轉向節，重要汽車零部件，常用毛坯為鑄造或鍛造狀態，多采用工藝分散的加工方法，使用立加、多工序多夾具、標準刀具的方式進行批量生產，如圖1所示。長期的使用下來，發現該工藝方法存在需要多次裝夾、人員使用多、設備數量多，占地面積大、耗能高及后期維護成本高等缺點。

分析認為，轉向節加工部位具有空間方位多、孔系間的位置度要求嚴的特點，圖 1 為一典型汽車轉向節加工部位示意圖 （深色部分為需加工部位），為解決加工的難題，怎么對現有的立加＋多工序多夾具＋標準刀具的工藝方法進行分別改進？下面將會一一詳述。

Part．1 工藝方向選擇

為解決工藝分散方法的弊端，高效率、高自動化、少人化成為一種必然選擇，而多主軸機床設備、高復合刀具、五軸轉臺等的集成應用，目前是適應轉向節產品高效、多空間方位加工的最優選。而實現轉向節一次裝夾、工序集中的工藝方法，是保證產品一致性的重要手段。

Part．2 設備、刀具、夾具的確定

設備、刀具、夾具是相互支撐、相互影響的，實現即定工藝路線需要全面的考慮。

1．設備：多主軸設備的方案

使用雙交換數控旋轉工作臺，剃除上下件時間對節拍的影響，提高設備利用率、降低加工節拍時間。除設備所標配的 X、Y、Z 三個軸之外，在數控交換工作臺上增加 A、B 兩個旋轉軸 ，以實現多方位轉位，可以解決多空間方位加工的問題。多主軸設備（圖3）在加工時相應配備同樣數量的夾具和刀具，對于雙工作臺而言，夾具數量應是主軸數量的 2 倍。

2．刀具系統要求： 采用熱脹刀柄

刀具系統首先的要求是適應高轉速，普通 BT 刀柄的結構特點不能滿足高精度要求，采用熱脹刀柄比較適宜。同時對刀具進行復合以減少刀具數量和換刀次數，并縮短走刀路徑長度。如圖 4為雙盤銑刀，用于同時銑削某一厚度的兩面，圖 5 為復合鏜銑刀，實現 3 個孔尺寸的同時粗鏜及平面刮銑。以生產轉向節采用分散工藝為例，共需刀具 24 把，同等情況下使用復合刀具，刀具使用數量可降低至 18 把。

圖4 雙盤銑刀

3．夾具設計： 核心是定位點的選擇

對于鑄造或鍛造毛坯，應選擇鑄鍛工藝較容易滿足位置尺寸要求的部位，或不容易因鑄鍛工藝產生變形的部位。其次是夾緊點及夾緊力的選擇，夾緊力與支撐力應在同一直線上，避免產生夾緊力矩。圖 6所示方案的夾緊位均在 Z 向移動限位的正上方。在精加工時，由于切削力較小，可以通過液壓系統的調整通過二次給壓減小夾緊力，從而減小夾緊變形，提高產品的加工精度。

在產品開發階段采用同步工程，設置必要的工藝限位點和夾緊點，可以理想地解決定位和夾緊點，選擇合理性的問題。在一次裝夾完成所有工序加工的夾具中，粗加工階段有較大的切削力，因此剛性設計需進行細致計算，并留有一定的裕度。如圖 7 為轉向節一序完成所有部位加工并使用三主軸設備所設計的夾具數模及實物。

4．夾具、刀具及設備的干涉檢查

夾具及刀具在設計完成后，需要根據數字模型進行工件切削狀態下工件、夾具與刀具的干涉驗證，保證在設計階段最大限度地發現和解決問題。

Part．3 工藝方法驗證

工藝方法的驗證過程，是對設備、刀具、夾具及軟件的綜合測試，而這些要素的合理性最終體現在加工過程中各工藝參數的選擇范圍上。對一條生產線而言，節拍是另一個重要考量標準。當對質量要求提高時，往往需要調整工藝參數以降低進給或減少切削余量，這通常會增加節拍時間。因此在滿足產品質量要求的前提下，使整個系統的參數選擇處在一個合理的水平，同時兼顧節拍要求，并保證刀具的損耗處在一個正常的水平上，是工藝參數調整的關鍵。

Part．4 轉向節方案

異性件夾持主要考慮的事定心和夾持穩定性，仿型夾持才是最好的。針對乘用車（小轎車）的轉向節夾具方案：

工序轉向節OP－10

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對于汽車轉向節產品而言，上述的多主軸工藝集中方案是一個比較理想的選擇。但是每種產品的加工都需要就設備、夾具、刀具等各環節做理論分析，并在經過大量實驗論證后得到相應的結果。此轉向節的工藝方法設計對于其他種類的大批量機加工產品同樣具有借鑒意義。

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