汽車車橋類零件的工藝分析及高效加工的相關(guān)研究

張超

摘 要：隨著人們生活水平的不斷提升，汽車也進(jìn)入到了尋常百姓家中。在汽車普及程度越來越高的同時(shí)，人們對汽車性能的關(guān)注度也不斷提高，尤其是安全方面的性能更是備受民眾的廣泛重視。然而，在普通公眾的認(rèn)知中，普遍認(rèn)為汽車最重要的部分當(dāng)屬汽車技術(shù)，而關(guān)于汽車零件的質(zhì)量則鮮少有人關(guān)注。殊不知一旦汽車零件出現(xiàn)問題，不僅會導(dǎo)致汽車的綜合性能下降，而且還會為汽車的行駛安全埋下巨大隱患。對此，本文針對汽車車橋的作用及其零件工藝展開分析，重點(diǎn)就高效加工等內(nèi)容展開詳盡探討，以期能為汽車提升綜合及安全性能提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車車橋 零件工藝 高效加工

擁有國家政策大力支持的汽車行業(yè)，近年來也呈現(xiàn)出了極其迅猛的發(fā)展速度。當(dāng)前隨著人們環(huán)保意識不斷增強(qiáng)，汽車行業(yè)的發(fā)展主題也開始向“環(huán)保、節(jié)能”方向轉(zhuǎn)變。但是，為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，便需要優(yōu)化機(jī)械制造力，高度重視汽車諸多元件的改良，如汽車車橋這個(gè)元件直接關(guān)系到汽車的綜合性能。因此，為了推動汽車行業(yè)朝著可持續(xù)性方向發(fā)展，促進(jìn)“環(huán)保、節(jié)能”目標(biāo)達(dá)成，需明確車橋類零件每一道的加工工序，以此推動汽車行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

1 汽車車橋的功能

車橋是每一輛汽車的必備元件，該元件另一個(gè)更為普遍的叫法便是車軸。它是位于車輪與懸架之間，對于汽車的車架及懸架起到了連接的作用。同時(shí)，汽車兩端的車輪也與車軸密切相關(guān)。因此，車軸幾乎承載了汽車所有，是維護(hù)汽車行駛最關(guān)鍵的元件之一。

車軸可以像大格柵一樣集成在一起，車身兩端由懸架系統(tǒng)支撐。因此，集成軸通常與獨(dú)立懸架配合；軸也可以斷開。例如，兩把傘放在車身兩側(cè)，車身相應(yīng)地由懸架系統(tǒng)支撐。因此，分離式車橋與獨(dú)立懸架一起使用。根據(jù)不同的驅(qū)動模式，車橋也可分為四種類型：轉(zhuǎn)向軸、驅(qū)動軸、傳動軸和支撐軸。轉(zhuǎn)向軸和支撐軸屬于驅(qū)動軸。大多數(shù)汽車使用前后輪驅(qū)動（FR），因此前橋是轉(zhuǎn)向軸，后軸是驅(qū)動軸；前軸成為當(dāng)前驅(qū)動車輛（FF）的驅(qū)動軸，后軸是支撐軸。

轉(zhuǎn)向軸的結(jié)構(gòu)基本相同，由兩個(gè)轉(zhuǎn)向芯和一個(gè)轉(zhuǎn)向梁組成。如果我們將梁與車身進(jìn)行比較，驅(qū)動核心是其頭部從一側(cè)流向另一側(cè)，頸部是我們通常稱之為核心的部分，車輪安裝在驅(qū)動核心上，就像頭部有一個(gè)稻草覆蓋層一樣。然而，在駕駛時(shí)，草帽會旋轉(zhuǎn)，但頭部不會旋轉(zhuǎn)。中心由軸承隔開，軸頸頭部是車輪的旋轉(zhuǎn)軸。車軸的軸線不垂直于地面，車輪本身也不垂直。

2 汽車車橋類零件的工藝分析

2.1 制定汽車車橋零件加工生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)轉(zhuǎn)向功能的不同，汽車車橋又有非轉(zhuǎn)向橋與轉(zhuǎn)向橋之分，而車橋的類型也使得汽車的驅(qū)動方式分為非驅(qū)動車與驅(qū)動車兩種。車橋零件也會因其作用位置的差異而需要選用不同的加工方案。通常在選擇具體零件的加工方案時(shí)，最重要的判斷依據(jù)便是車橋的驅(qū)動方式。

轉(zhuǎn)向器、平衡軸與避震彈簧作為汽車前橋的主要組成零件，為汽車提供了穩(wěn)定轉(zhuǎn)向的功能。后橋主要是由傳動齒輪、驅(qū)動軸以及減速器殼體組成，最主要的作用便是驅(qū)動與支撐。由此可見，汽車的前橋與后橋在分工上面有著明顯不同，所以在加工相關(guān)零件時(shí)也要根據(jù)車橋的具體作用來合理選擇加工方案，這樣才能確保所制成的汽車車橋能夠同時(shí)滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型等要求。

