La importancia del forjado de los pivotes de dirección del automóvil

El nudillo de dirección es una de las piezas principales del eje de dirección, que puede hacer que el coche conduzca de forma estable y transfiera la dirección de conducción con sensibilidad. Una función es transferir eficazmente el valor del ángulo de rotación del volante a las ruedas delanteras del coche, el control oportuno de la ruta de desplazamiento del coche, a fin de garantizar la seguridad del coche; otra función es soportar la parte delantera de la carga del coche, apoyar y conducir las ruedas delanteras para girar alrededor de los pasadores principales, en el estado de conducción del automóvil, soportar el impacto de cargas variables. Por lo tanto, el nudillo de dirección no sólo requiere una resistencia fiable, sino que también debe garantizar su alta precisión de procesamiento. Su geometría es más compleja, necesita procesar más formas geométricas, la precisión posicional entre las diversas superficies geométricas requiere un alto grado de precisión, y su precisión de mecanizado afectará a la precisión de la dirección del coche en funcionamiento. En este trabajo, a través del análisis de la producción de dos tecnologías de forja diferentes de piezas forjadas, para explorar las piezas forjadas de los nudillos de dirección de la forma de división de la matriz, la distribución de márgenes y el error de forja en su tecnología de procesamiento, y en el proceso de mecanizado de diseño de la plantilla y la selección de las superficies de posicionamiento y así sucesivamente para presentar la referencia.

Características de la estructura del nudillo de dirección

La forma del nudillo de dirección es relativamente compleja, concentrando las características estructurales de cuatro tipos de piezas como ejes, agujeros, discos, anillos y portahorquillas, y se compone principalmente de tres partes principales: el eje de soporte, la brida y el portahorquillas. La forma estructural del eje de soporte para el eje escalonado, sus características estructurales son por la superficie cilíndrica coaxial, superficie cónica, superficie roscada, y perpendicular al eje del hombro, filete de transición y la cara final del cuerpo giratorio; brida parte de la brida incluyendo la superficie de la brida, los pernos de acoplamiento a través del agujero y el límite de dirección de los agujeros roscados; tenedor es por el nudillo de dirección de las orejetas superior e inferior y bridas constituyen la estructura en forma de marco tenedor.

Desde el punto de vista del proceso de forja, las piezas forjadas de los nudillos de dirección se caracterizan por: el eje de soporte largo y delgado, la brida es más grande y a veces la superficie tiene forma, el marco de la horquilla y la línea central del eje de soporte se desvían de un ángulo α y la forma del complejo, de acuerdo con la "GB12362-2003 tolerancia de forja de troqueles de acero y concesiones de mecanizado", las piezas forjadas para las típicas piezas complejas en forma de horquilla.

Proceso de mecanizado de los nudillos de dirección

El proceso principal de mecanizado de los nudillos de dirección es el siguiente: fresado de la cara extrema del gorrón, taladrado de ambos extremos del agujero central → torneado en bruto de la cara extrema de la brida y del gorrón del eje de soporte → torneado de semiacabado, torneado de acabado del gorrón de soporte, esquinas redondeadas, torneado de acabado de la brida, roscas de los extremos → taladrado, roscado de la superficie de la brida → fresado en bruto y fino de la cara extrema interior y exterior de los aros superior e inferior → taladrado en bruto, taladrado fino de los agujeros de los pernos principales → templado de la superficie (según las necesidades) → rectificado fino de los cuellos grandes y pequeños de los cojinetes y de las esquinas redondeadas → marcado → inspección, Al almacén.

Influencia del método de forja en la tecnología de procesamiento

1. Método de forja

La producción de piezas forjadas de nudillos de dirección tiene dos procesos de forja: matriz horizontal (matriz plana) y matriz vertical (matriz vertical). La matriz de separación horizontal es el modo de forjado con el plano central de forjado como superficie de la matriz de separación, debido a que la parte del eje de soporte y la parte de la brida y el marco de la horquilla de la sección transversal es grande, el proceso de forjado para la distribución razonable de piezas en bruto que resulta en la fabricación de tocho es muy complejo. Aún así, en el eje de soporte y la conexión de brida habrá un borde de vuelo grande, y se redujo gradualmente a lo largo de la dirección axial, hasta que la cola para llegar a la anchura normal, de esta manera de forja utilización de material es baja. La división vertical de la matriz se basa en el plano central de la brida, teniendo en cuenta las cavidades de la horquilla a ambos lados. Este tipo de forja permite utilizar técnicas de forja cerrada en la preforja, con el eje extruido positivamente y las horquillas extruidas negativamente, seguidas de la forja final y la descarga del metal sobrante.

