汽车转向节是汽车前桥总成上的重要零件，是一种典型的复杂叉形件，一般采用水平分模和立式分模两种锻造成形工艺生产锻件。本文通过对两种不同锻造工艺生产的锻件的分析，初步探讨转向节锻件的分模形式、余量分配以及锻造错差等对其机加工工艺性的影响，并对在加工过程中夹具设计和定位面的选择等方面提出建议。

概述

转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。它一个作用是将方向盘转动的角度值有效地传递到汽车前轮上，适时控制汽车行进中的路线，从而保证汽车安全、准确无误地运行。另一个作用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动。在汽车行驶状态下，承受着多变的冲击载荷。因此转向节不仅要求有可靠的强度，而且必须保证其较高的加工精度。它的几何形状比较复杂，需要加工的几何形体比较多，各几何面之间位置精度要求较高，其加工精度的高低会影响到汽车运行中的转向精度。

转向节形状比较复杂，集中了轴、孔、盘环、叉架等四类零件的结构特点，主要由支承轴、法兰盘、叉架三大部分组成，如图1所示。支承轴的结构形状为阶梯轴，其结构特点是由同轴的外圆柱面、圆锥面、螺纹面，以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的回转体；法兰盘包括法兰面、均布的连接螺栓通孔和转向限位的螺纹孔；叉架是由转向节的上、下耳和法兰面构成叉架形结构。

锻造方式对于加工工艺性的影响

转向节的机加工主要工艺流程为：铣轴颈端面、打中心孔→粗车法兰盘端面和支撑轴轴颈→半精车支撑轴颈、圆角，精车法兰，车尾端螺纹→钻、攻法兰面螺纹→粗、精铣上、下耳环内、外端面→钻、镗主销孔→表面淬火（根据需要）→精磨大、小轴承颈及圆角→钻轴端十字交叉孔→打刻标识→检验、入库。

由于锻件生产方式（即平面分模和立式分模）不同，在进行锻件设计时的分模面布置、加工余量分配、以及锻件的错差和厚度公差对于转向节的加工会产生不同的影响。尤其是在铣轴颈端面、打中心孔，车、磨支撑轴颈（见图2所示A、B部位的加工）及法兰盘端面，加工法兰盘上与转向节臂和制动器连接的螺纹孔以及加工叉架部分的叉口端面及主销孔等工序上（见图2所示C、D部位的加工）产生的影响尤其明显，因此在进行机加工工艺设计、夹具定位面选择时必须根据锻件生产方式的不同而采取相应对策。现详细阐述如下：

从锻造工艺的角度来看，转向节锻件的特点是：支承轴细长、法兰较大且有时为异形面，叉架与支撑轴中心线偏转一个角度α且形状复杂，按照《GB12362-2003钢质模锻件公差及机械加工余量》中的锻件形状复杂系数S=mi/mn(其中mi为锻件质量；mn为锻件包容体质量)计算可知，S均小于0.16，因此其复杂系数为S4，为典型的复杂叉形件。锻件的生产有两种方式：一种为水平分模方式（简称平面分模），即以锻件中心平面为分模面的锻造方式，因支撑轴部分与法兰和叉架部分的截面相差较大，锻造过程中为合理分配坯料致使制坯非常复杂，即便如此，在支撑轴和法兰连接处还是会存在较大飞边，并沿轴向逐渐减少，直到尾部才能达到正常宽度，此种方式锻造的材料利用率较低。另一种为垂直分模方式（简称立式分模），即以法兰中心平面为基础，兼顾两侧叉子型腔的垂直分模方式，这种锻造方式可以在预锻采用封闭式锻造技术，正挤出轴部和反挤出两侧叉部，然后终锻成形并排出多余金属。因预锻是利用闭式型腔对金属进行限制，迫使金属在三向压应力作用下流向型腔深处，可大幅度减少飞边金属消耗。

水平分模和立式分模转向节锻件的锻造公差及加工余量布置分析：在采用水平分模锻造转向节时，其分模面通常选在最大截面处，从图3所示可以看出，A-A为锻件分模面，而锻打方向垂直于分模面所在的平面，即沿B-B所示方向。这样锻件即由上、下模两部分锻造成形。锻件加工部位的加工余量均匀分配在支撑轴、法兰盘端面以及上、下叉口端面。锻件的拔模斜度沿锻打方向，即B-B的方向，一般为5°～7°；在锻打过程中，由于锻件温度和锻打力等因素的波动影响，上、下模不能完全打靠，因此在锻件上会形成沿锻打方向的厚度尺寸波动，通常公差为±1mm左右；而由于上、下模具错移产生的错差一般为±1.5mm左右