汽车转向节加工的关键技术研究

汽车转向节加工的关键技术研究

作者：吴红飞

来源：《科技创新与应用》2013年第27期

摘要：分析了汽车转向节的一般技术要求，阐述了转向节的机械加工方法，探讨了数控技术以及专用液压夹具技术在转向节加工中的应用。

关键词：转向节；加工工艺；数控技术

1 汽车转向节的一般技术要求

图1为某一汽车左转向节的技术要求，右件与左件对称，本文以该类型特点转向节为代表，进行论述。通过技术分析，转向节有技术要求高，几何精度高，位置尺寸高，表面粗糙度要求高的特点。图示转向节材料为球铁类。转向节设计功能主要有连接轮毂单元车轮装置，上下方向连接减振器和球销装置，水平方向连接转向拉杆装置，承担着轮毂与车身的载荷，与制动盘连接起到制动作用，其设计功能和作用是非常重要的，故设计的要求也特别高，各种失效模式均需在开发阶段考虑到位。对生产制造的要求也较高。其产品主要技术要求如图1示。

（a）

（b）

（c）

图1 某汽车转向节零件图

（a）节臂锥孔、球销锥孔和制动器部位（b）轴承孔部位放大图以及挡泥板技术要求示意图（c）整体空间位置尺寸示意图

2 转向节的主要技术要求和先进的数控加工工艺方法

2.1 轴承孔直径，表面粗糙度Rz16，直径，

直径，采用数控车床工艺加工，刀具为通用内圆车刀，因尺寸精度较高，故需要采用粗精车的加工方式。

2.2 轴承挡部位直径？椎74±0.2，直径，该部位结构与轴承孔部位中间存在5.5mm台阶，上圆直径小，下圆直径大，车刀不能直接过度，其自上而下的切削轨迹不能完成下面大圆的加工，造成与圆φ74不能采用正面进刀加工，故该部位选择倒拉式车削方式，俗称“倒车”；刀具规格为通用内圆车刀。

2.3 卡簧槽部位位置尺寸，位置尺寸35.9±0.1，卡簧槽斜

角25°±2°，卡簧槽直径尺寸，卡簧槽直径尺寸，该部位结构为特殊结构，是非标设计，没有通用的刀具可以加工，因本身为旋转特性，故加工方式为车削加工，采用正车亦可实现，刀具为非标车刀，该刀具需要定制。

2.4 工艺搭子部位30±0.1，即图面为G基准，该面采用铣刀加工，考虑到该加工方向上有3个挡泥板螺纹孔M6-6H，故将2个加工要素合并加工，M6螺纹孔为传统钻加攻工艺，但螺纹孔上部位有直径？椎7的沉孔，为优化加工工艺，将钻螺纹底孔和锪沉孔一次加工成型，该钻头设计为非标结构，将底孔钻头和沉孔钻头二和为一，这样减少一次换刀时间，提高加工效率。

2.5 节臂锥孔直径尺寸，锥度1：5，表面粗糙度Rz16，锥孔加工精度要求高，可选择粗铰加精铰或锥孔镗床专机方式，都能够很好的保证尺寸精度和表面粗糙度。

2.6 制动器2个平行支脚，开挡尺寸，平面位置121.4±0.08，斜角40°±1°，垂直度0.05，平行度0.1，考虑到垂直度0.05的高要求，开挡和平面两个相互垂直的面必须一次加工成型，才能满足技术要求，斜角40°，故刀具选择设计成非标刀具，内侧面开挡部位采用立式铣刀加工，平面采用面铣刀加工。

2.7 减振器孔部位直径尺寸，表面粗糙度Rz20，大孔径，0.025的公差带，要求较高，加工方法选择粗精镗削方式，考虑到该部位有倒角，故将粗镗刀和倒角刀二和为一，定制非标的复合刀具。

2.8 螺纹孔M6表面的沉孔φ16.4±0.2，采用锪刀加工，锪刀规格为非标设计。

3 定位基准的选择、夹紧方式的选择及工艺分析

3.1 定位基准的选择

从产品结构看，轴承挡为规则的圆柱面，且加工精度高，若作为基准使用可以限制水平面上X和Y两个方向的移动，先完成轴承

孔（直径）的加工，在加工轴承孔的同时孔的大平面也被加工出来了，大平面可以限制X和Y方向的旋转以及Z方向的移动，是理想的定位基准，在旋转方向，图示工艺基准G是很好的基准，是设计基准，也是工艺基准。该工艺基准可以限制Z方向的旋转自由度，这样产品空间坐标系建立起来了。定位基准确定完毕。

3.2 夹紧方式的选择

第一道工序为毛坯面粗定位，其夹紧部位主要考虑在垂直面上的三个夹紧搭子面上，如图2示D、E、F三个面上，水平方向选择球销面内侧面为夹紧面。该工序在立式车床上加工，定位面在上面，夹紧面反而在下面，其夹紧方式选择手动夹紧。

第二道工序定位面为轴承孔台阶面和轴承孔，旋转方向为减振器侧面。夹紧位置为轴承孔一侧的毛坯面，采用液压结构实现自动装夹，如果3。

后续工序因定位方式一致，夹紧方式相同，夹紧位置同样为轴承孔一侧的毛坯面，采用液压结构自动装夹。主定位为轴承孔和大平面，旋转方向为G基准工艺搭子面。如附图4所示。

辅助夹紧方式也为液压机构，压紧点为G基准背面工艺搭子，辅助夹紧机构如附图。

3.3 工艺性分析

第一道工序内容车外圆、内孔、割槽；轴承孔及大平面加工采用车工艺，设备选择数控立式车床，然后，完成旋转方向工艺基准搭子面加工（面位置尺寸30），大平面限制三个自由度，轴承孔限制两个自由度，旋转搭子限制一个自由度，这样空间六个自由度全部完成。工艺搭子面及挡泥板螺纹孔加工采用立式加工中心。第二道工序内容铣制动钳φ40圆弧、铣钻攻挡泥板螺纹孔、铣一侧定位面，设备选择立式加工中心，同时后面至第十道介绍的加工工序均是采用立式加工中心；第三道工序内容铣减振器面、粗精镗减振器孔、倒角，定位方式以大平面定位，以轴承孔控制水平两个方向的移动，以工艺搭子面控制旋转方向，后续所有工序都是建立在该定位基准上进行讨论；第四道工序内容是铣制动钳支脚两平面，铣制动钳支脚两侧面，铣制动钳支脚处两倒角平面；第五道工序内容是铣节臂面、钻节臂底孔、锪沉孔、粗精铰锥孔；第六道工序内容是铣球销两面、钻球销底孔、锪沉孔、粗精铰锥孔；第七道工序内容是铣减振器锁紧孔处两平面、钻减振器外侧面底孔、锪平面、倒角、攻螺纹、钻锁紧孔；第八道工序内容是铣制动器平面、钻底孔、扩沉孔、攻螺纹；第九道工序内容是钻ABS螺纹底孔、锪平面、攻螺纹、钻ABS孔、倒角；第十道工序内容是割减振器槽。

通过以上的技术分析，阐述了汽车转向节的加工工艺，探讨了数控技术以及专用液压夹具技术在转向节加工中的应用，通过实际的应用可以在实践中总结宝贵经验，反馈到设计环节，充实和完善本文中的理论技术分析，持续改进。