汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的一個重要零件，是汽車前輪導(dǎo)向及承載部分的關(guān)鍵零件之一，它將方向盤轉(zhuǎn)動的角度值有效地傳遞到汽車前輪上，實時控制汽車行進(jìn)的方向，從而保證汽車安全、準(zhǔn)確無誤地運(yùn)行。其軸頸部與前輪相連；叉架部的主銷孔通過主銷與汽車前軸相連；叉架部還與轉(zhuǎn)向節(jié)臂相連，使汽車獲得正常的靈活轉(zhuǎn)向；此外，對于盤式轉(zhuǎn)向節(jié)，兩翼部及其上的孔，用于固定盤式制動器，為汽車提供制動力。轉(zhuǎn)向節(jié)的幾何形狀比較復(fù)雜，需要加工的幾何形體比較多，各幾何表面之間位置精度要求較高，其加工精度的高低直接影響到汽車運(yùn)行中的轉(zhuǎn)向精度和行駛平穩(wěn)性。

零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工藝分析

我司承接的一種中型商用車盤式轉(zhuǎn)向節(jié)(圖1），毛坯采用鍛件，調(diào)質(zhì)熱處理。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

圖1 轉(zhuǎn)向節(jié)模型文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

該轉(zhuǎn)向節(jié)是軸頸部、叉架部、兩翼部等結(jié)構(gòu)的空間組合。軸頸部分的結(jié)構(gòu)是由桿部、軸端螺紋以及與軸心線垂直的軸肩、過渡圓角和端面組成的回轉(zhuǎn)體；叉架部分是由上、下耳和凸緣面構(gòu)成的支架形體，上、下耳環(huán)內(nèi)加工有與軸頸具有一定角度的主銷孔，上、下耳環(huán)側(cè)面布置有緊固轉(zhuǎn)向節(jié)臂的螺紋孔，凸緣面布置有轉(zhuǎn)向限位螺釘孔和ABS 線束安裝孔；兩翼部上面布置有安裝盤式制動器的螺栓孔。轉(zhuǎn)向節(jié)由于其特殊的結(jié)構(gòu)特征，決定了其特殊、復(fù)雜、工序較多的加工工藝流程。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

經(jīng)過對產(chǎn)品圖(圖2）認(rèn)真分析后，認(rèn)為該零件的加工難點(diǎn)有以下幾個方面：文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

圖2 轉(zhuǎn)向節(jié)簡圖文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

⑴上耳環(huán)下側(cè)處中心孔的加工：上耳環(huán)內(nèi)端面與軸頸部加工所需的中心孔的距離很小，無法在毛坯狀下加工中心孔，必須先加工上耳環(huán)的內(nèi)端面，才能加工中心孔；此外在桿部加工時，若采用完整的頂尖，則頂尖將與上耳環(huán)干涉；文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

⑶主銷孔相對于桿部、法蘭端面的位置度φ0.3mm；文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

⑷兩翼部的6 個螺栓孔相對于桿部、法蘭端面、主銷孔的位置度φ0.3mm；文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411311.html

⑸此外，在樣件試制過程中發(fā)現(xiàn)，由于叉架部位的法蘭、兩翼部的厚度均較薄，鍛件熱處理后叉架部和兩翼部變形量大，加工余量不穩(wěn)定；個別變形量大的鍛件，翼部的變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其端面的加工余量，造成工件報廢。

這些難點(diǎn)也是工藝設(shè)計時需要重點(diǎn)考慮的地方。

工藝方案的制定

工序劃分

根據(jù)該產(chǎn)品特點(diǎn)，本著工序集中、粗精加工分開，粗加工、半精加工在前，精加工在后的原則，對工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，打破常規(guī)，將工序盡可能合并，對工序進(jìn)行了如下劃分：