2.2 汽車車橋類零件加工工藝

生產(chǎn)汽車車橋類零件時(shí)，首要之務(wù)便是確認(rèn)圖像。當(dāng)確保了圖像的完整性，方能確保所制零件的公差、尺寸滿足相關(guān)要求，為后續(xù)選擇怎樣的材料提供指導(dǎo)。加工車橋類零件時(shí)，在設(shè)備選型方面也要契合相關(guān)原則要求，這樣才能夠在避免生產(chǎn)成本過高的問題同時(shí)保證所生產(chǎn)車橋類零件的精密程度能更好的滿足汽車性能、質(zhì)量及安全等各方面的性能要求。

首先，確定加工方案。車橋作為承載著車架與車輪各方面作用力的關(guān)鍵性元件，據(jù)其驅(qū)動方式的不同又可細(xì)分為前橋、中橋以及后橋。對此，本文將圍繞某汽車中橋的加工工藝展開詳盡分析，而圖1所示便是某汽車的中橋零件圖。由改圖可知，車橋零件的兩端的軸屬于旋轉(zhuǎn)類型，基于此便可確定其他零件的尺寸。當(dāng)然，制作過程仍需基于“互為基準(zhǔn)”與“基準(zhǔn)先行”的原則來明確具體的加工方案。至于工藝流程則普遍遵循著以下順序，即首先針對兩頭的內(nèi)孔及端面進(jìn)行加工，之后便是兩頭的軸外圓。最后方式中間的琵琶孔及端面加工。

其次，設(shè)備選型。此次加工的車橋類零件，其長度、寬度及鏜孔直徑分別為2072mm、540mm以及445mm，而在選型具體的加工設(shè)備時(shí)，通常情況下是以臥式加工中心為優(yōu)先選擇項(xiàng)。后經(jīng)一眾工藝人員與機(jī)床操作工商議，認(rèn)為此次加工屬于常規(guī)另加加工類型，故認(rèn)為最合理的選擇項(xiàng)亦當(dāng)是臥式加工中心。然而，臥式加工中心有一明顯缺陷，那便是該加工中心本身的價(jià)值較為昂貴，因此也會導(dǎo)致加工的成本偏高。對此，經(jīng)過與資深工藝人員再度商議，再統(tǒng)合了擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的機(jī)床操作人員的意見及建議后，決定在設(shè)備選型方面更多的偏向于“經(jīng)濟(jì)最大化、性價(jià)比最高化選擇”，故而最終確定的工件加工方案立式加工中心并配備CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺的方式來進(jìn)行生產(chǎn)加工。

2.3 鍛造汽車車橋類零件的毛坯

在選定了制造汽車車橋類零件的具體材料后，便要結(jié)合生產(chǎn)的具體數(shù)量開展生產(chǎn)工作。當(dāng)然，在此之前，關(guān)于毛坯的鍛造也要引起生產(chǎn)商的高度重視。這是因?yàn)槊鞯腻懺鞂罄m(xù)零件的制造關(guān)聯(lián)甚深，如汽車后橋的減速器殼體零件，該零件本身屬于中型批量生產(chǎn)模式，但因生產(chǎn)的相關(guān)機(jī)械屬于輕型，故在毛坯鍛造時(shí)需要選用砂型的機(jī)器造型。而在鍛造好毛坯后，工作人員不僅要對其進(jìn)行液壓與氣壓檢測，同時(shí)還要檢查其殘余應(yīng)力，確定后續(xù)是否仍需要繼續(xù)鍛造。如此方能滿足汽車對毛坯質(zhì)量的現(xiàn)實(shí)需求。

2.4 選擇汽車車橋類零件的液壓夾具

由于汽車車橋零件結(jié)構(gòu)本身具有一定的特殊性，所以單純采用傳統(tǒng)的機(jī)械夾具來進(jìn)行零件裝夾，不僅需要大量的時(shí)間來操作，而且還會增加員工的工作壓力，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。通常為了更好的避免上述狀況發(fā)生，便可將液壓夾具引用到汽車車橋類零件的生產(chǎn)操作中。基于市面上的液壓系統(tǒng)不僅可完成零件的裝夾及定位，且在安裝好液壓夾具后，操作人員需根據(jù)相應(yīng)的指示操作便可讓液壓夾具完成夾緊的全部步驟。液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢還不止如此，其主要的作用還在于流程自動化，這將進(jìn)一步提升員工的工作效率，從而減輕他們的工作壓力。

3 汽車車橋類零件的高效加工

3.1 明確加工基準(zhǔn)

