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汽车轮毂加工工艺分析
来源:westec-corp
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作者:chinacaw
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发布时间: 2020-07-11
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摘要：文章通过对商用车轮毂零件的机加工工艺及路线设计等内容的分析，详细讨论了汽车轮毂从毛坯到成品的机械加工工艺过程，并制定了相应的机械加工工艺规程，对轮毂的加工工艺进行了探讨与分析，以供各位参考。
近几年来，随着经济的发展，我国的商用车越来越得到更广泛的应用，轮毂作为汽车底盘的一个关键件，汽车在行驶过程中轮毂作旋转运动，内孔装有轴承起到了支撑车辆的作用。轮毂的材质、加工尺寸、形位公关的控制是车辆在使用中所要关注的问题。通过对轮毂的加工工艺进行分析，了解轮毂在尺寸控制方面的关键特性，对我们了解轮毂及使用上具有重要意义。
1 、零件分析
1.1 零件的结构分析
汽车轮毂属盘套类零件（如图1所示），零件的外表面为阶梯带凹槽、加强筋，内表面为阶梯孔，这个属于典型的盘套类零件，同时又具有轴类零件的特征，是以轮毂及上
下端为主要加工表面，且有较高的尺寸公差和形位公差要求。
1.2 零件的生产纲领及零件的生产类型
在设计制造工艺路线时要考虑汽车轮毂是具有大批量生产的特点，所以要制定合格的工艺路线和合适的设备、刀具、量具、检具，来提高生产效率，降低生产成本，提高经济效益。
图1 汽车轮毂结构图
2 、工艺规程设计
2.1 制定加工工艺路线
加工工序名称见表1。
本工艺路线的优点在于第3序，轮毂的内外轴承位、油封位、制动鼓安装止口位四者同轴度要求很高，技术要求为：↗0.05，本工艺路线，以工序集中的方式，将四者的形位公差要求在同一次装夹后，一次加工成型，有效减少多次定位引起形位公差误差。其余孔口倒角部份不在此工艺路线中列出。
2.2 定位基准的选择
确定加工工艺路线后，选择基准是工艺规程设计中的重要工作，选择正确与合理的基准，可以保证加工质量的一致性，提升加工效率，减少对工人技能水平的依赖。选择合适的基准必须从零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精度来考虑，保证零件定位准确，以提高定位精度，减少定位误差。本工艺路线的定位基准的选择按照“基准重合”原则和“基准统一”原则，见表2。
2.3 确定机械加工余量
机械加工余量的确定有很多因素决定。再此，主要考虑工序的经济性及各工序的加工方法。以下主要针对两轴承位的加工余量作分析，其余尺寸可以此作参考。具体见表3、4。
2.4 工序3精车端面至尺寸的工序设计
2.4.1 加工设备与工艺装备
加工设备：立式数控车床PUMA V550。工艺装备：刀具1：DCLNR 3225 P12，如图2所示，相关参数见表5；刀片1：CNMA120408-KM。
2 刀杆1
刀具2：A40 V-MWLNL08，如图3所示，相关参数见表6；刀片2：WNMA080408-KM。
图3 刀杆2
刀具3：890 120244 R7258，如图4所示，刀片3：DNMA120408-KM。
图4 刀杆3
由于轴承孔位采用一背镗式刀具，在刀具选用进要作详细规划，避免由于刀尖长度不足引起轴承位加工不完整，避免由于刀杆强度不足引起的震刀、让刀而导致表面加工精度差或者加工尺寸不稳定。刀杆3采用的是高强度的合金材料，由厂家定做，确保了加工质量。
2.4.2 加工程序、
在程序编制时要避免刀具与工件干涉，尤其是刀杆3以背镗的方式加工的轴承孔位。刀杆经过零件中心，穿过时极其容易与零件发生碰撞。快速进给刀具、车削、快速退刀等程序上都要逐步调试，切忌操之过急。现将加工程序列出如下：
2.5 钻孔Φ22
2.5.1 钻削Φ21 mm孔
选择刀具和机床：查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由钻削深度ap=40mm，选择d0=21mm的H12级高速钢麻花钻（GB 1438-85），机床选择立式钻床Z525。
选择切削用量：①进给量f。根据《切削用量简明手册》表2.7，取f=0.37~0.45mm/r，查阅《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16，故取f=0.41mm/r。
根据《切削用量简明手册》表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f≤0.41 mm/r，d0≤15 mm时，轴向力Ff=3 580 N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff=3 580 N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax=8 829 N，由于Ff≤Fmax，故f=0.41mm/r可用。②切削速度Vca。根据《切削用量简明手册》表2-15，根据f=0.41 mm/r和铸铁硬度为HBS=200~217，取Vc=14 m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：
2.5.2 扩削加工直径为Φ22 mm的孔
选择刀具和机床：查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0=22 mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀（GB 1133-84），机床选择立式钻床Z525。选择切削用量：①进给量f。查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f=1~2 mm/r，故取f=1.5 mm/r。
3 、结语
