汽車(chē)支架類(lèi)零件機(jī)械加工工藝研究

張磊 湯一龍

摘要： 現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，讓我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域同樣有著大量的技術(shù)拓展空間，尤其是支架類(lèi)零件，在機(jī)械加工的使用過(guò)程當(dāng)中不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍，具有良好的穩(wěn)定性和操控性。在眾多實(shí)用性零件組成當(dāng)中，支架類(lèi)零件在汽車(chē)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為了保障其質(zhì)量能夠滿(mǎn)足技術(shù)設(shè)計(jì)要求，我們需要采取有關(guān)的細(xì)節(jié)處理和規(guī)格調(diào)整措施，確定加工工藝方案。

Abstract： The rapid development of modern technology has given China a lot of room for technological expansion in the field of machinery manufacturing， especially bracket parts， which have been expanding the scope of application during the use of mechanical processing， with good stability and controllability. Among the many practical parts， bracket parts have been widely used in the automotive field. In order to ensure that its quality can meet the technical design requirements， we need to take relevant detailed processing and specification adjustment measures to determine the processing technology plan.

關(guān)鍵詞： 汽車(chē);支架類(lèi)零件;機(jī)械加工

Key words： automobile;bracket parts;machining

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）19-0094-02

0? 引言

支架零件是當(dāng)前汽車(chē)的主要組成部件之一，并且在使用過(guò)程當(dāng)中起到關(guān)鍵的保障穩(wěn)定性、支承等多個(gè)方面的作用。在機(jī)械加工環(huán)節(jié)當(dāng)中如果出現(xiàn)加工工藝缺陷，不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，甚至?xí)虼顺霈F(xiàn)精度不足產(chǎn)生廢品。對(duì)此，需根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出定位更加準(zhǔn)確且技術(shù)可靠的元件，在降低工作時(shí)間的同時(shí)對(duì)加工工藝環(huán)節(jié)展開(kāi)優(yōu)化。

1? 支架零件機(jī)械加工工藝分析

1.1 工藝流程設(shè)計(jì)

通常情況下，支架里面采用較多的材料是灰鑄鐵，灰鑄鐵在耐熱性和減震性方面效果突出，性能優(yōu)秀。此類(lèi)零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程首先要考慮對(duì)零件工藝的確定和毛坯制造方法的確定，之后選擇基面水位和高層起始面，才能確定最佳工藝路線(xiàn)和制造設(shè)備，確定工序切削用量等。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，圓柱上方通槽和圓柱體上的圓柱孔都有參數(shù)要求，且兩側(cè)加強(qiáng)筋圓柱同樣有對(duì)稱(chēng)性需求。一般情況下不退稱(chēng)度保持在0.2，不垂直度保持在0.1。

1.2 加工方案的確定

由于支架零件加工涉及到很多不同的工序，因此為了完成零件的制造過(guò)程，需要通過(guò)連續(xù)動(dòng)作來(lái)確定工藝路線(xiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中再根據(jù)零件特點(diǎn)對(duì)某些特殊環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。目前支架零件的主要加工工藝內(nèi)容，包括面加工和孔加工等，這些待加工的表面一般在尺寸精度和表面粗糙度方面要求較高，所以不僅要使用專(zhuān)用夾具對(duì)零件進(jìn)行定位，還需要選擇合理的加工方法，充分考慮加工質(zhì)量和加工成本[1]。例如在定位基準(zhǔn)的選擇之上，應(yīng)該選擇良好的基準(zhǔn)面，確保加工尺寸精度和形位精度使工件裝夾更加簡(jiǎn)便。

1.3 控制加工余量

在當(dāng)前的機(jī)械制造加工過(guò)程當(dāng)中，本身會(huì)對(duì)加工余量進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，其目的是為了保證相關(guān)的部件在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)精確度和表面粗糙度，因此我們確定加工余量時(shí)可以采用三種方法。