粗銑上下耳環(huán)端面、銑端面打中心孔、U 鉆主銷孔→粗車、半精車桿部外圓和法蘭端面→打刻標(biāo)識→叉架部位銑凸臺、鉆孔、攻螺紋，兩翼部銑端面、鉆孔，銑上下耳環(huán)內(nèi)、外端面，精鏜主銷孔→精車桿部外圓、法蘭端面、軸端外螺紋→銑兩翼部另一側(cè)端面，桿部軸端鉆孔→清理、下線。

定位基準(zhǔn)的選擇

針對該零件，由于該零件既有桿部的加工，又有叉架部位、兩翼部上面孔和平面的加工，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工部位較多，遵循先粗后精、基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，針對加工不同的部位，選擇不同的定位基準(zhǔn)：

⑴第一道工序，粗銑上下耳環(huán)端面、銑端面打中心孔、U 鉆主銷孔，針對鍛件熱處理后兩翼部變形量大、桿部末端余量相對較大的情況，采用軸頸側(cè)兩翼部端面和下耳環(huán)側(cè)的工藝凸臺作為主定位面，桿部作為輔助定位，以犧牲桿部加工余量的均勻性，從而保證翼部兩端面和上下耳環(huán)外側(cè)凸臺的加工余量的穩(wěn)定性；同時在下耳環(huán)凸臺的側(cè)面，加工出后序主銷孔等工序所需的角向定位的工藝基準(zhǔn)平面[(67±0.1）mm，深(20±2）mm 處]。工序簡圖及定位情況見圖3。

高等職業(yè)院校應(yīng)該對教師加以正確引導(dǎo)和正向鼓勵，促使他們通過大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行教育觀念的創(chuàng)新和教學(xué)方法的嘗試，通過在傳統(tǒng)培養(yǎng)機(jī)制中強(qiáng)化數(shù)字和大數(shù)據(jù)技術(shù)的方式，在高等職業(yè)院校教師心中牢固樹立正確的素質(zhì)發(fā)展觀念和提升理念，通過增加資源和加大投入的方式優(yōu)化教師發(fā)展、成長和執(zhí)業(yè)環(huán)境，為教師在教學(xué)中實施大數(shù)據(jù)平臺下的改革提供機(jī)制和體系的保障，達(dá)到對高等職業(yè)院校教育改革大目標(biāo)的有效適應(yīng)和不斷保障。

圖3 工序簡圖

⑵在加工桿部時，不管是粗車、精車工序，均以桿部兩端的中心孔作為加工的基準(zhǔn)，保證基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

⑶加工叉架部位和兩翼部時，采用半精車后的桿部直徑、法蘭端面以及第一道工序加工出來的工藝基準(zhǔn)平面等這三個精基準(zhǔn)進(jìn)行定位，確保定位精確。

設(shè)備選型

確定原則：采用先進(jìn)工藝和設(shè)備，提升產(chǎn)品質(zhì)量和工序保證能力，使公司具有較強(qiáng)的競爭力。

設(shè)備選型方面，全部采用通用數(shù)控設(shè)備，提升生產(chǎn)線柔性和設(shè)備通用性；粗加工和精加工設(shè)備區(qū)別對待，關(guān)鍵工序選用進(jìn)口高精度設(shè)備，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率；全部實現(xiàn)數(shù)控程序自動加工，可以避免人工加工過程中因疏忽而造成加工尺寸遺漏。

工藝方案

根據(jù)年生產(chǎn)綱領(lǐng)及各工序的作業(yè)時間，計算出生產(chǎn)節(jié)拍、各工序所需要的設(shè)備數(shù)量，最終確定出的工藝方案如表1 所示。