要想確保汽車車橋的質(zhì)量良好，便需對各零件特性、使用及精度等各方面予以嚴(yán)格要求。如針對汽車后橋減速器殼體的高效加工，雖因汽車的減速器殼體零件本身帶有角度而對精度的要求不高，但為防止加工過程出現(xiàn)不必要的基準(zhǔn)誤差，仍需基于工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合的原則，最大限度避免意外情況發(fā)生。

3.2 選擇合理的加工設(shè)備、夾具

由于汽車的減速器零件通常需要中批量的生產(chǎn)，故生產(chǎn)過程通常會選擇通用機(jī)床。但通用機(jī)床又很難達(dá)到高精度的生產(chǎn)要求，故在生產(chǎn)部分要求較高的零件時(shí)，仍需在專用機(jī)床中進(jìn)行。此外，在使用通用機(jī)床時(shí)，為防止在旋轉(zhuǎn)固定零件時(shí)出現(xiàn)意外脫離或旋轉(zhuǎn)不到位等問題，避免對后續(xù)的使用功效造成影響，則使用過程還需使用夾具來固定需旋轉(zhuǎn)的零件。當(dāng)然，使用夾具時(shí)也要避免因夾具因重力問題而出現(xiàn)下降現(xiàn)象。因此，選擇夾具時(shí)也要盡量選擇安裝簡便且能支撐零件的夾具，以此在降低勞動成本的同時(shí)起到保護(hù)零件的效果。

這次加工對象主要是?445mm的琵琶孔、?110mm的N7孔以及兩孔端面上的螺紋。而基于兩孔雖是在不同的平面上，但兩個(gè)平面卻相互平行。因此，需要在完成一個(gè)平面的加工后對工件進(jìn)行180°的旋轉(zhuǎn)方可來到第二個(gè)平面進(jìn)行加工。對此，若加工過程采用的是分工序或翻轉(zhuǎn)夾具，則很難保證所加工工件的一致性。不僅如此，因采用上述工具加工的零件還不具備較高的精度，故在加工中心處也很難發(fā)揮其高效、穩(wěn)定、快速等特點(diǎn)。因此，本次加工方會選擇以立式加工中心配備CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺的方式來進(jìn)行。至于具體的工作內(nèi)容，加工部分主要包含了琵琶孔、端面及后蓋孔的全部加工內(nèi)容，而裝夾部分則是利用V型鐵與614mm尺寸的左面定位裝夾與CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺相連。

首先，防止工件在旋轉(zhuǎn)時(shí)丟轉(zhuǎn)。用于A、B基準(zhǔn)的表面較為光滑，故與V型鐵定位面之間的摩擦力也較小，這便使得CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺在帶動工件宣傳時(shí)極易出現(xiàn)丟轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。而一旦旋轉(zhuǎn)工作未能完美鋁鋅個(gè)，便無法做到對孔間距離的精準(zhǔn)把控。因此，夾具的設(shè)計(jì)還應(yīng)加入防滑裝置，最大限度降低工件旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的概率。

其次，防止工件撓曲變形。由于工件僅自重便達(dá)到了170kg，而兩V型塊之間的跨度定位又達(dá)到了1400mm，這便意味著該工件僅中間部分便要承擔(dān)全部重量的三分之二。不僅如此，當(dāng)工件被兩個(gè)定位塊支撐起后，處于懸空狀態(tài)的中間部分還將承擔(dān)更高的重量。倘若毛坯的孔余量分布不均，則中間部分便容易因A、B基準(zhǔn)所構(gòu)成軸線與空間產(chǎn)生不同程度的撓曲變形而相繼出現(xiàn)形變，繼而影響到工件的加工精度。因此，需要在加劇設(shè)計(jì)時(shí)，于工件的下方和側(cè)面分別添加復(fù)制支撐裝置，避免出現(xiàn)撓曲形變。

最后，采用液壓夾具?；谠摴ぜY(jié)構(gòu)本身具有一定的特殊性，故若使用傳統(tǒng)的機(jī)械夾具來進(jìn)行工件假裝，則每一個(gè)工件在定位與夾裝前，僅調(diào)整輔助與夾具裝置便需花費(fèi)至少5min時(shí)間。如此高強(qiáng)度的勞動，其生產(chǎn)效率也可想而知。因此，為盡可能地提高生產(chǎn)效率并減輕操作者的勞動壓力，應(yīng)當(dāng)采用更加專業(yè)的液壓機(jī)，由液壓系統(tǒng)來完成整個(gè)工件的定位與夾裝。操作者僅需在安裝完工件后，將夾緊代碼輸入到相應(yīng)的機(jī)床控制程序中便能由系統(tǒng)自動完成整個(gè)夾緊任務(wù)，且整個(gè)過程大約僅需30s的時(shí)間，這樣的速率不僅傳統(tǒng)的機(jī)械夾具無法比擬，且操作完成的精準(zhǔn)程度也能得到相應(yīng)的保障，故能最大限度提升工件的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.3 合理控制工件表面的粗糙度

