轿车用液压助力转向器扭杆的加工.pdf

．生 产 琐 强。 轿车用液压助力转向器扭杆的加工 摘要由于细而长的工件刚度很低 ，因此在加工这类零件时普遍存在的问题是质量差、效率 低。即使在切削量很少的情况下 ，也会发生弯曲变形和振动，得不到； 隹确的尺寸精度、几何精度和 良好的表面粗糙度。因此，提高工艺系统的整体刚度和减少工件的受力变形尤为重要。本文以加工 难度大、精度要求高的扭杆为例 ，介绍此类零件的加工工艺。 关键词转向器扭杆 磨削加工 液压伺服中心支架 中图分 类号 U 4 6 3 ．4 3 文献标 识码 B 扭杆是轿车液压助 力转向器转 阀里 的一个关键零 部件 弹性元件 。转向动作完成后，阀芯将在扭杆 的作用下迅速恢复到原始对 中位置。扭杆的质量及精 度将直接影响到阀特性或者说是转向助力特性 ，进而 影响转向器性能及整车的操控性。 因此 ，扭杆的加工 便显得尤为重要。为了确保扭杆 的强度 、寿命及具有 良好的弹性 ，扭杆的粗、细部要圆滑过渡 以免造成 应力集中等缺 陷 ，要有良好的表面粗糙度。 由于 它 本身细而长 ，尺寸精度及表面质量又要求高，因此加 工难度大。 1 提 出问题 本 文所 述的扭杆 为某轿 车用液压助 力转 向器所 用，其长度和直径之比 ／ D 为1 5 ． 9 0 4 8 。由于细长杆 类零件本身刚性差 ，以及加工时受切削力、切削热和 振动等因素的影响 ，加工起来相 当困难。存在的问题 如 下 。 1 工件受切削力、自重和旋转时离心力的作 ■ 一汽光洋转向装置有限公司 吴一芳杨久奎 用 ，容易产生弯曲、振动等情况 ，严重影响其圆度、 圆柱度、尺寸精度以及表面粗糙度等。 2在加工过程 中，工件 受热伸长产生弯 曲变 形 ，易产生锥度、腰鼓形等误差。 扭杆加工如图1 。 V 矗 X 2 分析 问题 图1扭杆加工 扭杆局部关键尺寸及加工要求如图2 。 扭杆加工需要解决的主要 问题如下。 5 0 I 汽车 工艺 -5材料 A T ＆ M 2 0 1 2 年第3 期 三 一 z 生 产 侵 扬 c o Q- 麒 匠 暴 图1 2双向约束F E M模型 离 螺纹表 面的距 离， mm 图1 3模拟计算轴向残余应力分布与测量结果的比较 但是 ，如果能够设定适当的约束条件 以补偿三维材料 的流动 ，则通过在一般设计现场广泛普及的二维弹塑 性F E M分析来 以良好的精度模拟滚轧加工的可能性是 存在的。此外 ，根据试样的X射线应力测定结果可以 确认 ，由于材料硬度不同使残余应力发生变化 ，在热 处理之后滚轧 的螺栓或者冷锻螺栓方面 ，与材料强度 相对应 的残余应力分布的定量化是必要的。因此，做 出一个好的模型 边界条件 ，使测定结果能够 以高 的精度再现 ，并把它应用到螺纹件的滚轧加工上 ，预 计就能推算出螺纹件 中的残余应力分布并弄清楚与疲 劳强度 的关系。 6 结论 的圆柱形试样。对试样进行X 射线应力测定的结果表 明 ，在螺纹谷底 的部位能够得到分散度 非常小 的测定 结果。 2沟槽表面的轴 向残余应力在很大程度上受 沟槽底径的大小 以及材料强度的影响，确认残余应力 在滚轧加工后经淬火、回火而消失。 3 测定了S G试样 的轴向残余应力在半径方向 上的分布 ，分布状态与硬度 的相关性强，其峰值在表 面 以下0 ． 5 mm的深处。 4 通过 二维弹塑 性F E M模 拟分析得 到的轴 向残 余 应力 分布 受每 一工 步 的塑 性变 形量 影 响较 小 ，而在很大程度上 受模具 与材 料接触 面上 的摩擦 因数影响。 5 为 了再现圆周方向的材料流动而改变约束 条件 ，此后进行的F E M分析结果与实测残余应力分布 相近，通过二维弹塑性F E M分析高精度模拟滚轧加工 的可能性是存在的。 参考文献 [ 1 ]T a n a k a K ， e t a 1 ． E v a l u a t i o n o f R e s i d u a l S t r e s s e s b y XRa y Dif f r a c t i o n ． 一F u n d a me n t a l s a n d Ap p 1 i c a t i o n s 一 i n J a p a n e s e [ M ] Y o k e n d o ， T o k y o ， 2 0 0 6 [ 2]0k u b a y a S h i T ， e t a 1 ．E f f e c t o f F r e e T h r e a d e d P0 r t i 0n 0f a B0I t 0n i t S Ten si I e P r oPe r t i es{ i n Ja p an es e ， T r a n s ac t i 0nS o f t h e J a pa n S OC i e t y of Me c h a n ic a l e n g i n e e r s[ J ]S e r i e s C ， 2 0 0 6 ， 7 2 7 1 8 1 9 8 2 1 9 86 1 控制滚轧工艺参数可制作出与螺纹相同 圃 上接第5 1 页 因为头架顶尖是固定不动的 ，而尾座顶尖尾部安有弹 承 作用 ，直至加工结 束 ，从而 使工艺系统的刚度得 簧 ，以消除工件 的变形。 以提高了8 倍。 7 工件由前后顶尖中, b T L 定位 ，鸡心夹头手 6 虽然使用液压伺服 中心支架解决了径 向力 动夹紧，由头架上的拨杆带动旋转。 顶弯工件的变形问题 ，但对于轴向力项弯工件的变形 8 工件 的冷 却。由N C 程序 自动控 制 ，确 保 尚未消除。因此在磨削时 ，工件 由Z 轴 的负向至正 向 工件始终保持 良好 的冷却状态 ，从而不 受磨 削热的 移动， 对工件而言， 在此种状况下受的是拉应力而不 影响。 圃 是压应 力，所 以工件不会产生受压变弯的变形。这是 5 6 l 汽车T艺与材料 A T M 2 0 1 2 年第 3 期