汽车支架类零件机械加工工艺研究

张磊 汤一龙

摘要： 现代技术的快速发展，让我国机械制造领域同样有着大量的技术拓展空间，尤其是支架类零件，在机械加工的使用过程当中不断扩大应用范围，具有良好的稳定性和操控性。在众多实用性零件组成当中，支架类零件在汽车领域得到了广泛应用，为了保障其质量能够满足技术设计要求，我们需要采取有关的细节处理和规格调整措施，确定加工工艺方案。

Abstract： The rapid development of modern technology has given China a lot of room for technological expansion in the field of machinery manufacturing， especially bracket parts， which have been expanding the scope of application during the use of mechanical processing， with good stability and controllability. Among the many practical parts， bracket parts have been widely used in the automotive field. In order to ensure that its quality can meet the technical design requirements， we need to take relevant detailed processing and specification adjustment measures to determine the processing technology plan.

關键词： 汽车;支架类零件;机械加工

Key words： automobile;bracket parts;machining

中图分类号：U472.43                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0094-02

0  引言

支架零件是当前汽车的主要组成部件之一，并且在使用过程当中起到关键的保障稳定性、支承等多个方面的作用。在机械加工环节当中如果出现加工工艺缺陷，不仅会导致生产效率下降，甚至会因此出现精度不足产生废品。对此，需根据零件结构特点设计出定位更加准确且技术可靠的元件，在降低工作时间的同时对加工工艺环节展开优化。

1  支架零件机械加工工艺分析

1.1 工艺流程设计

通常情况下，支架里面采用较多的材料是灰铸铁，灰铸铁在耐热性和减震性方面效果突出，性能优秀。此类零件的机械加工工艺规程首先要考虑对零件工艺的确定和毛坯制造方法的确定，之后选择基面水位和高层起始面，才能确定最佳工艺路线和制造设备，确定工序切削用量等。在整个设计过程当中，圆柱上方通槽和圆柱体上的圆柱孔都有参数要求，且两侧加强筋圆柱同样有对称性需求。一般情况下不退称度保持在0.2，不垂直度保持在0.1。

1.2 加工方案的确定

由于支架零件加工涉及到很多不同的工序，因此为了完成零件的制造过程，需要通过连续动作来确定工艺路线，在实际生产过程当中再根据零件特点对某些特殊环节进行调整和优化。目前支架零件的主要加工工艺内容，包括面加工和孔加工等，这些待加工的表面一般在尺寸精度和表面粗糙度方面要求较高，所以不仅要使用专用夹具对零件进行定位，还需要选择合理的加工方法，充分考虑加工质量和加工成本[1]。例如在定位基准的选择之上，应该选择良好的基准面，确保加工尺寸精度和形位精度使工件装夹更加简便。

1.3 控制加工余量

在当前的机械制造加工过程当中，本身会对加工余量进行综合设计，其目的是为了保证相关的部件在生产过程当中可以达到标准精确度和表面粗糙度，因此我们确定加工余量时可以采用三种方法。

第一种是直接进行经验估计工艺制造人员，按照平时的工作标准和工作经验，对加工余量的预留参数进行实际预测，通常而言，这种加工余量的数据会随着机械制造人员本身的经验产生一定的浮动，精确度和稳定性与个人主观因素之间存在着密切联系。

第二种则是根据机械制作的相关记录表格数据进行查询和修正相关工艺制作人员本身会在实际加工环节当中按照生产的时间和有关制作数据给定一个表格内容，在加工过程当中就可以结合表格内容作为参考依据。

最后一种则是分析计算法，这种方法获取的结果会更加精确，在数据确定方面不受到工艺条件和其他间质因素的严重影响。因为在计算过程当中本身就会利用相应的公式展开计算，例如操作人员在进行加工时，会按照技术层面的规格制定对于量进行提前计算，然后将需要预置的余量数据确定之后，再保障数值层面的精确性和零件质量。

1.4 夹具工装设计

在夹具设计方面，由于工艺操作人员在对专用夹具进行选择时，会先对定位误差进行计算，避免在定位过程当中出现与基准数据原则不符的情况。对此我们需要对夹具工装设计方面的某些重点工艺展开针对性控制。例如在夹具定位误差分析方面需要限制自由度，并且预留出两个自由度支撑在旁边的支撑板区域。

在夹紧机构设计时，标准是在夹紧力的作用之下，工件可以被牢固固定在定位支撑架区域，且工艺制作人员会对夹紧方向展开相应设置和工件刚度方向保持一致，避免工件在制作环节当中出现严重的变形问题。而整个夹紧工件制作环节当中，受到的切削力和重力等影响因素要做好相应的调控，使得加紧点和支撑元件之间的位置处理，始终保持在一个平面标准之上，达到工艺制作要求。

在夹具体设计时，需要对工件装卸和机床固定的规格展开设置，能够具有良好的强度和刚度性能，并且便于使用拆卸和安装。所以元件的结构和尺寸都应该符合稳定的性能标准，在细节方面应具有精确度。

相关的夹具安装过程当中，先要确定机构方案的规模，并且让技术处理人员对刀具安装位置和安装方向做出调整，确保机械在运行环节当中，能够按照制作人员要求的形状和规格来进行确定，最后确保零件质量符合技术标准。

2  轴承支架机械加工工艺

2.1 夹具定位

在定位方面需要确保轴承支架零件的加工精度，选择正确的定位基准，定位基准和定位误差之间存在着密切联系，且定位基准选择差异也会导致定位方法和定位支承点布置方式的不同。当前工件在夹具当中能够完成六点定位，因此工件的定位基准面需要和夹具的定位元件之间保持接触，目前常见的定位元件类型包括支承板，定位销等[2]。

