汽车等速传动轴模具五轴加工工艺优化研究

汽车传动轴是车轮转动的直接驱动件，汽车运行时，发动机输出的扭矩经过变速器传递给传动轴，再由传动轴传递到车轮上，推动汽车前进或倒行，传动轴是汽车传递扭矩的一个重要零件。三销轴叉是汽车传动轴的主要受力部件，工作情况及其复杂，它的性能优劣直接影响汽车传动的安全性和可靠性。

三销轴叉锻件是汽车零部件中最难以成形的部件之一，而且其球道内腔机加工困难，所以要求三销轴叉精锻件杯壁内腔尺寸精度高、表面质量好、可以不再机加工。因此，模具尺寸精度是三销轴叉锻件尺寸精度的重要保证。

三销轴叉温锻冲头的加工过程

三销轴叉温锻冲头结构如图1所示，冲头材料特性如表1所示；三销轴叉温锻冲头的加工流程如图2所示。

表1 温锻冲头材料特性

图1 三销轴叉温锻冲头

图2 三销轴叉温锻冲头的加工流程

冲头五轴加工参数选择

PowerMill编写数控铣床程序参见图3。

图3 PowerMill数控铣加工冲头编程

数控编程

⑴编程坐标：位于冲头底部。

⑵加工策略：采用3+2方式循环加工。

⑶加工方法：粗加工采用等高精加工，精加工采用平行精加工。

⑷刀具选择：冲头半精加工采用 φ5mm或 φ4mm刀具；精加工一般采用 φ3mm刀具。

⑸加工参数见表2。

表2 冲头加工参数选择

五轴加工程序优化对比

在实际加工生产中，既要考虑加工效率，又要考虑加工后冲头表面粗糙度。由图4可看出：行距S的大小，直接关系到加工后曲面上残留沟纹高度H的大小；高度大，则表面粗糙度大，影响零件加工精度；行距S选得太小，虽然能提高加工精度，但程序太长，机加工时间成倍增加，效率降低。因此，行距S的选择，应力求做到恰到好处。

图4 行距S与残留高度H的关系

优化行距前后加工时间对比

PowerMill数控铣加工冲头编程时，精加工采用平行精加工，主轴转速14000rpm，将行距由0.06mm优化更改为0.08mm，以GI3-20温锻冲头为例：优化更改前实际程序加工时间为4小时58分钟，优化更改后加工时间为3小时55分钟，加工效率提高20%。

表3 优化行距加工后粗糙度对比

优化行距前后加工粗糙度对比

优化行距前加工粗糙度Ra平均值为0.8348μm，优化行距后加工粗糙度Ra平均值为1.0816μm。

图5 PowerMill数控铣加工冲头编程行距更改

结束语

本文主要阐述了三销轴叉温锻冲头硬铣精加工过程。在冲头加工时，随着行距的减少，相应的残留高度减小，从而降低了表面粗糙度，提高了表面加工质量。但行距也不是越小越好，过小的行距会使加工程序长度增加，从而增加加工时间，影响加工效率。因此，需要在合适的粗糙度与加工时间之间选择一个合理值。