简单分析前轮毂精加工中的技术革新

前轮毂精度要求

前轮毂在汽车车桥总成上需要与制动盘、转向节和传动轴等配合，配合的部位包含端面、轴颈和内花键，被定义为安全件，其关键性不言而喻。为了保证能加工出合格的零件，前轮毂加工工艺过程也较复杂。每个平台车型对应的前轮毂大同小异，其关键的精度要求如图1所示。


图1 前轮毂关键精度要求

DPCA从一期工程开始，一直到四期工程，在襄阳工厂已经投产了5条前轮毂生产线，合计年产能59万辆份，其加工工艺过程一致。各工序对应的加工设备类型如表1所示。


表1 前轮毂加工工艺设备

前轮毂磨削工艺

在前轮毂加工工艺过程中，最终尺寸要求的保证主要是由磨削工序决定的。如果控制不好，整个零件只能报废。为保证前轮毂轴颈尺寸公差（±0.008mm）、端面跳动（0.013mm）、直线度（0.008mm）、圆度（0.008mm）、平面度（0.05mm）以及表面粗糙度、支撑率这些高精度的要求，DPCA在磨削工序采用了进口设备。

1.设备配置及特点
TACCHELLA磨床配有西门子数控系统、偏摆磨台、X轴滑台、Z轴滑台、尾座、MARPOSS自动检测补偿装置和砂轮动平衡系统等。
偏摆工作台能在-5°～+25°范围摆动，砂轮主轴安装在X轴滑台上，砂轮动平衡装置安装在砂轮主轴内部，实现砂轮在旋转时不平衡量的检测和补偿。工件主轴和尾座安装在Z轴滑台上，加工时，尾座压紧工件。修整砂轮的金刚滚轮安装在工件主轴上，每加工15件对砂轮修整一次。MARPOSS自动检测补偿装置在加工前对磨削余量进行检测，并反馈测量结果，通过数控系统控制砂轮进给的位置。

2.加工工艺
如图2所示,先由人工上料，利用内涨夹具2，通过尾座顶尖5及压块1夹紧零件，砂轮4磨削大端面及φ65mm外圆；磨削完成后，滑台偏摆，砂轮6磨削φ42mm轴颈及小端面；磨削完成后，人工下料，再进行下一个加工循环。由于砂轮的磨损，每加工到15件后，砂轮4、6需通过金刚滚轮3进行修整，修整完成后再加工零件。


图2 前轮毂磨削工艺示意

前轮毂以车代磨工艺

随着数控车床技术的发展，我们发现数控车床的精度越来越高，用车削工艺代替磨削工艺也能达到最终的成品要求，同时还能提高生产效率，降低成本。以前轮毂L4线为例，该生产线的现代威亚SKT-200数控车床较新，设备精度较好。
通过增加精车刀具、修改机床加工程序，我们最终实现了以车代磨工艺。具体方法如下：

（1）加工工艺
如图3所示，在OP10数控车床上，利用已有的后拉式液压三爪卡盘和定位支撑块，不改变原有的端面刀具1、端面刀具3及内孔刀具2。利用刀具3，同时修改加工程序再进行一次精车，完成大端面及φ65mm外圆的加工。


图3 前轮毂OP10以车代磨示意

同样，如图4所示，在OP20数控车床上不改变原有的外圆端面刀具1、内孔刀具2和切槽刀具3，新增一把精车刀具4，包含刀杆及刀片，修改加工程序，完成φ42mm轴颈及小端面的加工。


图4 前轮毂OP20以车代磨示意

所以，我们其实是将磨削工序分摊到两道车削工序中，完成最终加工，满足成品要求。

（2）车削、磨削工艺能力值对比
从表2中可以看出，对于形位公差，磨削工艺和车削工艺两者的设备能力值很接近；对于轴颈尺寸，磨削工艺的设备能力值要高于车削工艺，这是因为我们采用的是已有的数控车床，该设备没有配置在线检测补偿装置，而磨床有此装置。


表2 磨削、车削工艺设备能力值对比

（3）以车代磨工艺优点
采用以车代磨具有如下优点：减少1台磨床设备，降低了生产线投资及运行成本；减少1道工序，从而减少了1名操作工的人员成本；减少磨削过程中产生的难以处理和清理的废液和废弃物；车床在操作和维修保养方面没有磨床要求高，设备综合利用率得到提高。