有关铸造汽车转向节加工工艺分析

马伟顺

摘要：转向节能够控制汽车行进路线，在确保汽车准确、安全行驶方面发挥着相当重要的作用。本文围绕铸造式汽车转向节加工工艺进行分析，首先概述了汽车转向节，然后分析了铸造式汽车转向节加工工艺，最后讨论了铸造式汽车转向节加工工艺技术方案，以期为业内人士提供有益参考。

关键词：铸造式;汽车转向节;加工工艺;汽车转向节概述

转向节是汽车的关键零部件之一，其加工质量不仅影响汽车的操作性、安全性和轮胎的使用寿命，同时也对整车装配生产率产生直接影响。转向节具有外形特殊、结构复杂、加工部位较多、精度要求高、空间位置要求严格、定位困难，且产量需求大等特点。最近十几年，数控技术的快速发展，使转向节自动加工的可能性有了很大的提高，其往往是在工件的一次装夹下完成多道工序的加工，因此可以减少工件装夹次数，消除工件的重复定位误差，以提高产品加工质量，降低不合格品数量。

1铸造汽车转向节原有加工步骤

采用工艺机加工，设备数量多，且由于使用三台普通卧式铣床分别铣三个面，并分别使用三台立钻铰三个锥孔，工件需多次重复定位，从而影响定位精度，锥孔位置度及其和铣削面的垂直度不易保证，过程能力较差;加工过程中易产生不合格品，加工质量不易保证，并且手工钻铰孔导致操作者劳动强度大，操作者产生抱怨，离职率高。然后此加工工艺中设备数量多，还存在着维护不便的现象。

转向节加工工艺主要有两种：①传统分散加工工艺。该工艺涉及20多道工序，不仅工作强度大，而且很难保证加工过程的稳定性以及加工精度，无法满足规模化生产的要求。②新型集中加工工艺。该工艺具有诸多优点，主要包括自动化程度高、精度理想以及工作强度低，其缺点是投资规模大。本文介绍了一种铸造式加工工艺，能够保证工件表面具有理想的光洁度以及平整度，加工部位可以预留1.5～3mm的加工余量，且适宜规模化生产，因而在当前的汽车转向加工中得以普遍应用。下面对铸造式汽车转向节加工工艺进行分析。

1.1尺寸公差要求

轴承座Φ，在位置上和轴承内止口Φ保持的距离;2个制动器安装孔的规格为Φ，在位置上和轴承内止口Φ保持58.2±0.15的距离，同时和零件水平中心线保持70±0.1的距离;2个减震器安裝孔2-Φ在位置上和轴承内止口保持116.6±0.2的距离，同时和零件水平中心线保持139.8±0.2的距离，角度精度控制为4°41′±10′，另外，2孔在位置上应达到60±0.1的标准;ABS孔角度精度控制为56°±10′[2]，在置上和零件中心保持的距离，。

1.2形位公差要求

对于减震器安装孔臂而言，其相对基准B、C而言，在垂直度以及平行度上应满足0.1mm公差要求;轴承座要求以基准A为中心确定一个已经给定部分的圆柱时，无论在哪一个测量平面内，径向圆跳动量均需控制在0.02mm之内;ABS安装孔在平面上应位于距离为公差值0.1mm且和基准A保持平行的2个平面之间，另外，平面度控制为0.02mm;轴承安装后要求后端槽所有正截面的同轴度为0.015。

1.3表面粗糙度要求

减震器安装孔臂的表面粗糙度、ABS安装孔平面的表面粗糙度、ABS安装孔的表面粗糙度以及外圆表面的表面粗糙度均需控制为Ra3.2;轴承座安装表面的粗糙度以及横向拉杆锥孔表面的粗糙度均需控制为Ra1.6。技术方案

2铸造汽车转向节工艺改进及改进过程中存在以下几个风险点：

2.1节拍问题

由于原工艺的7-12序为分散加工，节拍较快，现使用六台加工中心加工，相当于将7-12序合并，即将工序集中，工序集中后可能会导致整体节拍延长，严重的话会导致节拍无法满足后序安装整车;

2.2夹紧问题

原设备使用大缸径气缸及液压缸夹紧工件，其中偶有存在加工过程中工件颤动的现象，优化用的六台加工中心中自带的液压站压力不足，改进后存在工件夹紧力不足风险，若无法消除直接会影响后续的加工质量;

2.3其它序调整

重新布局后，需重新调整车间布局，其中磨床和热处理设备在移动时存在质量波动风险，若移动不当，直接会导致次两大工位无法及时调试完毕，进而造成车间停产，产生不可估量的后果;

2.4采用加工模拟分析

根据工艺改进后的加工部位及要求，通过数控程序进行模拟，从而核算出节拍，计算数据结果为优化后的节拍满足优化前的节拍，节拍问题解决;

