汽车车桥类零件的工艺分析及高效加工的相关研究

张超

摘 要：随着人们生活水平的不断提升，汽车也进入到了寻常百姓家中。在汽车普及程度越来越高的同时，人们对汽车性能的关注度也不断提高，尤其是安全方面的性能更是备受民众的广泛重视。然而，在普通公众的认知中，普遍认为汽车最重要的部分当属汽车技术，而关于汽车零件的质量则鲜少有人关注。殊不知一旦汽车零件出现问题，不仅会导致汽车的综合性能下降，而且还会为汽车的行驶安全埋下巨大隐患。对此，本文针对汽车车桥的作用及其零件工艺展开分析，重点就高效加工等内容展开详尽探讨，以期能为汽车提升综合及安全性能提供参考。

关键词：汽车车桥 零件工艺 高效加工

拥有国家政策大力支持的汽车行业，近年来也呈现出了极其迅猛的发展速度。当前随着人们环保意识不断增强，汽车行业的发展主题也开始向“环保、节能”方向转变。但是，为了能够更好的实现上述目标，便需要优化机械制造力，高度重视汽车诸多元件的改良，如汽车车桥这个元件直接关系到汽车的综合性能。因此，为了推动汽车行业朝着可持续性方向发展，促进“环保、节能”目标达成，需明确车桥类零件每一道的加工工序，以此推动汽车行业健康稳定发展。

1 汽车车桥的功能

车桥是每一辆汽车的必备元件，该元件另一个更为普遍的叫法便是车轴。它是位于车轮与悬架之间，对于汽车的车架及悬架起到了连接的作用。同时，汽车两端的车轮也与车轴密切相关。因此，车轴几乎承载了汽车所有，是维护汽车行驶最关键的元件之一。

车轴可以像大格栅一样集成在一起，车身两端由悬架系统支撑。因此，集成轴通常与独立悬架配合；轴也可以断开。例如，两把伞放在车身两侧，车身相应地由悬架系统支撑。因此，分离式车桥与独立悬架一起使用。根据不同的驱动模式，车桥也可分为四种类型：转向轴、驱动轴、传动轴和支撑轴。转向轴和支撑轴属于驱动轴。大多数汽车使用前后轮驱动（FR），因此前桥是转向轴，后轴是驱动轴；前轴成为当前驱动车辆（FF）的驱动轴，后轴是支撑轴。

转向轴的结构基本相同，由两个转向芯和一个转向梁组成。如果我们将梁与车身进行比较，驱动核心是其头部从一侧流向另一侧，颈部是我们通常称之为核心的部分，车轮安装在驱动核心上，就像头部有一个稻草覆盖层一样。然而，在驾驶时，草帽会旋转，但头部不会旋转。中心由轴承隔开，轴颈头部是车轮的旋转轴。车轴的轴线不垂直于地面，车轮本身也不垂直。

2 汽车车桥类零件的工艺分析

2.1 制定汽车车桥零件加工生产标准

根据转向功能的不同，汽车车桥又有非转向桥与转向桥之分，而车桥的类型也使得汽车的驱动方式分为非驱动车与驱动车两种。车桥零件也会因其作用位置的差异而需要选用不同的加工方案。通常在选择具体零件的加工方案时，最重要的判断依据便是车桥的驱动方式。

转向器、平衡轴与避震弹簧作为汽车前桥的主要组成零件，为汽车提供了稳定转向的功能。后桥主要是由传动齿轮、驱动轴以及减速器壳体组成，最主要的作用便是驱动与支撑。由此可见，汽车的前桥与后桥在分工上面有着明显不同，所以在加工相关零件時也要根据车桥的具体作用来合理选择加工方案，这样才能确保所制成的汽车车桥能够同时满足生产纲领与生产类型等要求。

2.2 汽车车桥类零件加工工艺

生产汽车车桥类零件时，首要之务便是确认图像。当确保了图像的完整性，方能确保所制零件的公差、尺寸满足相关要求，为后续选择怎样的材料提供指导。加工车桥类零件时，在设备选型方面也要契合相关原则要求，这样才能够在避免生产成本过高的问题同时保证所生产车桥类零件的精密程度能更好的满足汽车性能、质量及安全等各方面的性能要求。

首先，确定加工方案。车桥作为承载着车架与车轮各方面作用力的关键性元件，据其驱动方式的不同又可细分为前桥、中桥以及后桥。对此，本文将围绕某汽车中桥的加工工艺展开详尽分析，而图1所示便是某汽车的中桥零件图。由改图可知，车桥零件的两端的轴属于旋转类型，基于此便可确定其他零件的尺寸。当然，制作过程仍需基于“互为基准”与“基准先行”的原则来明确具体的加工方案。至于工艺流程则普遍遵循着以下顺序，即首先针对两头的内孔及端面进行加工，之后便是两头的轴外圆。最后方式中间的琵琶孔及端面加工。