在对工件整体结构和定位基准面进行综合分析之外，就要确定机械加工工艺内容，得出工件在大部分情况下的待加工表面工作要求。例如前端扇形结构区域的定位基准，面上存在两个通孔结构，该结构符合两条支承板配合两条定位销的定位方案，但考虑到设计方案中的某些定位元件零件特殊，并不是以轴承支架零件的实际定位需求，所以无法使用支承板作為定位元件，可以考虑替换为由一个球头支承钉配合两个带支承的定位销进行定位。如果定位基准表面平整性较差，那么改进后的方案虽然会形成点定位副，但点定位副的定位误差要比面定位副更低。不过在保障定位元件布局合理的要求下，应该确保球头支承钉到两个定位销的连心线所在直线距离更大，从而加大三角形支承面积保障工件定位稳定性。

综合来看，根据零件结构特点来进行设计参数确定，不仅能够让零件保持位置稳定，同时还能保障家具产品的良好性能降低，产品在使用过程中可能出现的各种故障。此外，在保障基准原则的同时，简化了夹具本身的结构，不会影响定位方案和让工件产生变形情况而降低加工精度，定位销和工件定位孔之间也不会互相干涉[3]。

2.2 夹紧设计

工件在实际的加工过程当中会受到切削力和惯性力等多个方面的重力作用，所以工件在这些力体下会产生平移或转动，从而影响在夹具当中已经获取的准确定位。为了解决此类问题，我们会根据轴承支架零件加工部位的结构特征来选择不同的夹紧点，在综合考虑紧凑空间要求和静态下的力学平衡标准之后，减少加工前的载荷不均变形问题。与此同时还要考虑夹紧过程当中的夹紧性能，因为夹紧力过低时可能会导致工件发生窜动，但夹紧力过高又会让加工工艺系统本身出现变形，影响加工精度，这需要我们准确计算出加工环节的钻削力并以此为基础设置夹紧力。转学率的净利计算过程当中，刀具承受的力学作用主要来源于两个方面，一部分来自于刀具轴线本身的切削抗力，另一方面则来自于刀具圆周转动方向产生的扭矩。总而言之，加紧设计阶段，应该综合考虑家具布置和夹紧顺序的同步优化方法，从而有效减少工件变形问题，确保工件在装夹加工过程当中的精度和稳定要求。

而夹紧力的计算过程当中，我们将夹具和工件是作为同一主刚性系统，再根据夹紧点处夹紧力和切削力的差异来建立平衡方程，然后配合安全系数获取实际的夹紧力。

2.3 夹具体结构要求

夹具体是当前夹具和机床的主要连接元件，并且这些载体是设计过程当中的基础件。夹具体在使用环节当中承受的载荷和惯性力等会引起振动和冲击，所以在结构设计环节应该考虑到这些基本性能要求具有足够的强度和刚度，尤其是在承受切削力和夹紧力的前提下，不可产生变形和振动的坚决条件，因此可考虑添加强筋结构来保障夹具体强度。在结构设计方面应缩小体积和质量，对于某些可以移动的夹具而言，还应确保在使用环节中的灵活操作性能，不可影响工件在夹具中的定位导致加工误差。通常而言，在选择家具体毛坯结构是会从结构工艺的经济性和技术性角度降低制造成本，并缩短生产工艺周期，从而保障加工效率让夹具体发挥良好的组合式优势。在利用技术手段完成前期的加工内容之后，可以借助数控回转工作台呈现出夹具的翻转功能和回转高精度。

2.4 辅助定位机构

辅助定位机构设计采用一面两销定位法，这种定位方式的主要优势在于确保工件在进行各项加工工具时维持统一基准，避免因定位基准更换产生定位误差。需要注意的是，在这种定位方式之下，工件在进入夹具展开定位和加工的过程当中，可能无法保持恰到好处的姿态，所以可以先将工件的一面放置在支承面区域，再将其中的定位孔套入定位销之后安装另一侧的定位。工件质量越大，工件和定位胶之间的磨损碰撞可能性就越高，可能因此而缩短定位销的使用周期，甚至影响夹具本身的定位精度[5]。而定位销和定位孔之间存在间隙后，工件可能无法保证绝对的水平滑动状态，工件基准面与定位元件的定位面并不可能完全重合。再使用两个液压旋转压板夹紧器，进行预夹紧之后就可以调整工件在夹具中的状态，保障更加稳定的精确度，防止压板对刀具引起干涉而导致刀具损坏。这说明辅助定位机构部分在明确工作原理之后，可以有效展开工艺改进提升工件装夹可靠性。值得一提的是，在完成相关的准备工作之后，可以通过专门的软件设计有限元模型并进行求解分析，然后充分考虑不同的影响因素分析结果的准确性，展开合理评估，再将结果应用于实际的工程领域内。

3  结语

工艺制作人员在确定支架类零件的安装要求时，先要对工装设计和加工工艺进行详细规划，之后再根据实际情况确定机械定位要求和工艺制作要求。尤其是要预留的余量、切削用量等要进行系统化分析，才能使用各类精密仪器对生产效率进行全方位保障，让产品满足技术监督层面的要求，确保产品合格率得到稳定提高。

参考文献：

[1]王彦文，高峰.支架类零件机械的加工工艺及工装设计[J]. 科技创新与应用，2018（27）：100-101.

[2]刘映泉，韩光明.辅助基准在支架类零件加工中的应用[J]. 金属加工（冷加工），2019（09）：37-40.

[3]刘春生，苏建强，罗金祺.汽车发动机变速箱支架类零件的超低速压铸工艺[J].特种铸造及有色合金，2013，33（03）：246-248.