第一種是直接進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估計(jì)工藝制造人員，按照平時(shí)的工作標(biāo)準(zhǔn)和工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)加工余量的預(yù)留參數(shù)進(jìn)行實(shí)際預(yù)測(cè)，通常而言，這種加工余量的數(shù)據(jù)會(huì)隨著機(jī)械制造人員本身的經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生一定的浮動(dòng)，精確度和穩(wěn)定性與個(gè)人主觀因素之間存在著密切聯(lián)系。

第二種則是根據(jù)機(jī)械制作的相關(guān)記錄表格數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和修正相關(guān)工藝制作人員本身會(huì)在實(shí)際加工環(huán)節(jié)當(dāng)中按照生產(chǎn)的時(shí)間和有關(guān)制作數(shù)據(jù)給定一個(gè)表格內(nèi)容，在加工過(guò)程當(dāng)中就可以結(jié)合表格內(nèi)容作為參考依據(jù)。

最后一種則是分析計(jì)算法，這種方法獲取的結(jié)果會(huì)更加精確，在數(shù)據(jù)確定方面不受到工藝條件和其他間質(zhì)因素的嚴(yán)重影響。因?yàn)樵谟?jì)算過(guò)程當(dāng)中本身就會(huì)利用相應(yīng)的公式展開(kāi)計(jì)算，例如操作人員在進(jìn)行加工時(shí)，會(huì)按照技術(shù)層面的規(guī)格制定對(duì)于量進(jìn)行提前計(jì)算，然后將需要預(yù)置的余量數(shù)據(jù)確定之后，再保障數(shù)值層面的精確性和零件質(zhì)量。

1.4 夾具工裝設(shè)計(jì)

在夾具設(shè)計(jì)方面，由于工藝操作人員在對(duì)專(zhuān)用夾具進(jìn)行選擇時(shí)，會(huì)先對(duì)定位誤差進(jìn)行計(jì)算，避免在定位過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)原則不符的情況。對(duì)此我們需要對(duì)夾具工裝設(shè)計(jì)方面的某些重點(diǎn)工藝展開(kāi)針對(duì)性控制。例如在夾具定位誤差分析方面需要限制自由度，并且預(yù)留出兩個(gè)自由度支撐在旁邊的支撐板區(qū)域。

在夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)是在夾緊力的作用之下，工件可以被牢固固定在定位支撐架區(qū)域，且工藝制作人員會(huì)對(duì)夾緊方向展開(kāi)相應(yīng)設(shè)置和工件剛度方向保持一致，避免工件在制作環(huán)節(jié)當(dāng)中出現(xiàn)嚴(yán)重的變形問(wèn)題。而整個(gè)夾緊工件制作環(huán)節(jié)當(dāng)中，受到的切削力和重力等影響因素要做好相應(yīng)的調(diào)控，使得加緊點(diǎn)和支撐元件之間的位置處理，始終保持在一個(gè)平面標(biāo)準(zhǔn)之上，達(dá)到工藝制作要求。

在夾具體設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)工件裝卸和機(jī)床固定的規(guī)格展開(kāi)設(shè)置，能夠具有良好的強(qiáng)度和剛度性能，并且便于使用拆卸和安裝。所以元件的結(jié)構(gòu)和尺寸都應(yīng)該符合穩(wěn)定的性能標(biāo)準(zhǔn)，在細(xì)節(jié)方面應(yīng)具有精確度。

相關(guān)的夾具安裝過(guò)程當(dāng)中，先要確定機(jī)構(gòu)方案的規(guī)模，并且讓技術(shù)處理人員對(duì)刀具安裝位置和安裝方向做出調(diào)整，確保機(jī)械在運(yùn)行環(huán)節(jié)當(dāng)中，能夠按照制作人員要求的形狀和規(guī)格來(lái)進(jìn)行確定，最后確保零件質(zhì)量符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2? 軸承支架機(jī)械加工工藝

2.1 夾具定位

在定位方面需要確保軸承支架零件的加工精度，選擇正確的定位基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)和定位誤差之間存在著密切聯(lián)系，且定位基準(zhǔn)選擇差異也會(huì)導(dǎo)致定位方法和定位支承點(diǎn)布置方式的不同。當(dāng)前工件在夾具當(dāng)中能夠完成六點(diǎn)定位，因此工件的定位基準(zhǔn)面需要和夾具的定位元件之間保持接觸，目前常見(jiàn)的定位元件類(lèi)型包括支承板，定位銷(xiāo)等[2]。

