汽车前桥转向系统横拉杆缩口模具设计及改进

江苏省宿迁市方圆机械有限公司 (223800) 苗 进

宿迁学院 (江苏 223800) 翟崇琳

汽车前桥转向系统经常会用到横拉杆零件，横拉杆的材料以无缝钢管为主，两端通过缩口然后加工内螺纹与拉杆接头联接。这种零件的缩口工艺很重要，缩口的质量直接影响到横拉杆与两端拉杆接头螺纹联接的紧固性，而缩口的质量由模具来保证，以本公司生产的一种横拉杆为例，主要探讨横拉杆缩口模具的设计及改进，仅供参考，其他机加工不作讨论，产品如图1所示。横拉杆的毛坯尺寸为外径48 mm、内径38 mm、长度970 mm，材料为Q345D无缝钢管。

图1

1.原缩口模具结构及缺点

原缩口模具结构较为简易，模具材料选用Cr12，如图2所示，此模具安装在平锻机床上，工作过程:上、下模先闭合，毛坯从右端由液压缸活塞杆顶入模具，通过限位，挤压出满足图样的缩口长度，退回活塞杆，上模抬起，取出工件。

图2

这种模具在使用初期，生产出的产品也能满足图样尺寸，但是这种模具型腔工作部分长度必须大于或等于缩口部分的长度，其工作方式使工件和模具形成的摩擦主要是滑动摩擦，摩擦力比较大，工件表面有拉伤现象，随着热量的快速上升，模具型腔的磨损也在增速，而且模具型腔工作部分磨损从左向右成递增趋势，在加工800件左右的时候，横拉杆缩口部分就出现1°～1.5°的锥度，所以在后道工序螺纹加工中就出现问题，无法满足内螺纹M38×1.5－4H，有效长度90 mm的要求，紧固性得不到保证，缩口模具报废。这种模具寿命比较短，需要经常更换，随着量的提升，客户投诉也在增加，都是横拉杆与拉杆接头螺纹配合处松脱。这种模具已不能满足生产要求，需要设计一种模具寿命长、缩口锥度小的模具。

2.改进后旋压缩口模具结构及特点

图3

改进后的模具结构如图3所示，共使用3根固定柱，在左、右固定板上均布，两端与左、右固定板过盈配合，每根固定柱上都有1个旋轮、1个深沟球轴承、1个垫板和1个推力球轴承，旋轮和深沟球轴承过盈配合，深沟球轴承再与固定柱过盈配合，推力球轴承左边部分和固定柱过盈配合，推力球轴承和旋轮之间用垫板隔开，防止推力球轴承和深沟球轴承转动时发生干涉，这样旋轮在承受径向压力和轴向压力的时候仍然能够转动。

该模具不需安装在专用压力机上，公司对旧车床进行改装，将模具装夹在车床卡盘上并能随卡盘旋转，将工件用夹具安装在刀架上 (见图4)，工作的时候，模具随卡盘正转，车床的横向自动走刀系统将工件从右固定板端送入模具，当工件接触旋轮并继续推进时，旋轮随深沟球轴承和推力球轴承转动，在工件表面滚动挤压，挤压长度通过限位来控制，获得满足图样尺寸的产品。

图4

该模具与改进前模具对比有其显著特点:

(1)模具与工件的主要摩擦由滑动摩擦转为滚动摩擦，摩擦力较小，发热量也较少，因此模具磨损较小，工件表面也无拉伤现象。

(2)模具工作部分长度缩短，有效地减少了锥度产生的可能性。

(3)由于摩擦力减小和锥度产生的可能性减少，模具寿命大大提高，加工5000件时才需更换旋轮。

3.旋轮及旋轮架设计

改进后模具中的旋轮为主要工作零件，选用Cr12材料，热处理硬度至55～60 HRC，与改进前模具结构中型腔的热处理方法相同，其结构和形状如图5所示，旋轮共有3个，均布在旋轮架上，旋轮架由左、右固定板和3根固定柱组成，旋轮架的设计要满足3个旋轮中间相切的圆与要缩口部分工件的外圆尺寸相同。

4.旋压缩口中工艺参数

图5

旋轮架的转速与车床主轴相同，车床主轴的转速设定192 r/min，进给量设定0.5 mm/r。为了保证缩口的表面质量和加工速度，车床的主轴转速不宜过低，在车床允许的情况下，主轴转速可适当提高，进给量也可适量增加。

5.结语

改进后的模具其结构、工艺性能、精度及寿命已在生产中通过验证，能够满足生产需求。