表1 工藝方案

由于工件重量約30kg，采用懸臂吊進(jìn)行上下料，同時采用專用小車在工序間進(jìn)行轉(zhuǎn)料，以減輕工人勞動強(qiáng)度。

配備完善的檢測設(shè)備，確保所有的加工尺寸均可進(jìn)行測量：對于主銷孔直徑、桿部直徑、螺紋中徑等關(guān)鍵特性，采用高分辨率的電子塞規(guī)、卡規(guī)以及千分尺以提升測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的無線上傳，通過測量管理系統(tǒng)可以實時計算出工序能力的Cpk 值，確保質(zhì)量管理的及時性；對于空間位置尺寸，采用三坐標(biāo)進(jìn)行檢測；同時配備了表面粗糙度和輪廓測量一體機(jī)，對工件表面粗糙度和軸頸根部圓角等輪廓進(jìn)行測量；對于普通尺寸采用通用量具(卡規(guī)、塞規(guī)、卡尺、深度尺、內(nèi)徑量表、外徑千分尺等）進(jìn)行測量。

實施效果

生產(chǎn)線建成后，通過一年的運(yùn)行驗證，達(dá)到了工藝設(shè)計要求，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足了相關(guān)技術(shù)要求，該工藝方案取得了良好的效果：

⑴整個生產(chǎn)線僅有6 道工序，消除了多道工序因搬運(yùn)、裝夾過程中易產(chǎn)生工件表面磕碰和劃痕而產(chǎn)生廢品的風(fēng)險；減少了裝夾次數(shù)，縮短了裝夾、搬運(yùn)以及品種切換時間，提升了生產(chǎn)線效率。

⑵OP10 工序，將叉架部位通常為三道工序的粗加工集中在一道工序，減少了工序數(shù)量，且先對上耳環(huán)內(nèi)端面進(jìn)行加工，并采用加長中心鉆，解決了叉架側(cè)中心孔加工時工件和刀具干涉的問題，也為車床工序采用頂尖孔定位提供了裝夾空間。

⑶OP20、OP50 兩道車床工序，在設(shè)備上均配備了工件自動測量對刀裝置，實現(xiàn)加工前自動對刀代替人工對刀，提高了對刀精度和生產(chǎn)效率；此外，這兩個工序在叉架側(cè)均采用削扁頂尖，解決了裝夾時完整頂尖和工件干涉的問題。

⑷OP40 工序?qū)⒉婕懿课弧梢聿康募庸ぜ袨橐粋€工序，采用高精度、高剛度的進(jìn)口臥式加工中心，有相互位置關(guān)系的幾何部位在一次裝夾后加工完畢，減少了裝夾定位誤差，提升了幾何位置尺寸的精度保證能力；采用帶導(dǎo)向、支撐條的鉸刀，以及對其他刀具和加工程序進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，關(guān)鍵特性主銷孔直徑(IT7）、上下耳環(huán)內(nèi)端面間距的Cpk 值均大于1.33，滿足了相關(guān)要求，且相對于采用立式加工中心的其他生產(chǎn)線的作業(yè)時間縮短約一半，生產(chǎn)效率大幅度提高。

⑸OP50 工序，對工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用以車代磨工藝，完成軸頸的精加工，并且將軸端外螺紋的加工合并到該工序；選用精度和剛度更好的進(jìn)口數(shù)控車床；關(guān)鍵特性桿部直徑、圓柱度、外螺紋中徑的Cpk 值均大于1.33，滿足了相關(guān)要求；同時消除了采用磨床加工軸頸時磨粒對環(huán)境污染的風(fēng)險。

⑹關(guān)鍵特性項目(主銷孔直徑、桿部軸頸等）采用高分辨率電子檢測設(shè)備加上測量軟件控制，實現(xiàn)工序檢驗記錄的無紙化、測量數(shù)據(jù)以及工序能力分析的實時化。

⑺軸端螺紋中徑公差小，螺紋環(huán)規(guī)的制造和使用成本太高，為此，專門改用三針法進(jìn)行測量，通過標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)在保證檢測效率的前提下實現(xiàn)了三針快速測量在生產(chǎn)現(xiàn)場的實際運(yùn)用，降低了量具成本。