Debido a los diferentes métodos de producción de piezas forjadas, la disposición de las superficies de separación, la asignación de los márgenes de mecanizado, así como la desalineación y la tolerancia de espesor de las piezas forjadas en el diseño de las piezas forjadas tendrán diferentes efectos en el mecanizado de los nudillos de dirección. Especialmente en el fresado de la cara final del gorrón, taladrado del agujero central, torneado, rectificado del gorrón de soporte (ver Figura 1 en las partes A, B del proceso) y la cara final de la brida, el proceso de la brida y el brazo del nudillo de dirección y los agujeros roscados de conexión del freno, así como el proceso de la parte del marco de la horquilla de la cara de la horquilla y el agujero del pasador principal y otros procesos (ver Figura 1 en las partes C, D del proceso) para producir un impacto particularmente pronunciado, por lo que en el diseño del proceso de procesamiento, la selección de la superficie de posicionamiento del accesorio Debe basarse en la producción de piezas forjadas de diferentes maneras y tomar las contramedidas correspondientes.

Esquema de la pieza mecanizada del nudillo de dirección

Fig. 1 Diagrama esquemático de las piezas mecanizadas del muñón de dirección

2. Tolerancia de forja y disposición de la tolerancia de mecanizado

En el uso del nudillo de dirección de forja de matriz partida horizontal, su superficie de matriz partida se selecciona generalmente en la sección transversal más grande, como se muestra en la Figura 2 se puede ver, A-A para la superficie de matriz partida de forja, y la dirección de forja perpendicular al plano donde se encuentra la superficie de matriz partida, es decir, a lo largo de la dirección de la B-B se muestra. De modo que la forja por el molde superior e inferior dos partes de la formación de la forja. El margen de mecanizado de la pieza de forja se distribuye uniformemente en el eje de soporte, la cara del extremo de la brida y las caras de los extremos superior e inferior de la horquilla. Forja de la inclinación de la matriz de tracción a lo largo de la dirección de forja, es decir, la dirección de B-B, por lo general 5 ° ~ 7 °; en el proceso de forja, debido a la temperatura de forja y las fluctuaciones de la fuerza de forja y otros factores, la matriz superior e inferior no puede ser completamente golpeado por, por lo que en la forja se formará a lo largo de la dirección de forja del espesor del tamaño de las fluctuaciones en la tolerancia habitual de ± 1 mm; y debido a la parte superior e inferior del molde error generado por la desalineación de la general ± 1,5 mm.

En las forjas verticales de matriz partida, la superficie de la matriz partida se selecciona perpendicular al eje de apoyo y a través del centro de la brida, pero la forma de la pieza de forja determina que la superficie de la matriz partida sea una superficie curva. Como puede observarse en la figura 2, la superficie mostrada en C-C es la superficie de separación, y la dirección de forja es perpendicular a la superficie de separación, es decir, a lo largo de la dirección mostrada en D-D. Debido a la necesidad de embutición de las piezas forjadas de la matriz superior, no se forma una matriz de embutición invertida, por lo que es necesario añadir la sobremedida en el lado inclinado hacia dentro de las horquillas superior e inferior para formar una matriz de embutición positiva, con las partes principales como se muestra en la Fig. 2 en E y F. La parte del eje de soporte, además de la adición normal de asignación, con el fin de facilitar la parte del eje de soporte de la liberación, a lo largo de la adición axial de 1 ° ~ 1,5 ° del ángulo de extracción, suponiendo que la longitud del eje de soporte de 200 mm, debido a la adición del ángulo de extracción, desde el extremo pequeño del eje a la raíz de la brida para apoyar el eje del cuello exterior de la asignación adicional añadido se incrementará de 0 a 0,35 ~ 0,5 mm, la asignación adicional de d = 200tan (1 ° ~ 1,5 °). La tolerancia de espesor de las piezas forjadas es generalmente ± 1,5 mm, producido a lo largo de la dirección D-D, y la desalineación es generalmente ± 1,5 mm, producido perpendicular a la dirección D-D.

Diagrama esquemático de las piezas forjadas horizontales y verticales de matriz partida

Fig. 2 Esquema de las piezas forjadas horizontales y verticales de matriz partida

3. Factores de procesamiento

Las dos formas anteriores para producir piezas forjadas existen en los márgenes y tolerancias y otros factores de diferentes impactos, en el diseño del proceso de mecanizado debe tenerse en cuenta, de lo contrario tendrá un impacto en la calidad de procesamiento de la rótula de dirección. Necesidad de centrarse en el impacto de procesamiento son:

(1) eje de soporte del nudillo de dirección parte del procesamiento eje de soporte del nudillo de dirección parte del procesamiento del proceso principal para el fresado de la cara del extremo del eje, la perforación del agujero central, así como torneado, rectificado de todas las partes de la revista (ver Figura 1 en las partes A, B). Estos dos procesos están interrelacionados, especialmente el proceso de taladrado del agujero central, el agujero central no es sólo la referencia de posicionamiento para el posterior procesamiento del gorrón de apoyo, sino también la referencia de medición para varias dimensiones y tolerancias posicionales en el eje de apoyo. En el proceso de mecanizado, si los dos agujeros centrales de la línea no pueden coincidir con el eje de la forja del eje de soporte, causará una distribución desigual de la tolerancia de forja y la aparición de la piel de óxido del gorrón de mecanizado (es decir, la superficie de forja residual). Comparación de las dos formas de producción de piezas forjadas de la revista se puede ver, para la forja vertical de split-muere del nudillo de dirección, debido a la parte del eje de soporte de la forja final se forma en una cavidad cilíndrica, por lo que la parte de la redondez es buena, la asignación es uniforme, en el mecanizado del agujero central para elegir la posición de posicionamiento es relativamente fácil. Forjados horizontales debido al error y la tolerancia de espesor, así como los residuos de filo de corte y otros factores, la parte se forma una ronda irregular, el diario de las diversas partes de los múltiples factores que afectan a la distribución de la asignación fluctuó significativamente. Sobre la base de esta fluctuación de la forma de las piezas del diario de forja, en el procesamiento de la selección de la posición de posicionamiento del agujero central se debe considerar a lo largo de la superficie de separación con 45 ° dirección utilizando el diseño de fijación en forma de V, a fin de evitar el impacto de los residuos de borde de vuelo y el error, de modo que la línea del agujero central converge a la línea central teórica del diario de forja, de modo que el posterior procesamiento de la distribución uniforme de la asignación.

