汽車(chē)轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車(chē)前橋總成上的重要零件，是一種典型的復(fù)雜叉形件，一般采用水平分模和立式分模兩種鍛造成形工藝生產(chǎn)鍛件。本文通過(guò)對(duì)兩種不同鍛造工藝生產(chǎn)的鍛件的分析，初步探討轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件的分模形式、余量分配以及鍛造錯(cuò)差等對(duì)其機(jī)加工工藝性的影響，并對(duì)在加工過(guò)程中夾具設(shè)計(jì)和定位面的選擇等方面提出建議。

概述

轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋上的主要零件之一，能夠使汽車(chē)穩(wěn)定行駛并靈敏傳遞行駛方向。它一個(gè)作用是將方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值有效地傳遞到汽車(chē)前輪上，適時(shí)控制汽車(chē)行進(jìn)中的路線，從而保證汽車(chē)安全、準(zhǔn)確無(wú)誤地運(yùn)行。另一個(gè)作用是承受汽車(chē)前部載荷，支承并帶動(dòng)前輪繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)。在汽車(chē)行駛狀態(tài)下，承受著多變的沖擊載荷。因此轉(zhuǎn)向節(jié)不僅要求有可靠的強(qiáng)度，而且必須保證其較高的加工精度。它的幾何形狀比較復(fù)雜，需要加工的幾何形體比較多，各幾何面之間位置精度要求較高，其加工精度的高低會(huì)影響到汽車(chē)運(yùn)行中的轉(zhuǎn)向精度。

轉(zhuǎn)向節(jié)形狀比較復(fù)雜，集中了軸、孔、盤(pán)環(huán)、叉架等四類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要由支承軸、法蘭盤(pán)、叉架三大部分組成，如圖1所示。支承軸的結(jié)構(gòu)形狀為階梯軸，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由同軸的外圓柱面、圓錐面、螺紋面，以及與軸心線垂直的軸肩、過(guò)渡圓角和端面組成的回轉(zhuǎn)體；法蘭盤(pán)包括法蘭面、均布的連接螺栓通孔和轉(zhuǎn)向限位的螺紋孔；叉架是由轉(zhuǎn)向節(jié)的上、下耳和法蘭面構(gòu)成叉架形結(jié)構(gòu)。

鍛造方式對(duì)于加工工藝性的影響

轉(zhuǎn)向節(jié)的機(jī)加工主要工藝流程為：銑軸頸端面、打中心孔→粗車(chē)法蘭盤(pán)端面和支撐軸軸頸→半精車(chē)支撐軸頸、圓角，精車(chē)法蘭，車(chē)尾端螺紋→鉆、攻法蘭面螺紋→粗、精銑上、下耳環(huán)內(nèi)、外端面→鉆、鏜主銷(xiāo)孔→表面淬火（根據(jù)需要）→精磨大、小軸承頸及圓角→鉆軸端十字交叉孔→打刻標(biāo)識(shí)→檢驗(yàn)、入庫(kù)。

由于鍛件生產(chǎn)方式（即平面分模和立式分模）不同，在進(jìn)行鍛件設(shè)計(jì)時(shí)的分模面布置、加工余量分配、以及鍛件的錯(cuò)差和厚度公差對(duì)于轉(zhuǎn)向節(jié)的加工會(huì)產(chǎn)生不同的影響。尤其是在銑軸頸端面、打中心孔，車(chē)、磨支撐軸頸（見(jiàn)圖2所示A、B部位的加工）及法蘭盤(pán)端面，加工法蘭盤(pán)上與轉(zhuǎn)向節(jié)臂和制動(dòng)器連接的螺紋孔以及加工叉架部分的叉口端面及主銷(xiāo)孔等工序上（見(jiàn)圖2所示C、D部位的加工）產(chǎn)生的影響尤其明顯，因此在進(jìn)行機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)、夾具定位面選擇時(shí)必須根據(jù)鍛件生產(chǎn)方式的不同而采取相應(yīng)對(duì)策。現(xiàn)詳細(xì)闡述如下：

從鍛造工藝的角度來(lái)看，轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件的特點(diǎn)是：支承軸細(xì)長(zhǎng)、法蘭較大且有時(shí)為異形面，叉架與支撐軸中心線偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度α且形狀復(fù)雜，按照《GB12362-2003鋼質(zhì)模鍛件公差及機(jī)械加工余量》中的鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S=mi/mn(其中mi為鍛件質(zhì)量；mn為鍛件包容體質(zhì)量)計(jì)算可知，S均小于0.16，因此其復(fù)雜系數(shù)為S4，為典型的復(fù)雜叉形件。鍛件的生產(chǎn)有兩種方式：一種為水平分模方式（簡(jiǎn)稱(chēng)平面分模），即以鍛件中心平面為分模面的鍛造方式，因支撐軸部分與法蘭和叉架部分的截面相差較大，鍛造過(guò)程中為合理分配坯料致使制坯非常復(fù)雜，即便如此，在支撐軸和法蘭連接處還是會(huì)存在較大飛邊，并沿軸向逐漸減少，直到尾部才能達(dá)到正常寬度，此種方式鍛造的材料利用率較低。另一種為垂直分模方式（簡(jiǎn)稱(chēng)立式分模），即以法蘭中心平面為基礎(chǔ)，兼顧兩側(cè)叉子型腔的垂直分模方式，這種鍛造方式可以在預(yù)鍛采用封閉式鍛造技術(shù)，正擠出軸部和反擠出兩側(cè)叉部，然后終鍛成形并排出多余金屬。因預(yù)鍛是利用閉式型腔對(duì)金屬進(jìn)行限制，迫使金屬在三向壓應(yīng)力作用下流向型腔深處，可大幅度減少飛邊金屬消耗。

水平分模和立式分模轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件的鍛造公差及加工余量布置分析：在采用水平分模鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)時(shí)，其分模面通常選在最大截面處，從圖3所示可以看出，A-A為鍛件分模面，而鍛打方向垂直于分模面所在的平面，即沿B-B所示方向。這樣鍛件即由上、下模兩部分鍛造成形。鍛件加工部位的加工余量均勻分配在支撐軸、法蘭盤(pán)端面以及上、下叉口端面。鍛件的拔模斜度沿鍛打方向，即B-B的方向，一般為5°～7°；在鍛打過(guò)程中，由于鍛件溫度和鍛打力等因素的波動(dòng)影響，上、下模不能完全打靠，因此在鍛件上會(huì)形成沿鍛打方向的厚度尺寸波動(dòng)，通常公差為±1mm左右；而由于上、下模具錯(cuò)移產(chǎn)生的錯(cuò)差一般為±1.5mm左右