立式单面铣前轴拳头面外圆专用机床

2014-04-09张学周宋保安程建安

制造技术与机床 2014年10期

张学周宋保安程建安

(安阳三一机械有限公司，河南安阳 455000)

前轴在整车中承担承重、支承、转向的功能，属于汽车上的重要零部件。一般为整体锻造拳头形工字梁形，两拳头和转向节用主销铰接，转向节绕主销摆转，以实现汽车转向。

由于锻造工艺、模具等原因，部装时，前轴拳头面外圆与转向节内腔底面常会出现干涉现象，需要修去干涉部分；另因工件外形为曲面，人工修整费工费时，外观质量差；因此考虑用铣外圆机床修整前轴拳头面外圆。

铣前轴拳头外圆通常采用以下方案加工，方案一：采用专用立式加工中心，玉米棒状铣刀加工，此方案肯定可行，但费用高，同时修整没有精度要求的外圆也没必要用高精度高成本的机床；方案二：采用立式单面专用铣外圆机床。加工前轴外圆时用主销孔及端面定位，加工时，将工件安装到夹具的固定心轴(心轴不旋转)上、上端可不夹紧；由于前轴长度较长，因此另一端需要用车间平衡吊车吊住，人工推着工件后端使其绕心轴旋转，完成拳头面外圆加工(图1)。此机床虽然简单、经济，但在实际现场加工时加工质量较差。因为一旦心轴与前轴主销孔间隙小，加上铣削力，加工会出现推不动工件的现象；可间隙稍大时，推动铣削时易产生振动、噪声大，加工外观质量差，间隙无法控制，工作效率低、劳动强度大，不能满足企业生产计划和市场需要。

1 机床总体设计

根据上述情况，重新设计开发立式单面铣前轴拳头面外圆专用机床(图2)。

铣头固定于立柱上，立柱置于整体床身上，为减轻工人劳动强度和装卸工件方便，床身上布置一液压滑台，其上放置夹具。根据被加工件特点设计结构新颖、紧凑的固定式夹具。虽然结构形式与图1相似，但由于夹具结构不同和定位方式的差异，使得现机床不仅工人推动省力，运行平稳，而且成本低，效率高。

2 定位、加工工艺性分析

图3为前轴拳头面加工简图。前轴拳头面端面一般有2°～10°倾斜角度。因此需在板簧面下垫相应角度块才有利于拳头面外圆的有效加工。经分析研究，决定以主销孔、拳头面外圆端面和一个板簧面定位，考虑到推动工件时扭矩的传递，在板簧面定位块上安装一菱销传递扭矩，手动夹紧。

3 夹具结构设计

夹具是机床的重要组成部件，是根据被加工件的工艺性和机床加工方案的具体要求而专门设计的，主要用于实现被加工工件的准确定位，合理夹压，装卸工件限位以及更换品种调整方便。

夹具结构见图4。它主要有工件回转部分、定位、夹紧及后端支承轨道等组成。该夹具由原来工件绕心轴旋转改为工件紧固在心轴上，定位心轴通过键螺钉连接在回转轴上实现心轴带动工件回转；由于铣削抗力较大，回转轴轴承采用圆锥滚子轴承；增加系统刚性，而且回转也很轻快，减轻工人的劳动强度。为了推动工件平稳，工件后端支承板通过4个滚轮安装连接在半圆环轨道上，这样一来工件的转动是在绕回转心轴的圆环轨道上回转，使得转动轻松自如。为适应不同品种的前轴，只要左右调整支承板上定块位置(若前轴主销孔倾斜角度不同，则只需更换相应角度的定位块即可)和更换前轴定位心轴或加定位套就可实现不同品种、不同系列前轴的铣削加工。