其次，设备选型。此次加工的车桥类零件，其长度、宽度及镗孔直径分别为2072mm、540mm以及445mm，而在选型具体的加工设备时，通常情况下是以卧式加工中心为优先选择项。后经一众工艺人员与机床操作工商议，认为此次加工属于常规另加加工类型，故认为最合理的选择项亦当是卧式加工中心。然而，卧式加工中心有一明显缺陷，那便是该加工中心本身的价值较为昂贵，因此也会导致加工的成本偏高。对此，经过与资深工艺人员再度商议，再统合了拥有丰富经验的机床操作人员的意见及建议后，决定在设备选型方面更多的偏向于“经济最大化、性价比最高化选择”，故而最终确定的工件加工方案立式加工中心并配备CNC数控转台的方式来进行生产加工。

2.3 锻造汽车车桥类零件的毛坯

在选定了制造汽车车桥类零件的具体材料后，便要结合生产的具体数量开展生产工作。当然，在此之前，关于毛坯的锻造也要引起生产商的高度重视。这是因为毛坯的锻造对后续零件的制造关联甚深，如汽车后桥的减速器壳体零件，该零件本身属于中型批量生产模式，但因生产的相关机械属于轻型，故在毛坯锻造时需要选用砂型的机器造型。而在锻造好毛坯后，工作人员不仅要对其进行液压与气压检测，同时还要检查其残余应力，确定后续是否仍需要继续锻造。如此方能满足汽车对毛坯质量的现实需求。

2.4 选择汽车车桥类零件的液压夹具

由于汽车车桥零件结构本身具有一定的特殊性，所以单纯采用传统的机械夹具来进行零件装夹，不仅需要大量的时间来操作，而且还会增加员工的工作压力，导致生产效率低下。通常为了更好的避免上述状况发生，便可将液压夹具引用到汽车车桥类零件的生产操作中。基于市面上的液压系统不仅可完成零件的装夹及定位，且在安装好液压夹具后，操作人员需根据相应的指示操作便可让液压夹具完成夹紧的全部步骤。液压系统的优势还不止如此，其主要的作用还在于流程自动化，这将进一步提升员工的工作效率，从而减轻他们的工作压力。

3 汽车车桥类零件的高效加工

3.1 明确加工基准

要想确保汽车车桥的质量良好，便需对各零件特性、使用及精度等各方面予以严格要求。如针对汽车后桥减速器壳体的高效加工，虽因汽车的减速器壳体零件本身带有角度而对精度的要求不高，但为防止加工过程出现不必要的基准误差，仍需基于工序基准与设计基准相重合的原则，最大限度避免意外情况发生。

3.2 选择合理的加工设备、夹具

由于汽车的减速器零件通常需要中批量的生产，故生产过程通常会选择通用机床。但通用机床又很难达到高精度的生产要求，故在生产部分要求较高的零件时，仍需在专用机床中进行。此外，在使用通用机床时，为防止在旋转固定零件时出现意外脱离或旋转不到位等问题，避免对后续的使用功效造成影响，则使用过程还需使用夹具来固定需旋转的零件。当然，使用夹具时也要避免因夹具因重力问题而出现下降现象。因此，选择夹具时也要尽量选择安装简便且能支撑零件的夹具，以此在降低劳动成本的同时起到保护零件的效果。

这次加工对象主要是Ø445mm的琵琶孔、Ø110mm的N7孔以及两孔端面上的螺纹。而基于两孔虽是在不同的平面上，但两个平面却相互平行。因此，需要在完成一个平面的加工后对工件进行180°的旋转方可来到第二个平面进行加工。对此，若加工过程采用的是分工序或翻转夹具，则很难保证所加工工件的一致性。不仅如此，因采用上述工具加工的零件还不具备较高的精度，故在加工中心处也很难发挥其高效、稳定、快速等特点。因此，本次加工方会选择以立式加工中心配备CNC数控转台的方式来进行。至于具体的工作内容，加工部分主要包含了琵琶孔、端面及后盖孔的全部加工内容，而装夹部分则是利用V型铁与614mm尺寸的左面定位装夹与CNC数控转台相连。

首先，防止工件在旋转时丢转。用于A、B基准的表面较为光滑，故与V型铁定位面之间的摩擦力也较小，这便使得CNC数控转台在带动工件宣传时极易出现丢转的现象。而一旦旋转工作未能完美铝锌个，便无法做到对孔间距离的精准把控。因此，夹具的设计还应加入防滑装置，最大限度降低工件旋转时出现丢转现象的概率。

