汽車轉向器偏心蓋類零件加工工藝優化

戴雄，姜維

湖北三環汽車方向機有限公司 湖北咸寧 437000

1 序言

隨著工業的發展、產品質量和加工效率的不斷提升，在汽車工業中要加工的偏心蓋類零件也不斷增多，數控車床已成為偏心蓋類零件加工的首選機床。舊的加工工藝加工效率低、加工質量不穩定，為提升偏心蓋類零件的加工效率、產品質量，同時降低操作人員勞動強度，必須改變傳統加工工藝，并配備與其相適應的高精度自動化的工裝，這也是機械加工業中至關重要的一環。

汽車轉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構如圖1所示。為了提高結構的緊湊性，內孔與外圓都設計有一定的偏心量，公差要求一般為±0.025mm。目前普遍采用數控車床分工序加工外圓和內孔。由于舊的加工工藝定位誤差較大，在批量生產時很難保證公差為±0.025mm的設計要求。

圖1 偏心蓋類零件結構示意

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、精車內孔→鉆攻尾孔→終檢。批量生產時此工藝加工外圓、內孔需要采用兩套工裝，分別在兩臺數控車床上加工。由于工件存在二次裝夾，重復定位產生累積誤差，所以零件偏心精度不能達到較高的設計要求。要想提高加工精度，適應不斷提升的質量要求，就必須減少累積誤差。

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

3 偏心蓋類工裝及加工方法

根據生產工藝需要，設計制作了圖2所示的自旋轉偏心工裝，主要由16個零件組成。

圖2 自旋轉偏心工裝

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偏心工裝夾具體7上，自旋轉偏心工裝安裝在數控車床主軸上。機床高壓油按圖2中箭頭所示通過B油路或C油路進入機床配油器1，流過機床主軸2內安裝的鋼油管3到達配油法蘭4，并通過過渡板5分配到旋轉液壓缸6中的兩個活塞內，分別為活塞16和活塞13。液壓缸蓋14、孔用擋圈15對液壓缸外腔進行密封，當數控車床程序發出指令時，高壓油首先通過B油路進油，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軸8轉動45°。接著通過液壓站延時繼電器發出信號實現C油路進油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軸8再轉動45°，完成一個循環，實現回轉軸8轉動90°。當機床程序再次發出指令后，回轉軸8帶動夾具體7完成偏心夾具的180°轉位，并同時由活塞13前端的斜面作用對偏心蓋零件進行鎖緊。回轉軸8由角接觸球軸承9和10、平面滾針軸承11、鎖母12對其進行定位，有效保證了回轉軸8的回轉精度和承載能力，從而實現采用自旋轉偏心工裝加工零件偏心內孔的功能。整個過程只需一次裝夾，結構緊湊，性能可靠，定心精度高，且無需停機就可通過機床程序實現自動旋轉，加工效率高，可滿足高精度偏心加工要求。

4 新工藝經濟性分析

新加工工藝通過應用自動化高精度的工裝，實現了產品質量的明顯提升。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臺機床，新工藝采用的機床也是4臺，但生產節拍明顯提高。原加工工藝的生產瓶頸在粗車、精車內孔工序，用時248s。通過工藝優化，將粗車、精車外圓和內孔兩道工序進行了復合，采用2臺機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3萬 件、每 班8 h、兩 班 制 生 產計算：舊加工工藝1條生產線每月加工量＝8×3600÷248×2×28件＝6503件，新加工工藝1條生產線每月加工量＝8×3600÷152×2×28件＝10610件。

按完成當月生產任務計算，舊加工工藝要投入5條生產線進行加工，而新加工工藝只需要投入3條生產線就能保證產能。新加工工藝可少投入數控車床8臺，至少可節約設備投入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度。

5 結束語

通過自旋轉偏心工裝的設計應用，為加工偏心蓋類零件創建了一條新的加工工藝路線，大大縮短了加工時間，提高了生產效率，提升了產品質量，降低了勞動強度，獲得了顯著的經濟效益。