在對(duì)工件整體結(jié)構(gòu)和定位基準(zhǔn)面進(jìn)行綜合分析之外，就要確定機(jī)械加工工藝內(nèi)容，得出工件在大部分情況下的待加工表面工作要求。例如前端扇形結(jié)構(gòu)區(qū)域的定位基準(zhǔn)，面上存在兩個(gè)通孔結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)符合兩條支承板配合兩條定位銷(xiāo)的定位方案，但考慮到設(shè)計(jì)方案中的某些定位元件零件特殊，并不是以軸承支架零件的實(shí)際定位需求，所以無(wú)法使用支承板作為定位元件，可以考慮替換為由一個(gè)球頭支承釘配合兩個(gè)帶支承的定位銷(xiāo)進(jìn)行定位。如果定位基準(zhǔn)表面平整性較差，那么改進(jìn)后的方案雖然會(huì)形成點(diǎn)定位副，但點(diǎn)定位副的定位誤差要比面定位副更低。不過(guò)在保障定位元件布局合理的要求下，應(yīng)該確保球頭支承釘?shù)絻蓚€(gè)定位銷(xiāo)的連心線(xiàn)所在直線(xiàn)距離更大，從而加大三角形支承面積保障工件定位穩(wěn)定性。

綜合來(lái)看，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)確定，不僅能夠讓零件保持位置穩(wěn)定，同時(shí)還能保障家具產(chǎn)品的良好性能降低，產(chǎn)品在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種故障。此外，在保障基準(zhǔn)原則的同時(shí)，簡(jiǎn)化了夾具本身的結(jié)構(gòu)，不會(huì)影響定位方案和讓工件產(chǎn)生變形情況而降低加工精度，定位銷(xiāo)和工件定位孔之間也不會(huì)互相干涉[3]。

2.2 夾緊設(shè)計(jì)

工件在實(shí)際的加工過(guò)程當(dāng)中會(huì)受到切削力和慣性力等多個(gè)方面的重力作用，所以工件在這些力體下會(huì)產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，從而影響在夾具當(dāng)中已經(jīng)獲取的準(zhǔn)確定位。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，我們會(huì)根據(jù)軸承支架零件加工部位的結(jié)構(gòu)特征來(lái)選擇不同的夾緊點(diǎn)，在綜合考慮緊湊空間要求和靜態(tài)下的力學(xué)平衡標(biāo)準(zhǔn)之后，減少加工前的載荷不均變形問(wèn)題。與此同時(shí)還要考慮夾緊過(guò)程當(dāng)中的夾緊性能，因?yàn)閵A緊力過(guò)低時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致工件發(fā)生竄動(dòng)，但夾緊力過(guò)高又會(huì)讓加工工藝系統(tǒng)本身出現(xiàn)變形，影響加工精度，這需要我們準(zhǔn)確計(jì)算出加工環(huán)節(jié)的鉆削力并以此為基礎(chǔ)設(shè)置夾緊力。轉(zhuǎn)學(xué)率的凈利計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，刀具承受的力學(xué)作用主要來(lái)源于兩個(gè)方面，一部分來(lái)自于刀具軸線(xiàn)本身的切削抗力，另一方面則來(lái)自于刀具圓周轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生的扭矩?？偠灾?，加緊設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該綜合考慮家具布置和夾緊順序的同步優(yōu)化方法，從而有效減少工件變形問(wèn)題，確保工件在裝夾加工過(guò)程當(dāng)中的精度和穩(wěn)定要求。

而夾緊力的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，我們將夾具和工件是作為同一主剛性系統(tǒng)，再根據(jù)夾緊點(diǎn)處夾緊力和切削力的差異來(lái)建立平衡方程，然后配合安全系數(shù)獲取實(shí)際的夾緊力。