其次，防止工件挠曲变形。由于工件仅自重便达到了170kg，而两V型块之间的跨度定位又达到了1400mm，这便意味着该工件仅中间部分便要承担全部重量的三分之二。不仅如此，当工件被两个定位块支撑起后，处于悬空状态的中间部分还将承担更高的重量。倘若毛坯的孔余量分布不均，则中间部分便容易因A、B基准所构成轴线与空间产生不同程度的挠曲变形而相继出现形变，继而影响到工件的加工精度。因此，需要在加剧设计时，于工件的下方和侧面分别添加复制支撑装置，避免出现挠曲形变。

最后，采用液压夹具。基于该工件结构本身具有一定的特殊性，故若使用传统的机械夹具来进行工件假装，则每一个工件在定位与夹装前，仅调整辅助与夹具装置便需花费至少5min时间。如此高强度的劳动，其生产效率也可想而知。因此，为尽可能地提高生产效率并减轻操作者的劳动压力，应当采用更加专业的液压机，由液压系统来完成整个工件的定位与夹装。操作者仅需在安装完工件后，将夹紧代码输入到相应的机床控制程序中便能由系统自动完成整个夹紧任务，且整个过程大约仅需30s的时间，这样的速率不仅传统的机械夹具无法比拟，且操作完成的精准程度也能得到相应的保障，故能最大限度提升工件的生产质量。

3.3 合理控制工件表面的粗糙度

零件表面的粗糙程度对其使用性能的影响是十分巨大的。如零件表面的粗糙度，首先便会影响到零件的耐磨性。通常情况下，零件表面的粗糙度越高，则耐磨性便越低。这是因表面粗糙度较大的零件，其接触面便会减少。而接触面越小则压强越大，这将加速接触面的磨损，继而导致零件的抗磨性能下降；其次是对零件耐疲劳性与耐腐蚀性的影响。表面粗糙度越小的零件，其耐腐蚀性能得到增强，继而可延长零件的使用时间。但当零件表面出现缺损时，其抗疲劳性能便会随之下降，最终导致零件因疲劳而损坏；最后则是对零件与零件间性能与精度的影响，越是粗糙的零件表面，其零件之间的间隙也便越大，进而使得零件的精密度遭到影响。反之粗糙度过小优惠导致润滑油无法在零件表面上吸附，以致零件之间的摩擦无法得到缓解，最终影响到汽车的综合性能。因此，合理把控工件表面的粗糙度亦是提升汽车质量的重要工序。

3.4 引用自动工件坐标测量系统

当完成工件夹装工序后，便是要对工件的相关坐标加以测量，具体所指则是工件琵琶孔端面与编程零点。在确认了管理工件的坐标零点后，便可沿琵琶孔中心的x与y轴坐标零件换算出数控转台的零点坐标，从而为工件琵琶孔端面与机床Y轴方向招聘提供依据。此过程若采用传统的测量方式，即便操作者操作技巧十分熟练，往往也需花费数十分钟的时间，但若结合CNC数控转台，若是熟练的操作者来操作，则仅是1min左右的时间。除此之外，坐标测量还可使用雷尼绍自动工件坐标测量系统，该系统可提前设置好参数再由机床负责程序执行，执行过程会以测头首先对琵琶孔端面及工作台Y轴夹角进行测量，随后采用自动旋转的方式将该夹角消除，这样便能确保工件此时的琵琶孔端面是与工作台面平行，继而为后续的操作提供便利。

测量工件坐标系。以人工手动的方式进行X、Y、Z轴坐标零点的测量，不仅对操作人员的技术要求身高，且测量结果也容易出现较大误差。但若采用英国雷尼绍自动工件坐标测量装置，则操作者仅需在测量程序中输入相关代码及数据，后续的X、Y、Z轴坐标零点的测量及换算均能由测头来完成，简单方便的操作不仅能节约大量时间，且测量的精准度也能得到相应的保障。

4 结语

总之，时代的发展使得汽车的需求量也逐渐增多，这也意味着我国的车桥行业仍有着极为广阔的市场前景，但要抓住这一绝佳的发展机遇，仍需车桥行业不断创新制造技术。要知道我国的车桥制造技术比之国外仍有较大差距。因此，我們在发展自身的同时也不妨国外借鉴车桥制造技术，通过学习来实现车桥制造技术的自主创新，这样才能最大限度满足我国当代汽车的多样化需求，继而切实维护我国车桥制造行业的稳定发展。

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