簡單分析汽車前軸柔性化精加工

在汽車前軸加工過程中，拳部的主銷孔、鎖銷孔以及拳部上下平面的精加工內(nèi)容一直是其加工的重點和難點。本文結(jié)合前軸工藝改進實例對前軸精加工的工藝方式進行了詳細探討，為生產(chǎn)線順利量產(chǎn)并投入使用提供了有力保證。

汽車前軸在整車中承擔承重、支撐及轉(zhuǎn)向的功能，為汽車重要零部件之一。汽車前軸加工的主要部位為兩部分，一部分是要與汽車轉(zhuǎn)向節(jié)相配的拳頭部分;一部分是與汽車板簧相配部分，即鋼板板簧座。在汽車前軸加工過程中，對于板簧座部分的板簧面和螺栓孔的精度要求較低，而前軸拳部的主銷孔、鎖銷孔以及拳部上下平面的精加工內(nèi)容一直是前軸加工的重點和難點。本文結(jié)合江淮汽車下屬某廠前軸工藝改進實例對汽車前軸精加工的工藝方式進行了詳細探討。

前軸加工現(xiàn)狀

目前，各大汽車廠家采取的前軸機加工工藝主要有以下三種：

1.銑鋼板彈簧座平面→鉆兩鋼板彈簧座平面10孔→粗銑兩主銷孔上下端面→精銑主銷孔上下端面→鉆擴鉸主銷孔→拉削主銷孔→锪主銷孔上下端面→鉆鉸鎖銷孔;

2.銑鋼板彈簧座平面→鉆兩鋼板彈簧座平面10孔→鉆鉸鎖銷孔→粗銑兩主銷孔上下端面→精銑主銷孔上下端面→鉆擴鉸主銷孔;

3.銑鋼板彈簧座平面→鉆兩鋼板彈簧座平面10孔→鉆鉸鎖銷孔→粗銑兩主銷孔上下端面→鉆擴鉸主銷孔→精銑主銷孔上下端面。

由上可知，前軸粗加工部分的加工方案大致相同，前軸加工的重點和難點集中在拳部主銷孔部分，即精加工部分。

我廠以往采用的精加工方式是：拳部精加工內(nèi)容通過2臺立式加工中心、1臺專用銑床和1臺立式鉆床分3道工序完成加工。立式加工中心主要加工拳部上平面，粗精鏜主銷孔及主銷孔孔口倒角;專用銑床主要加工精銑主拳部下平面;立式鉆床主要加工鎖銷孔及锪底孔。實踐證明，采用這種工藝方法存在諸多問題：一是立式加工中心與專用銑床的加工節(jié)拍時間難以均衡，立式鉆床加工鎖銷孔時操作者的勞動強度大，加工時間長，總加工時間和節(jié)拍時間都較長，難以滿足日益增長的前軸產(chǎn)能需要;二是操作者在此加工過程中要頻繁的吊裝上下料，翻轉(zhuǎn)工件，勞動強度大，輔助時間長。

工藝要求及加工難點



圖1工藝要求

如圖1所示，主銷孔直徑為50(+0.033/0)mm，表面粗糙度Ra 3.2μm;拳部上下端面要求表面粗糙度Ra 3.2μm，并與主銷孔軸線垂直度為0.05mm;鎖銷孔直徑為16(+0.11/0)mm，表面粗糙度Ra 1.6μm;主銷孔與鎖銷孔中心距要求為27(+0.15/-0.1)mm。

2.加工難點

(1)對加工系統(tǒng)的剛性、強度要求高加工前軸(多為鍛件)的拳部加工內(nèi)容時，前軸處于懸伸狀態(tài)，對整個加工系統(tǒng)的剛性和強度都有較高的要求，必要時需增加輔助支撐以增強加工系統(tǒng)的剛性;

(2)加工過程中存在斷續(xù)加工前軸拳部的主銷孔和鎖銷孔屬于相貫孔，在加工過程中以主銷孔定位加工鎖銷孔時，容易出現(xiàn)單邊切削現(xiàn)象而導致鎖銷孔的位置偏離，造成主銷孔和鎖銷孔的中心距難以保證;