2.3 夾具體結(jié)構(gòu)要求

夾具體是當(dāng)前夾具和機(jī)床的主要連接元件，并且這些載體是設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中的基礎(chǔ)件。夾具體在使用環(huán)節(jié)當(dāng)中承受的載荷和慣性力等會(huì)引起振動(dòng)和沖擊，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)該考慮到這些基本性能要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度，尤其是在承受切削力和夾緊力的前提下，不可產(chǎn)生變形和振動(dòng)的堅(jiān)決條件，因此可考慮添加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)來(lái)保障夾具體強(qiáng)度。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)縮小體積和質(zhì)量，對(duì)于某些可以移動(dòng)的夾具而言，還應(yīng)確保在使用環(huán)節(jié)中的靈活操作性能，不可影響工件在夾具中的定位導(dǎo)致加工誤差。通常而言，在選擇家具體毛坯結(jié)構(gòu)是會(huì)從結(jié)構(gòu)工藝的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性角度降低制造成本，并縮短生產(chǎn)工藝周期，從而保障加工效率讓夾具體發(fā)揮良好的組合式優(yōu)勢(shì)。在利用技術(shù)手段完成前期的加工內(nèi)容之后，可以借助數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)呈現(xiàn)出夾具的翻轉(zhuǎn)功能和回轉(zhuǎn)高精度。

2.4 輔助定位機(jī)構(gòu)

輔助定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一面兩銷(xiāo)定位法，這種定位方式的主要優(yōu)勢(shì)在于確保工件在進(jìn)行各項(xiàng)加工工具時(shí)維持統(tǒng)一基準(zhǔn)，避免因定位基準(zhǔn)更換產(chǎn)生定位誤差。需要注意的是，在這種定位方式之下，工件在進(jìn)入夾具展開(kāi)定位和加工的過(guò)程當(dāng)中，可能無(wú)法保持恰到好處的姿態(tài)，所以可以先將工件的一面放置在支承面區(qū)域，再將其中的定位孔套入定位銷(xiāo)之后安裝另一側(cè)的定位。工件質(zhì)量越大，工件和定位膠之間的磨損碰撞可能性就越高，可能因此而縮短定位銷(xiāo)的使用周期，甚至影響夾具本身的定位精度[5]。而定位銷(xiāo)和定位孔之間存在間隙后，工件可能無(wú)法保證絕對(duì)的水平滑動(dòng)狀態(tài)，工件基準(zhǔn)面與定位元件的定位面并不可能完全重合。再使用兩個(gè)液壓旋轉(zhuǎn)壓板夾緊器，進(jìn)行預(yù)夾緊之后就可以調(diào)整工件在夾具中的狀態(tài)，保障更加穩(wěn)定的精確度，防止壓板對(duì)刀具引起干涉而導(dǎo)致刀具損壞。這說(shuō)明輔助定位機(jī)構(gòu)部分在明確工作原理之后，可以有效展開(kāi)工藝改進(jìn)提升工件裝夾可靠性。值得一提的是，在完成相關(guān)的準(zhǔn)備工作之后，可以通過(guò)專(zhuān)門(mén)的軟件設(shè)計(jì)有限元模型并進(jìn)行求解分析，然后充分考慮不同的影響因素分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，展開(kāi)合理評(píng)估，再將結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際的工程領(lǐng)域內(nèi)。

3? 結(jié)語(yǔ)

工藝制作人員在確定支架類(lèi)零件的安裝要求時(shí)，先要對(duì)工裝設(shè)計(jì)和加工工藝進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，之后再根據(jù)實(shí)際情況確定機(jī)械定位要求和工藝制作要求。尤其是要預(yù)留的余量、切削用量等要進(jìn)行系統(tǒng)化分析，才能使用各類(lèi)精密儀器對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行全方位保障，讓產(chǎn)品滿(mǎn)足技術(shù)監(jiān)督層面的要求，確保產(chǎn)品合格率得到穩(wěn)定提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]王彥文，高峰.支架類(lèi)零件機(jī)械的加工工藝及工裝設(shè)計(jì)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（27）：100-101.

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