本次所做的汽车轮毂机械加工工艺规程设计，设计了汽车轮毂的加工工艺规程、刀具选用、程序编制，完成了机械加工工艺过程。在整个设计过程中，始终围绕着简化工艺、保证精度、结构简单、使用方便、安全可靠、经济实用等而展开思路，仅对部分加工工艺进行了分析与设计，这对了解轮毂的加工工艺及对刀具的选择上具有一定的参考价值。随着社会不断的发展，不断提高轮毂的加工工艺，这对推动加工工艺的进步、提高科技水平具有重要意义。
近几年来，随着经济的发展，我国的商用车越来越得到更广泛的应用，轮毂作为汽车底盘的一个关键件，汽车在行驶过程中轮毂作旋转运动，内孔装有轴承起到了支撑车辆的作用。轮毂的材质、加工尺寸、形位公关的控制是车辆在使用中所要关注的问题。通过对轮毂的加工工艺进行分析，了解轮毂在尺寸控制方面的关键特性，对我们了解轮毂及使用上具有重要意义。
1 、零件分析
1.1 零件的结构分析
汽车轮毂属盘套类零件（如图1所示），零件的外表面为阶梯带凹槽、加强筋，内表面为阶梯孔，这个属于典型的盘套类零件，同时又具有轴类零件的特征，是以轮毂及上
下端为主要加工表面，且有较高的尺寸公差和形位公差要求。
1.2 零件的生产纲领及零件的生产类型
在设计制造工艺路线时要考虑汽车轮毂是具有大批量生产的特点，所以要制定合格的工艺路线和合适的设备、刀具、量具、检具，来提高生产效率，降低生产成本，提高经济效益。
图1 汽车轮毂结构图
2 、工艺规程设计
2.1 制定加工工艺路线
加工工序名称见表1。
本工艺路线的优点在于第3序，轮毂的内外轴承位、油封位、制动鼓安装止口位四者同轴度要求很高，技术要求为：↗0.05，本工艺路线，以工序集中的方式，将四者的形位公差要求在同一次装夹后，一次加工成型，有效减少多次定位引起形位公差误差。其余孔口倒角部份不在此工艺路线中列出。
2.2 定位基准的选择
确定加工工艺路线后，选择基准是工艺规程设计中的重要工作，选择正确与合理的基准，可以保证加工质量的一致性，提升加工效率，减少对工人技能水平的依赖。选择合适的基准必须从零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精度来考虑，保证零件定位准确，以提高定位精度，减少定位误差。本工艺路线的定位基准的选择按照“基准重合”原则和“基准统一”原则，见表2。
2.3 确定机械加工余量
机械加工余量的确定有很多因素决定。再此，主要考虑工序的经济性及各工序的加工方法。以下主要针对两轴承位的加工余量作分析，其余尺寸可以此作参考。具体见表3、4。
2.4 工序3精车端面至尺寸的工序设计
2.4.1 加工设备与工艺装备
加工设备：立式数控车床PUMA V550。工艺装备：刀具1：DCLNR 3225 P12，如图2所示，相关参数见表5；刀片1：CNMA120408-KM。
2 刀杆1
刀具2：A40 V-MWLNL08，如图3所示，相关参数见表6；刀片2：WNMA080408-KM。
图3 刀杆2
刀具3：890 120244 R7258，如图4所示，刀片3：DNMA120408-KM。
图4 刀杆3
由于轴承孔位采用一背镗式刀具，在刀具选用进要作详细规划，避免由于刀尖长度不足引起轴承位加工不完整，避免由于刀杆强度不足引起的震刀、让刀而导致表面加工精度差或者加工尺寸不稳定。刀杆3采用的是高强度的合金材料，由厂家定做，确保了加工质量。
2.4.2 加工程序、
在程序编制时要避免刀具与工件干涉，尤其是刀杆3以背镗的方式加工的轴承孔位。刀杆经过零件中心，穿过时极其容易与零件发生碰撞。快速进给刀具、车削、快速退刀等程序上都要逐步调试，切忌操之过急。现将加工程序列出如下：
2.5 钻孔Φ22
2.5.1 钻削Φ21 mm孔
选择刀具和机床：查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由钻削深度ap=40mm，选择d0=21mm的H12级高速钢麻花钻（GB 1438-85），机床选择立式钻床Z525。
选择切削用量：①进给量f。根据《切削用量简明手册》表2.7，取f=0.37~0.45mm/r，查阅《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16，故取f=0.41mm/r。
根据《切削用量简明手册》表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f≤0.41 mm/r，d0≤15 mm时，轴向力Ff=3 580 N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff=3 580 N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax=8 829 N，由于Ff≤Fmax，故f=0.41mm/r可用。②切削速度Vca。根据《切削用量简明手册》表2-15，根据f=0.41 mm/r和铸铁硬度为HBS=200~217，取Vc=14 m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：
2.5.2 扩削加工直径为Φ22 mm的孔
选择刀具和机床：查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0=22 mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀（GB 1133-84），机床选择立式钻床Z525。选择切削用量：①进给量f。查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f=1~2 mm/r，故取f=1.5 mm/r。
3 、结语
本次所做的汽车轮毂机械加工工艺规程设计，设计了汽车轮毂的加工工艺规程、刀具选用、程序编制，完成了机械加工工艺过程。在整个设计过程中，始终围绕着简化工艺、保证精度、结构简单、使用方便、安全可靠、经济实用等而展开思路，仅对部分加工工艺进行了分析与设计，这对了解轮毂的加工工艺及对刀具的选择上具有一定的参考价值。随着社会不断的发展，不断提高轮毂的加工工艺，这对推动加工工艺的进步、提高科技水平具有重要意义。
