图1   转向节剖面

汽车转向节敏捷柔性生产线是一条全新理念下的生产线，生产线的柔性化可更好地适应不同产品品种和批量的需求。企业根据其自身的生产情况建立合适的敏捷柔性生产线，可提高生产效率，更快地适应市场需求。

转向节作为汽车前桥缺之不可的关键零件，除了机械性能要求高、外形异型外，尺寸精度和位置精度亦有一定要求。由于汽车市场需求多样化的不确定性，要求生产系统具备在品种上能迅速而经济地由一种产品转为另一产品的能力，又要在产量上有一定的柔性。根据对汽车转向节多品种、变批量的市场需求，我公司建立了一条多品种汽车转向节敏捷、柔性生产线。

被加工产品和工序

1．该生产线加工4个品种（组）转向节，每组分左、右各1件，共8个零件，单组生产节拍T=7.2min/件。

2．转向节材料为QT450-10，属异型零件，如图1所示，加工部位主要为主轴承孔及多个臂平面、孔系。产品外观见图2。

生产线主要特点

从表中可以看出生产线设备简单，生产工序极大简化，主要特点有：

1．生产线敏捷柔性化。

此条生产线由6组，即6个生产单元构成。每个单元由2台立式加工中心组成，每组可单独形成生产能力。6组可根据市场需求变换生产不同品种或全一品种的转向节，柔性化好，更换产品迅速而经济。生产线由模块化设备组成，可以实现“一次规划，分步实施，滚动发展”的指导方针。

2．工序集中，数控单机自动化程度高。

一个加工工序较为复杂的转向节从毛坯到成品仅通过两道工序来完成，见表。工序集中可以使柔性加工设备显现出其优势。

转向节加工工序

由于每道工序中工件经两次安装后便可完成全部加工内容，数控系统能够自动选择、更换刀具，自动改变主轴转速和刀具进给量等，根据已设定的程序对工件不同部位进行铣、钻、镗、铰和攻丝等加工，自动化程度高，极大地提高了生产效率。

3．设备简单化、精度高。

生产线采用同一型号立式加工中心组成，使用、维修方便，互换、互补性强，定位精度、重复定位精度高，对转向节孔及端面粗糙度1.6mm、H7精度及位置精度等要求均能够达到，保证了转向节加工质量及稳定性。

图2   转向节外观

4．工艺优化和尝试。

工艺方案的制定要根据选用设备、刀具及夹具各自的特点进行调研并加以优化，在立式加工中心上用组合加工代替传统的车削加工，以复合工序代替单一工序，为工序集中减少工件安装次数，用侧铣代替端铣等，这些工序都取得了很好的效果。

5．夹具。

生产线夹具采用液压动力，全部由大连佳成公司提供，主要特点有：

（1）统筹兼顾，夹具设计制造采用模块化，转换加工零件时可实现快速更换夹具。统筹综合考虑，针对多种转向节的特点，给工件的定位点、夹压点和辅助支撑点进行基准统一，模块化的夹具元件加上适用于各种转向节的调整块，让夹压点、定位点和辅助支撑点在位置上有了一定的调整量，短时间就能完成夹具的快速更换（见图3、图4）。

图3   OP10工序夹具

（2）OP20工序由数控回转四轴模块化夹具和可调角度固定夹具组成了五轴加工，数控回转台上液压夹紧工件，回转台可任意装夹任何一种转向节进行工件识别和左、右件防错，并自动调出加工程序，自动化程度高（见图4）。

图4   OP20工序夹具

（3）夹具全部采用内油路，外观整齐、美观。

6．刀具。

“多刀改一刀”：工序集中要求尽量减少换刀次数和刀具数量，以提高生产效率。为此，多采用复合刀具，主轴承后阶孔粗加工采用1个铣/镗组合刀具（见图5），锥孔加工采用铣-铰复合刀具等。

“一刀多用”：采用大螺旋刃玉米铣刀，一是粗铣节臂、减振器两处的两个侧面；二是用玉米铣刀副刃铣削平面。

另外，用整体硬质合金立铣刀精铣侧表面，表面粗糙度达Ra1.6以上，取得了不错的成果。山高公司为该线提供的刀具能够满足转向节轴承孔H7精度、表面粗糙度Ra1.6的要求。

图5   铣/镗组合刀具

7．机床。

针对转向节粗、精加工工序相对集中，加工球墨铸铁，粗加工的毛坯余量大的特点，该生产线选用欧马公司的12台MVC-1100B立式加工中心为主要设备。该机床具有超大立柱，Y向四轨，主轴直径φ100mm，BT50刀柄，机床刚性强。为此线特选用SIEMENS 1PH7163型号的主轴电机ne=500r/min，M=229/344Nm（100%/40%），N=12/18kW（100%/40%）（100%/40%是一个负荷范围，在此范围内能满足低速大扭矩的加工要求），有意增加主轴低速大扭矩，能很好地满足该件重负荷的加工。

数控系统为SIEMENS 810D系统，可以满足转向节工艺要求的主轴定向、刚性攻丝、刀臂式刀库要刀、第四轴等功能。

8．生产线布局灵活，易于管理，经济实惠。

结语

我们用敏捷柔性的生产理念建立的生产线适合于市场多样化，汽车零件多品种、变批量的需求现状。在这种理念下技术方面首先要对工件进行分门分类，敏捷柔性生产线要求工艺方案、设备－工装－刃具等对多种工件（类同件）有很强的包容性。工艺上要求工序集中，降低中间流通环节；对设备要求数控化、高速、高精度和高刚性；对夹具要求模块化，有快速调整、更换的能力；对刀具要求为复合刀具，以提高加工效率。

组织管理方面要求贯彻“一次规划，分步实施，滚动发展”的指导方针。这非常适合我国国情。“一次规划”可以降低设备投资的盲目性，根据生产零件的品种、数量需求分一次或几次对设备－夹具－刀具进行投资，降低投资风险。分步实施过程中又可以对前次方案、对夹具－刀具进行合理地修正和改进，在生产线项目运行过程中求进步、求发展。

该生产线经实践证明是可行的，使我公司在变化的市场需求中具备了极快的反应能力。