论转向上轴跳动问题的解决方案

摘 要：随着人们对汽车环保、节能和安全性要求的进一步提高，EPS电子助力转向以其诸多绝对的技术优势逐步取代液压助力转向器，成为市场主导；而EPS电子助力转向系统因其结构的特殊性，对结构中的输入轴上部轴承部位的跳动提出了较高的要求，本文主要论述如何通过机械加工的方式解决EPS转向器中转向上轴轴承部位相对于内花键外圆跳动的工艺解决方案。

关键词：转向上轴；跳动；支撑缸；GFM；FLESS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.170

0 引言

EPS转向上轴是通过微电脑控制单元根据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作，轴承部位跳动的大小，直接关系到传感器传出的信号稳定性和可靠性，以及车辆的舒适性、安全性意义重大。

1 几类典型的EPS转向上轴结构

当前EPS转向上轴主要有三种典型的结构，不同的结构形式主要是由产品的使用功能、性能、舒适性以及后续装配手段、装配空间所决定，型号（Ⅰ）：大模数齿，长内花键，整体旋锻成型；（Ⅱ）大模数齿，长内花键，小变径的转向上轴；（Ⅲ）小模数齿，短内花键，带锁孔的转向上轴；其中（Ⅰ）、（Ⅱ）内花键采用偶件涂覆压装的方式，（Ⅲ）结构内花键主要采用注塑或安装公差环的方式进行装配。

2 项目背景

无论以上哪种类型的转向上轴，装配时轴承部位对于内花键外圆的跳动要求一般不会超过0.2mm，目前无论使用GFM精锻、FLESS旋锻、缩管等工艺，毛坯成型后轴承部位对于内花键外圆部位的跳动范围处于0.05～1mm之间，跳动较大，不能满足传统加工后跳动的要求。

3 工艺解决方案

本文以第Ⅲ型某转向上轴产品为例，重点论述如何采用车削加工的方式解决轴承部位相对于内花键外圆的跳动问题，具体要求：轴承部位、锥度部位相对于内花键外圆的跳动为0.2mm。

3.1 主要工艺流程

原材料入厂检验精锻内花键及外圆精锻轴承部位等去应力回火车各外圆尺寸钻小孔、铣锁孔滚花键滚螺纹去毛刺检验包装

备注：本文工艺方案中内外径、花键的成型方式采用的是GFM精密近净成型的方式。

3.2 工艺性分析解

3.2.1 难点分析

该零件内花键外圆对轴承部位的跳动要求为0.2mm，而内花键外圆基准为一个单一基准，若直接夹持内花键外圆定位，工件悬长过长，在加工时，工件会产生让刀现象；若增加一个固定定位，则属于过定位，均不能满足工艺要求。

3.2.2 解决思路

因该零件的毛坯件轴承部位相对于内花键外圆的跳动约0.05-1mm，而要想提升成品的合格率，则优先考虑直接采用检测基准或者采用转换利用检测基准的方式，而直接能利用检测基准作为加工基准则更佳。

3.2.3 解决方案探索

本解决方案重点阐述如何通过车削加工的方式提升轴承部位的跳动合格率，故此处暂不讨论其它工序的工艺控制方案。工艺思路：内花键外圆为一段规则的圆弧面，易实现外圆夹持定位，而该定位基准同时为检测基准，那么我们只需要将该基准实现自动延伸至轴承附件，而又能解决工件悬长而带来的离心力，那么这个问题就迎刃而解了。

解决方案：

设备：车削中心

主要工装：带支撑缸的液压旋转夹具，示意图如图1。

按以上工艺参数和步骤执行，对连续加工的100件小批量零件进行跳动值实测，跳动0∽0.1mm占比53%，跳动0.1∽0.15mm占比47%，结果满足产品图要求。

4 总结

以上方案的最大特点即实现了检测基准的自由延伸，将加工基准与检测基准实现了最小化的转换，保证了产品质量。

另外，以上方案为车削中心方案，该方案的实施需要设备具有双液压机构，且设备型号相对需较大，才能满足改装的需要，那么也可以使用加工中心，其夹具的设计原理与车床一致，也能满足产品要求，且可多工位设计最大限度的提升加工效率。

5 结束语

本文以某产品的转向上轴为例，详细解析了如何采用机加的方式保证成品后轴承部位相对于内花键外圆的跳动要求。该方案不仅操作方便，而且合格率高，仅需通过一台夹具的改进设计，即能满足类似零件的加工，提升了类似产品夹具的通用性。

参考文献：

[1]俞汉清，陈金德.金属塑性成形原理.北京：机械工业出版社，1992（02）.

[2]李艳萍，张治民，武月英.车轴径向锻造过程分析[J].锻压设备与制造技术，2007，

[3]朱泽平.机械制图.北京：机械工业出版社，2006（01）.

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