零件表面的粗糙程度對其使用性能的影響是十分巨大的。如零件表面的粗糙度，首先便會影響到零件的耐磨性。通常情況下，零件表面的粗糙度越高，則耐磨性便越低。這是因表面粗糙度較大的零件，其接觸面便會減少。而接觸面越小則壓強(qiáng)越大，這將加速接觸面的磨損，繼而導(dǎo)致零件的抗磨性能下降；其次是對零件耐疲勞性與耐腐蝕性的影響。表面粗糙度越小的零件，其耐腐蝕性能得到增強(qiáng)，繼而可延長零件的使用時(shí)間。但當(dāng)零件表面出現(xiàn)缺損時(shí)，其抗疲勞性能便會隨之下降，最終導(dǎo)致零件因疲勞而損壞；最后則是對零件與零件間性能與精度的影響，越是粗糙的零件表面，其零件之間的間隙也便越大，進(jìn)而使得零件的精密度遭到影響。反之粗糙度過小優(yōu)惠導(dǎo)致潤滑油無法在零件表面上吸附，以致零件之間的摩擦無法得到緩解，最終影響到汽車的綜合性能。因此，合理把控工件表面的粗糙度亦是提升汽車質(zhì)量的重要工序。

3.4 引用自動工件坐標(biāo)測量系統(tǒng)

當(dāng)完成工件夾裝工序后，便是要對工件的相關(guān)坐標(biāo)加以測量，具體所指則是工件琵琶孔端面與編程零點(diǎn)。在確認(rèn)了管理工件的坐標(biāo)零點(diǎn)后，便可沿琵琶孔中心的x與y軸坐標(biāo)零件換算出數(shù)控轉(zhuǎn)臺的零點(diǎn)坐標(biāo)，從而為工件琵琶孔端面與機(jī)床Y軸方向招聘提供依據(jù)。此過程若采用傳統(tǒng)的測量方式，即便操作者操作技巧十分熟練，往往也需花費(fèi)數(shù)十分鐘的時(shí)間，但若結(jié)合CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺，若是熟練的操作者來操作，則僅是1min左右的時(shí)間。除此之外，坐標(biāo)測量還可使用雷尼紹自動工件坐標(biāo)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提前設(shè)置好參數(shù)再由機(jī)床負(fù)責(zé)程序執(zhí)行，執(zhí)行過程會以測頭首先對琵琶孔端面及工作臺Y軸夾角進(jìn)行測量，隨后采用自動旋轉(zhuǎn)的方式將該夾角消除，這樣便能確保工件此時(shí)的琵琶孔端面是與工作臺面平行，繼而為后續(xù)的操作提供便利。

測量工件坐標(biāo)系。以人工手動的方式進(jìn)行X、Y、Z軸坐標(biāo)零點(diǎn)的測量，不僅對操作人員的技術(shù)要求身高，且測量結(jié)果也容易出現(xiàn)較大誤差。但若采用英國雷尼紹自動工件坐標(biāo)測量裝置，則操作者僅需在測量程序中輸入相關(guān)代碼及數(shù)據(jù)，后續(xù)的X、Y、Z軸坐標(biāo)零點(diǎn)的測量及換算均能由測頭來完成，簡單方便的操作不僅能節(jié)約大量時(shí)間，且測量的精準(zhǔn)度也能得到相應(yīng)的保障。

4 結(jié)語

總之，時(shí)代的發(fā)展使得汽車的需求量也逐漸增多，這也意味著我國的車橋行業(yè)仍有著極為廣闊的市場前景，但要抓住這一絕佳的發(fā)展機(jī)遇，仍需車橋行業(yè)不斷創(chuàng)新制造技術(shù)。要知道我國的車橋制造技術(shù)比之國外仍有較大差距。因此，我們在發(fā)展自身的同時(shí)也不妨國外借鑒車橋制造技術(shù)，通過學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)車橋制造技術(shù)的自主創(chuàng)新，這樣才能最大限度滿足我國當(dāng)代汽車的多樣化需求，繼而切實(shí)維護(hù)我國車橋制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊慶.汽車車橋類零件的工藝分析及高效加工[J].中國機(jī)械，2020（3）：91-92.

[2]黃華.汽車車橋類零件的工藝分析及高效加工的相關(guān)研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2020（1）：116+118.

[3]祝顯奇.汽車車橋類零件的工藝分析及高效加工研究[J].設(shè)備管理與維修，2021，（06）：80-81.

[4]玄昌英，王靜.汽車車橋類零件的工藝分析及高效加工的相關(guān)研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019，（03）：22-23.

[5]魏蓉，林興旺.重卡車橋類零件的工藝分析及高效加工的相關(guān)研究[J].科學(xué)與信息化，2019（15）：101，103.