2.5受力分析

通过优化后加工部位及效率要求，使用模拟加工程序中的转速、进给以及切削量等核算加工受力，通过对比油缸的夹紧油压和夹紧力，消除此隐患。

2.6方案规划

组织相关部门尤其是设备科对布局风险进行分析，制定出布局变化方案，并寻求高层领导支持，同样消除此风险。

3铸造工艺改进效果验证

通过工艺优化，优化后的产品质量明显，由于优化前，铣削质量、锥孔位置度以及锥孔与铣削面的垂直度都达到产品图的要求，且消除了人工铰孔，极大的降低了操作者的劳动强度，达到优化目的。对于汽车行驶而言，转向是一个不可或缺的动作。在转向操作中，驾驶员对转向盘施加作用力，形成一个适宜的转向力矩，并依此影响如下部件“转向轴→转向传动轴→转向器→转向摇臂→转向直拉杆→转向节→转向节臂→轮毂，最终实现使车轮偏转的效果。由此可见，转向节应具备如下构造要求：①支撑轮毂。②具备转向功能。③为制动器留置适宜的ABS传感器布置空间。④同转向节柱等零件有机相连。转向节结构相当复杂，需要处理好受力不均的问题，因而对精度有着相当高的要求。铸造式汽车转向节加工工艺

3.1粗定位基准的选择

汽车转向节零件属于异型零件，由于空间臂较多，再加上有着集约化量产的需求，传统的单件小批量划线找正的生产制造模式很难满足粗基准的加工要求，另外，汽车转向节多处孔和面位于距离中心孔位比较远的侧臂上，一旦粗基准定位偏差较大，就会造成零件批量报废。所以，建议采用空间3点的平面定位法，3点集中在同一铸造型箱中，因而能够减小铸造过程中必然存在的合箱误差。同时采用2个呈垂直关系弯臂的可调夹紧装置以满足中心可调定位的效果，除此之外，异型定位压板其两侧挡板也能够发挥辅助调整定位的作用。

3.2加工工艺规程编制

参考转向节零件所要求的加工质量标准以及实际加工用的机床类型，编制加工工艺规程如下：①车削加工φ70、φ62内孔和有关沟槽，保证φ62部位尺寸公差标准，直到IT7铣削开档规格为140的两短臂平面，对该处的φ12.2孔进行钻铰，使之达到H7。②借助φ70H7孔、φ12.2H7孔以及轴承档内止口进行定位，采用一面两销的科学定位方式，对整个外臂平面和小凸台顶面进行铣削，所有卧铣头全部采用硬质合金双面刃铣刀（2把）以及具有可微调功能的隔套进行双面同时加工，并确保21.8以及17.52处厚度符合标准。③厚度为18.7处、角度为3°53′的短弯臂通过悬臂刀杆加装三面刃对内壁进行铣削，同时采用端面铣刀对外壁进行铣削，从而尽量规避该部位刀杆以及双刀受力复杂的负面影响。4）利用φ70H7孔、φ12.2H7孔以及轴承档内止口进行定位，钻削所有底孔，同时做好有关扩孔、攻丝以及锥孔精铰工作，锥孔操作时应准确控制轴向深度，保证精铰余量足够均匀且控制在0.050um之内，从而保证锥孔具有理想的表面质量以及规格稳定性[3]。

4结果验证及结论

通过对差压铸造模拟仿真，获得了浇注过程中温度场、流场和浇注各分阶段时间及凝固过程，预测出了两处潜在的缩孔缺陷，针对模拟结果进行分析后发现，造成缺陷的主要原因在于铸件凝固过程中补缩通道窄，补缩不及时导致出现缩孔。对产品结构进行优化，增加铸件壁厚，增大补缩通道，再次进行铸造过程模拟，发现缺陷得到改善。

利用模拟得到的初版工艺参数，并在产品试制过程中逐渐进行完善，对生产的铸件进行X光探伤分析，结果显示铸件内部质量良好，未出现大量的缩孔、缩松及其他缺陷，此次对产品结构的优化得到了显著的效果，提高了产品质量，从而使降低了车辆在行驶过程中由于外力冲击引起的交通事故，大大提高了车辆的安全性和舒适性。

5结束语

汽车转向节产品，在工艺安排和加工操作上，都不难。但是，工件在数控车床、立式钻床、镗铣加工中心上的安装难，为此，我们设计了三套夹具，即一套数控车削夹具，两套钻床及加工中心夹具。再配制科学合理的加工工艺，保证了产品的加工精度，提高了劳动生产率，减轻工人劳动强度，降低对工人技术等级的要求，使生产顺利进行。

参考文献：

[1]李环宇.汽车转向节锻造方式对加工工艺性的影响[J].金属加工（热加工），2013，07：50-52.

[2]吴红飛.汽车转向节加工的关键技术研究[J].科技创新与应用，2013，27：58-59.

[3]王华东，孟忠良，葛帅.重型汽车转向节臂加工工艺[J].现代零部件，2012，11：54-55.