(2) el tamaño axial de apoyo La figura 1 muestra el tamaño axial de la cadena del nudillo de dirección 281,5 mm, 26 mm, 60 mm y 11 mm relación está interrelacionada, el espesor de la pared del nudillo de dirección del tamaño del agujero del pasador principal de 11 mm es particularmente importante, que está relacionada con la fuerza del espesor de la pared del agujero del pasador principal, y por lo tanto debe ser garantizada. A partir del análisis de la interrelación de la cadena de tamaño axial, las fluctuaciones de espesor de pared en el primer proceso de mecanizado de fresado cara final para jugar el agujero central debe ser considerado a partir de los diferentes métodos de forja a los problemas de posicionamiento axial, si se trata de una forja horizontal de forja, a continuación, la forja de las dimensiones axiales de la parte de forja de la parte superior e inferior de dos piezas del molde, el principal efecto de sus fluctuaciones para la desalineación de forja. Y si se trata de forja vertical producción de piezas forjadas, parte de tamaño axial de las piezas forjadas producidas en la parte superior e inferior dos moldes, la fluctuación de su tamaño axial es principalmente para la tolerancia de espesor de forja, por lo que en este estado al seleccionar el tamaño inicial de posicionamiento axial se recomienda seleccionar el espesor de pared del agujero del pasador principal en la misma pieza de molde producido en el molde superior, es decir, seleccionar la superficie de la brida cerca de la parte de la horquilla.

(3) procesamiento de la brida forjas verticales de la parte de la brida se forma en la cavidad completa, por lo que sus fluctuaciones de error de forma son pequeñas, en el procesamiento de la brida alrededor del orificio de conexión, siempre que el posicionamiento del orificio central del eje de soporte sea preciso, el espesor de la pared alrededor del orificio de conexión será muy uniforme. Y para la producción de forja horizontal de piezas forjadas, su brida parte de la formación se forma en la parte superior e inferior de dos moldes, y debido al error de forja y la tolerancia de espesor, y al mismo tiempo, de acuerdo con el análisis anterior del centrado del agujero central, por lo que en el procesamiento de la brida parte de los agujeros de conexión alrededor del agujero, hay un agujero alrededor del espesor de pared de la no uniformidad, o incluso el riesgo de sesgo pequeño, se debe prestar atención a, y si es necesario, se puede pedir a añadir el adecuado alrededor del agujero individual margen, si es necesario, para evitar este riesgo. Además, la forja vertical del espesor de la brida de forja por la tolerancia de espesor de forja, diferentes lotes de brida de forja cara del extremo de la asignación de mecanizado fluctuará, este punto en el procesamiento también es necesario prestar atención.

(4) Procesamiento de la horquilla del nudillo de dirección, debido a que la parte del eje de soporte del nudillo de dirección y su parte de horquilla tienen un ángulo α, en el uso de la producción de forja vertical del nudillo de dirección, para no producir la matriz de tracción invertida, de modo que la parte superior de la matriz de la forja pueda liberarse de la cavidad, es necesario aumentar la cantidad de tolerancia. En las partes E y F se muestra en la Figura 2, especialmente la posición F de la asignación es grande, suponiendo que α = 7 °, la profundidad de la horquilla de 70 mm, la inclinación normal de extracción de 3 °, entonces la raíz de la horquilla para aumentar la asignación de: δ = 70tan7 ° + 70tan3 ° = 12,2 mm. de modo que en el mecanizado de horquilla, especialmente proceso de mecanizado en bruto debe tenerse en cuenta en esta parte de la gran asignación de la corte; y forjas horizontales de forja. En estas partes de la asignación se puede organizar de acuerdo con el convencional, por lo que la cantidad de corte es menor, pero debido a la boca de dos horquillas en el centro de la parte de la existencia de la extracción de la asignación de la matriz, con el fin de garantizar la exactitud de la perforación del agujero central, la parte será generalmente fresado final. Además, en el procesamiento de la parte de la horquilla, por lo general con el posicionamiento de la revista, para forjas verticales de forja, debido a la influencia del error, la parte de la horquilla de la asignación de mecanizado se cambiará, y la gravedad de la asignación de mecanizado será insuficiente para producir la piel de oxidación.