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(diǎn)和難點(diǎn)。本文結(jié)合前軸工藝改進(jìn)實(shí)例對(duì)前軸精加工的工藝方式進(jìn)行了詳細(xì)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(dān)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(duì)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(diǎn)和難點(diǎn)。本文結(jié)合江淮汽車下屬某廠前軸工藝改進(jìn)實(shí)例對(duì)汽車前軸精加工的工藝方式進(jìn)行了詳細(xì)探討。

前軸加工現(xiàn)狀

目前，各大汽車廠家采取的前軸機(jī)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(kuò)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(kuò)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(kuò)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(diǎn)和難點(diǎn)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(tái)立式加工中心、1臺(tái)專用銑床和1臺(tái)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(shí)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(shí)間難以均衡，立式鉆床加工鎖銷孔時(shí)操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工時(shí)間長，總加工時(shí)間和節(jié)拍時(shí)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(dòng)強(qiáng)度大，輔助時(shí)間長。

工藝要求及加工難點(diǎn)



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(diǎn)

(1)對(duì)加工系統(tǒng)的剛性、強(qiáng)度要求高加工前軸(多為鍛件)的拳部加工內(nèi)容時(shí)，前軸處于懸伸狀態(tài)，對(duì)整個(gè)加工系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度都有較高的要求，必要時(shí)需增加輔助支撐以增強(qiáng)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(shí)，容易出現(xiàn)單邊切削現(xiàn)象而導(dǎo)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(hào)及產(chǎn)能常會(huì)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(jī)床等設(shè)備被廣泛使用，但同時(shí)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(dòng)強(qiáng)度大。

改進(jìn)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(jī)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(jī)

精加工OP10序使用專用的單面立式雙工位鏜銑專機(jī)，該機(jī)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(gè)工位，一個(gè)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(jī)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(zhǔn)——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(qiáng)系統(tǒng)剛性，為主銷孔的加工精度提供了保證。裝在鏜孔動(dòng)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(biāo)確定了主銷孔長度上的方向，故找正時(shí)主銷孔的長度方向坐標(biāo)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(shí)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(jī)床具備一定的柔性生產(chǎn)功能。該專用機(jī)床可采用機(jī)械手換刀機(jī)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(shí)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(duì)比以及柔性生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)方式。



2.精加工OP20序?qū)C(jī)

精加工OP20序使用專用的單面立式鉆銑專機(jī)，該機(jī)床的具體描述如下：

(1)工序內(nèi)容定心鉆預(yù)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(shí)現(xiàn)方式以主銷孔、拳部上平面和遠(yuǎn)端工字梁側(cè)面定位，拳部下平面主夾緊，遠(yuǎn)端工字梁側(cè)面輔助夾緊，近端工字梁側(cè)面預(yù)托支撐以方便找正定位;夾具體上對(duì)應(yīng)鎖銷孔加工位置設(shè)置鉸刀導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，通過夾具以及帶導(dǎo)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(jī)不僅高效的完成了加工任務(wù)，通過自動(dòng)換刀的方式還可減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

所述工藝方案在生產(chǎn)中實(shí)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(duì)比如表2所示。



總結(jié)

通過對(duì)前軸專機(jī)的調(diào)試及生產(chǎn)過程的驗(yàn)證，上述改進(jìn)后的方案滿足了前軸產(chǎn)品的各項(xiàng)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(jì)和優(yōu)化提供了參考。