiáng)度，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。