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转向节，重要汽车零部件，常用毛坯为铸造或锻造状态，多采用工艺分散的加工方法，使用立加、多工序多夹具、标准刀具的方式进行批量生产，如图1所示。长期的使用下来，发现该工艺方法存在需要多次装夹、人员使用多、设备数量多，占地面积大、耗能高及后期维护成本高等缺点。
图1
分析认为，转向节加工部位具有空间方位多、孔系间的位置度要求严的特点，图 1 为一典型汽车转向节加工部位示意图 （深色部分为需加工部位），为解决加工的难题，怎么对现有的立加+多工序多夹具+标准刀具的工艺方法进行分别改进？下面将会一一详述。
图2
part.1 工艺方向选择为解决工艺分散方法的弊端，高效率、高自动化、少人化成为一种必然选择，而多主轴机床设备、高复合刀具、五轴转台等的集成应用，目前是适应转向节产品高效、多空间方位加工的最优选。而实现转向节一次装夹、工序集中的工艺方法，是保证产品一致性的重要手段。
part.2 设备、刀具、夹具的确定设备、刀具、夹具是相互支撑、相互影响的，实现即定工艺路线需要全面的考虑。
1.设备：多主轴设备的方案
使用双交换数控旋转工作台，剃除上下件时间对节拍的影响，提高设备利用率、降低加工节拍时间。除设备所标配的 x、y、z 三个轴之外，在数控交换工作台上增加 a、b 两个旋转轴 ，以实现多方位转位，可以解决多空间方位加工的问题。多主轴设备（图3）在加工时相应配备同样数量的夹具和刀具，对于双工作台而言，夹具数量应是主轴数量的 2 倍。
图3 三主轴设计
2.刀具系统要求: 采用热胀刀柄
刀具系统首先的要求是适应高转速，普通 bt 刀柄的结构特点不能满足高精度要求，采用热胀刀柄比较适宜。同时对刀具进行复合以减少刀具数量和换刀次数，并缩短走刀路径长度。如图 4为双盘铣刀，用于同时铣削某一厚度的两面，图 5 为复合镗铣刀，实现 3 个孔尺寸的同时粗镗及平面刮铣。以生产转向节采用分散工艺为例，共需刀具 24 把，同等情况下使用复合刀具，刀具使用数量可降低至 18 把。
图4 双盘铣刀
图5 复合镗铣刀
3.夹具设计: 核心是定位点的选择
对于铸造或锻造毛坯，应选择铸锻工艺较容易满足位置尺寸要求的部位，或不容易因铸锻工艺产生变形的部位。其次是夹紧点及夹紧力的选择，夹紧力与支撑力应在同一直线上，避免产生夹紧力矩。图 6所示方案的夹紧位均在 z 向移动限位的正上方。在精加工时，由于切削力较小，可以通过液压系统的调整通过二次给压减小夹紧力，从而减小夹紧变形，提高产品的加工精度。
图6 一次装夹定位方案
在产品开发阶段采用同步工程，设置必要的工艺限位点和夹紧点，可以理想地解决定位和夹紧点，选择合理性的问题。在一次装夹完成所有工序加工的夹具中，粗加工阶段有较大的切削力，因此刚性设计需进行细致计算，并留有一定的裕度。如图 7 为转向节一序完成所有部位加工并使用三主轴设备所设计的夹具数模及实物。
图7
4.夹具、刀具及设备的干涉检查
夹具及刀具在设计完成后，需要根据数字模型进行工件切削状态下工件、夹具与刀具的干涉验证，保证在设计阶段最大限度地发现和解决问题。
part.3 工艺方法验证工艺方法的验证过程，是对设备、刀具、夹具及软件的综合测试，而这些要素的合理性最终体现在加工过程中各工艺参数的选择范围上。对一条生产线而言，节拍是另一个重要考量标准。当对质量要求提高时，往往需要调整工艺参数以降低进给或减少切削余量，这通常会增加节拍时间。因此在满足产品质量要求的前提下，使整个系统的参数选择处在一个合理的水平，同时兼顾节拍要求，并保证刀具的损耗处在一个正常的水平上，是工艺参数调整的关键。
part.4 转向节方案异性件夹持主要考虑的事定心和夹持稳定性，仿型夹持才是最好的。针对乘用车（小轿车）的转向节夹具方案：
工序转向节op-10
工序转向节op-20
工序转向节op-30
结语对于汽车转向节产品而言，上述的多主轴工艺集中方案是一个比较理想的选择。但是每种产品的加工都需要就设备、夹具、刀具等各环节做理论分析，并在经过大量实验论证后得到相应的结果。此转向节的工艺方法设计对于其他种类的大批量机加工产品同样具有借鉴意义。
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