設(shè)備柔性和加工效率難以兼顧由于市場需求的變化，生產(chǎn)的前軸產(chǎn)品的型號及產(chǎn)能常會發(fā)生變化。為滿足生產(chǎn)線多品種要求，柔性較好的加工中心、通用機床等設(shè)備被廣泛使用，但同時也帶來了上述加工節(jié)拍難以均衡、加工效率低的問題，操作者在此加工過程中需要頻繁的吊裝、翻轉(zhuǎn)工件，勞動強度大。

改進工藝及結(jié)果

為了解決上述前軸拳部精加工部分存在的問題，綜合各大汽車廠家在前軸精加工部分采取的工藝方式，我們提出了一種新的前軸拳部精加工方式——“柔性化”專機生產(chǎn)方式，既可滿足精加工精度要求，又解決了設(shè)備柔性和加工效率難以兼顧的難題，極大程度地提高了生產(chǎn)效率。

從工藝上采取“先加工主銷孔，再加工鎖銷孔”的方式以保證產(chǎn)品要求的精度，具體加工工藝如下：

精加工OP10序?qū)C

精加工OP10序使用專用的單面立式雙工位鏜銑專機，該機床的具體描述如下：

(1)工序內(nèi)容精銑拳部上下端面→粗鏜主銷孔→精鏜主銷孔→拳部上下端面孔口倒角。該道工序具有兩個工位，一個工位銑拳部上下端面，另一工位加工主銷孔(粗鏜、精鏜及孔口正反面倒角)。

(2)定位方式工件在機床上以鋼板板簧座面向下的方式放置，采用前工序加工完成的一面兩銷為基準——精銑完成的鋼板板簧座面以及鋼板板簧座面上中心兩銷，采用液壓夾具并以鋼板板簧座反面主夾緊，靠近拳部部分配有必要的輔助支撐加強系統(tǒng)剛性，為主銷孔的加工精度提供了保證。裝在鏜孔動力單元上的檢測測頭用于長度方向找正，兩定位銷孔的長度方向(通過夾具保證)坐標確定了主銷孔長度上的方向，故找正時主銷孔的長度方向坐標為Px0=(Px1+Px2)/2，原理如圖2所示。


圖2定位原理

(3)柔性生產(chǎn)實現(xiàn)方式由于前軸產(chǎn)品的品種多而且產(chǎn)量要求較大，要求機床具備一定的柔性生產(chǎn)功能。該專用機床可采用機械手換刀機構(gòu)可記憶式任意選刀，并可通過更換夾具定位塊、銑刀上的隔套以及刀具實現(xiàn)不同品種的產(chǎn)品切換。表1所示為兩種主要前軸產(chǎn)品尺寸精度對比以及柔性生產(chǎn)實現(xiàn)方式。



2.精加工OP20序?qū)C

精加工OP20序使用專用的單面立式鉆銑專機，該機床的具體描述如下：

(1)工序內(nèi)容定心鉆預鉆→鉆鎖銷孔→立銑銑鎖銷孔部分沉頭孔→精鉸鎖銷孔。

(2)定位夾緊及精度實現(xiàn)方式以主銷孔、拳部上平面和遠端工字梁側(cè)面定位，拳部下平面主夾緊，遠端工字梁側(cè)面輔助夾緊，近端工字梁側(cè)面預托支撐以方便找正定位;夾具體上對應(yīng)鎖銷孔加工位置設(shè)置鉸刀導向機構(gòu)，通過夾具以及帶導向的鉸刀保證鎖銷孔與主銷孔的位置精度。

(3)相較于立式鉆床，專機不僅高效的完成了加工任務(wù)，通過自動換刀的方式還可減輕操作者的勞動強度。

所述工藝方案在生產(chǎn)中實踐后，不僅產(chǎn)品精度得到了保障，生產(chǎn)效率也大為提高。新老工藝對比如表2所示。



總結(jié)

通過對前軸專機的調(diào)試及生產(chǎn)過程的驗證，上述改進后的方案滿足了前軸產(chǎn)品的各項加工精度要求，為生產(chǎn)線順利的量產(chǎn)并投入使用提供了有力的保證。新工藝方案不僅在加工質(zhì)量上有保證，也極大地提高了生產(chǎn)效率，為以后產(chǎn)品的工藝設(shè)計和優(yōu)化提供了參考。