轉(zhuǎn)向節(jié)，重要汽車零部件，常用毛坯為鑄造或鍛造狀態(tài)，多采用工藝分散的加工方法，使用立加、多工序多夾具、標準刀具的方式進行批量生產(chǎn)，如圖1所示。長期的使用下來，發(fā)現(xiàn)該工藝方法存在需要多次裝夾、人員使用多、設(shè)備數(shù)量多，占地面積大、耗能高及后期維護成本高等缺點。

分析認為，轉(zhuǎn)向節(jié)加工部位具有空間方位多、孔系間的位置度要求嚴的特點，圖 1 為一典型汽車轉(zhuǎn)向節(jié)加工部位示意圖 （深色部分為需加工部位），為解決加工的難題，怎么對現(xiàn)有的立加＋多工序多夾具＋標準刀具的工藝方法進行分別改進？下面將會一一詳述。

Part．1 工藝方向選擇

為解決工藝分散方法的弊端，高效率、高自動化、少人化成為一種必然選擇，而多主軸機床設(shè)備、高復合刀具、五軸轉(zhuǎn)臺等的集成應(yīng)用，目前是適應(yīng)轉(zhuǎn)向節(jié)產(chǎn)品高效、多空間方位加工的最優(yōu)選。而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向節(jié)一次裝夾、工序集中的工藝方法，是保證產(chǎn)品一致性的重要手段。

Part．2 設(shè)備、刀具、夾具的確定

設(shè)備、刀具、夾具是相互支撐、相互影響的，實現(xiàn)即定工藝路線需要全面的考慮。

1．設(shè)備：多主軸設(shè)備的方案

使用雙交換數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺，剃除上下件時間對節(jié)拍的影響，提高設(shè)備利用率、降低加工節(jié)拍時間。除設(shè)備所標配的 X、Y、Z 三個軸之外，在數(shù)控交換工作臺上增加 A、B 兩個旋轉(zhuǎn)軸 ，以實現(xiàn)多方位轉(zhuǎn)位，可以解決多空間方位加工的問題。多主軸設(shè)備（圖3）在加工時相應(yīng)配備同樣數(shù)量的夾具和刀具，對于雙工作臺而言，夾具數(shù)量應(yīng)是主軸數(shù)量的 2 倍。

2．刀具系統(tǒng)要求： 采用熱脹刀柄

刀具系統(tǒng)首先的要求是適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，普通 BT 刀柄的結(jié)構(gòu)特點不能滿足高精度要求，采用熱脹刀柄比較適宜。同時對刀具進行復合以減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)，并縮短走刀路徑長度。如圖 4為雙盤銑刀，用于同時銑削某一厚度的兩面，圖 5 為復合鏜銑刀，實現(xiàn) 3 個孔尺寸的同時粗鏜及平面刮銑。以生產(chǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)采用分散工藝為例，共需刀具 24 把，同等情況下使用復合刀具，刀具使用數(shù)量可降低至 18 把。

圖4 雙盤銑刀

3．夾具設(shè)計： 核心是定位點的選擇

對于鑄造或鍛造毛坯，應(yīng)選擇鑄鍛工藝較容易滿足位置尺寸要求的部位，或不容易因鑄鍛工藝產(chǎn)生變形的部位。其次是夾緊點及夾緊力的選擇，夾緊力與支撐力應(yīng)在同一直線上，避免產(chǎn)生夾緊力矩。圖 6所示方案的夾緊位均在 Z 向移動限位的正上方。在精加工時，由于切削力較小，可以通過液壓系統(tǒng)的調(diào)整通過二次給壓減小夾緊力，從而減小夾緊變形，提高產(chǎn)品的加工精度。

在產(chǎn)品開發(fā)階段采用同步工程，設(shè)置必要的工藝限位點和夾緊點，可以理想地解決定位和夾緊點，選擇合理性的問題。在一次裝夾完成所有工序加工的夾具中，粗加工階段有較大的切削力，因此剛性設(shè)計需進行細致計算，并留有一定的裕度。如圖 7 為轉(zhuǎn)向節(jié)一序完成所有部位加工并使用三主軸設(shè)備所設(shè)計的夾具數(shù)模及實物。

4．夾具、刀具及設(shè)備的干涉檢查

夾具及刀具在設(shè)計完成后，需要根據(jù)數(shù)字模型進行工件切削狀態(tài)下工件、夾具與刀具的干涉驗證，保證在設(shè)計階段最大限度地發(fā)現(xiàn)和解決問題。

Part．3 工藝方法驗證

工藝方法的驗證過程，是對設(shè)備、刀具、夾具及軟件的綜合測試，而這些要素的合理性最終體現(xiàn)在加工過程中各工藝參數(shù)的選擇范圍上。對一條生產(chǎn)線而言，節(jié)拍是另一個重要考量標準。當對質(zhì)量要求提高時，往往需要調(diào)整工藝參數(shù)以降低進給或減少切削余量，這通常會增加節(jié)拍時間。因此在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，使整個系統(tǒng)的參數(shù)選擇處在一個合理的水平，同時兼顧節(jié)拍要求，并保證刀具的損耗處在一個正常的水平上，是工藝參數(shù)調(diào)整的關(guān)鍵。

Part．4 轉(zhuǎn)向節(jié)方案

異性件夾持主要考慮的事定心和夾持穩(wěn)定性，仿型夾持才是最好的。針對乘用車（小轎車）的轉(zhuǎn)向節(jié)夾具方案：

工序轉(zhuǎn)向節(jié)OP－10

 結(jié)語

對于汽車轉(zhuǎn)向節(jié)產(chǎn)品而言，上述的多主軸工藝集中方案是一個比較理想的選擇。但是每種產(chǎn)品的加工都需要就設(shè)備、夾具、刀具等各環(huán)節(jié)做理論分析，并在經(jīng)過大量實驗論證后得到相應(yīng)的結(jié)果。此轉(zhuǎn)向節(jié)的工藝方法設(shè)計對于其他種類的大批量機加工產(chǎn)品同樣具有借鑒意義。

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