关于拳端主销孔铰刀杆结构的改进

肖波

摘要：拳端产品是汽车转向系统中的重要零件，其功能是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变冲击载荷，并要求转动灵活。

关键词：拳端;铰孔加工方案

本厂生产拳端产品，小批量生产，原加工采用的是国内传统加工工艺，普通机床和专用设备。生产周期长，而产品的质量不稳定，严重影响了产品的交货期。提高加工能力，提高加工精度是厂里的当务之急。通过对汽车拳端的铰刀杆进行改进和优化，来提高生产效率，提升加工精度，从而达到最佳的经济效益。

一、汽车拳端产品主要加工技术要求分析：

拳端产品主销孔尺寸精度要求为H7，圆柱度为0.05，尺寸精度和形位公差都有高的精度要求，表面粗糙度要求达到Ra1.6，孔大而深长。一般采用铰孔来完成加工、保证尺寸精度及形位公差要求。如图1

二、本厂原采用传统铰刀杆加工工艺

加工方法是在立钻、摇臂钻上完成，机床主轴与铰刀杆、铰刀属刚性连接，如图2。尽管机床的精度不断提向，铰刀切削刃与主轴的同轴度误差还是不可避免，要求使他们达到很高的同轴度仍然是个棘手问题，加工过程中在主轴旋转离心力作用下，必然产生诸多不良后果，使产品质量不稳定。

（1）由于铰刀与加工工件拳端主销孔中心不同軸、铰刀切削实际旋转轨迹大于铰刀直径，因此被加工的孔实际偏大而且无规律，无法控制尺寸精度，圆柱度。

（2）因加工孔比较深，随着铰刀逐渐深入孔内，旋转离心刀刃被工件束缚，在不同轴误差影响下，被铰的孔径逐渐缩小形成喇叭口。

（3）由于铰刀、刀杆、机床采用刚性连接，因同轴度误差与旋转离心力共同作用下，铰刀产生电位接触，铰刀刃少数参与切削，只切削孔内凸出旋转轨迹上的部分，其余铰刀刃则切削不到内孔壁，因此产生振动，严重影响内孔表面粗糙度、圆孔圆柱度精度。同时使铰刀的使用寿命缩短。

三、延长铰刀的使用寿命

为保证孔的尺寸稳定，消除喇叭孔，提高孔的圆柱度，延长铰刀的使用寿命，因此对刀柄进了改进设计。使铰刀能实现连续的轴向偏转和径向平移，有效弥补铰刀中心与被加工拳端主销孔中心的偏差、工件安装误差，消除因机床主轴旋转产生的径向跳动，使铰刀中心在整个铰削加工过程中始终与拳端主销孔中心保持一致。

（1）因购买的铰刀本身不能浮动，而是采用安装的浮动铰刀柄实现浮动，为确保铰刀在平行于轴内浮动及在垂直空间角度浮动，特设计如下浮动铰刀机构。如图3

（2）工作原理：机床主轴与莫氏4刀柄连接，刀柄通过定位螺钉将机床主轴旋转动力矩传递给上部十字接头，再传给中间十字接头，十字接头与十字接头之间有1毫米间隙，中间有一个钢起浮动作用，连接杆与压紧螺母采用球面接触，在压缩弹簧作用下，可上下，左右浮动。

（3）采用该浮动机构后，将机床动力矩柔性地传递给旋转的铰刀，能使所夹持铰刀自动找正被拳端主销孔中心，自动调节主轴，保证铰刀中心与被加工拳端孔的中心线平行。

（4）拳端主销孔在铰刀整个铰孔加工过程中柔性、平稳、均匀地完成铰削任务，孔径尺寸精度能达到7级精度，圆柱度可达0，01mm，表面粗糙度可达Ra0.8，提高了产品质量。

（5）机床主轴和被夹持铰刀中心在设定的浮动范围内始终与被加工拳端主销孔中心保持重合，铰刀全部刀刃参与切削且无振动，这使得铰刀使用寿命大大提高，节约了校刀，换刀等辅助时间，提高了生产效率，极大地节约了生产成本。

（6）改进浮动铰削机构后，使得企业产品质量得到有效控制，同时产品的交货期也得到保证。