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汽车AT变速器中的反比例调制电磁阀的作用是调节、控制ATF油压，建立起与实际工况相适应的系统油压，实现离合器与制动器的同步偶合，达到平稳换档。如图1所示，其工作原理是：当电磁线圈未加电流(即开路)时，ATF油压最大；当给电磁线圈加上电流使其产生电磁力时，电磁力推动衔铁，衔铁推动阀芯右移，逐渐打开泄油口，对ATF油压进行调节，直到卸油口全部打开，ATF=0，完成一个工作循环(完成换档)。 图1 反比例调制电磁阀 通过电磁阀的工作过程和结构可知，阀体既是电磁阀的基础件，承载着电磁阀的所有零件，又是电磁阀的执行件，完成ATF油压的调节。故阀体是电磁阀的核心元件，各项技术要求的高低与保证都影响着电磁阀的工作性能。 1 阀体的材料、毛坯及主要加工表面的技术要求 (1)阀体的材料与毛坯 阀体的材料为压铸铝合金ADC12，阀体的毛坯为压铸件(见图2)。 图2 压铸件 (2)阀体主要加工表面的技术要求 图3为阀体的工作图，标注有主要部位技术要求。外圆Φ16：尺寸精度g6，表面粗糙度Ra0.8μm，圆柱度0.005；内孔Φ6.1：尺寸精度H7，表面粗糙度Ra0.4μm，圆柱度0.005，对外圆的同轴度Φ0.025；内孔Φ4.2：尺寸精度H7，表面粗糙度Ra0.4μm，圆柱度0.005，对内孔Φ6.1的同轴度为Φ0.01；表面处理：阳极化处理，深度0.03mm。 图3 阀体 3 阀体加工工艺 (1)外圆加工 工艺过程：车端面钻中心孔→粗车外圆→半径车外圆→磨外圆。 机床：MS-30BF、MM1420；刀具：高速钢车刀、中心钻和砂轮；切削用量：①粗车切削速度50m/min，进给量0.35mm/r，背吃刀量0.5mm；②半精车切削速度50m/min，进给量0.2mm/r，背吃刀量0.3mm；③磨削砂轮速度30m/s，工件速度10m/s，工件纵向进给量0.5，背吃刀量0.015mm/st。 其它条件：冷却液。 检测方法：外径千分尺、TR100表面粗糙度测量仪、偏摆仪。 测量结果：测量直径尺寸范围Φ15.985mm-Φ15.993mm，圆度和圆柱度测量均在尺寸公差范围内，表面粗糙度为Ra0.8μm，合格。 (2)内孔加工 方案一 工艺过程：钻孔→扩孔→粗、精铰孔。 机床：MS-30BF。刀具：钻头、扩孔钻、铰刀。切削用量：①钻孔：切削速度20m/min，进给量0.2mm/r；②扩孔：切削速度30m/min，进给量0.15mm/r，背吃刀量0.5mm；③粗铰：切削速度10m/min，进给量0.2mm/r，背吃刀量0.1mm；④精铰：切削速度20m/min，进给量0.15mm/r，背吃刀量0.05mm。 其它条件：切削液。 检测方法：采用塞规、气动量仪、TR100表面粗糙度测量仪、偏摆仪、杠杆千分表、千分表、V形块和心轴等。 检测数据：孔直径尺寸用塞规测量合格；同轴度：Φ0.02-Φ0.05；圆度、圆柱度0.005-0.030；表面粗糙度Ra0.8-1.6μm。 产生的问题：轴线直线度超差；同轴度超差；圆度、圆柱度超差；表面粗糙度达不到要求。 原因分析：产生直线度误差大、同轴度及圆柱度超差的原因主要是钻孔时产生的三项误差过大，而扩孔和铰孔属于自为基准的加工，对钻孔误差的修正有限。钻孔误差过大的原因是，有毛坯结构产生(见图4)，由斜面(拔模斜度产生的)产生一个作用在钻头尖部的单向径向分力，在径向力作用下钻头弯曲偏移，钻出的孔发生偏斜导致钻孔误差大。粗糙度达不到要求的主要原因是：压铸铝合金(ADC12)软且粘性大，容易粘刀，形成积屑瘤，导致铰削表面粗糙度质量降低达不到要求。 图4 方案二 工艺过程：钻孔→镗孔→铰孔→滚压→表面处理。 机床：MS-30BF。刀具：钻头、镗刀、铰刀和滚压器。切削用量：①钻孔：切削速度20m/min，进给量0.2mm/r；②镗孔：切削速度35m/min，进给量0.2mm/r，背吃刀量0.3mm；③铰孔：切削速度25m/min，进给量0.15mm/r，背吃刀量0.1mm；④滚压：转速600r/min，进给量0.3mm/r，滚压余量0.02mm。 检测数据：①表面处理前检验所有项目，除表面粗糙度稍差(Ra0.4μm-Ra0.8μm)外，其余均符合图纸技术要求；②表面阳极化处理后出现图5所示的情况，孔两端口部直径缩小0.003-0.004mm，孔中部直径缩小0.001-0.002mm。 图5 产生的问题：镗孔出现各节孔的孔口(两端)直径小而中间直径大(见图6)；采用高速钢铰刀出现方案一的粗糙度问题；表面阳极化处理后出现各节孔的两端孔口直径变小。 图6 原因分析： ①出现镗孔各节孔的孔口(两端)直径小而中间直径大的原因是：压铸件毛坯从表面向芯部有0.5-1.0mm厚的致密层，致密层比芯部的密度大、硬度高，刀具在切削致密层时产生的切削力大，由于孔小使得刀杆直径小，故力大产生的刀杆变形大、让刀多且孔小；芯部软、切削力小、刀杆变形小、让刀少且孔大。 ②用高速钢铰刀铰孔出现粗糙度差的原因：铰刀的几何角度不适宜，高速钢的耐磨性较差。为了提高铰刀耐用度，刀齿前角取0°、后角取3°-5°，故刀具不锋利，而且后刀面与加工面之间摩擦大，导致加工面粗糙度差。为此，选用耐磨性好的硬质合金材料制造铰刀，选用较大的前角和后角(γ010°、α08°)。此外，可以提高前面和后面的表面粗糙度(Ra0.2μm)，因此，铰刀锋利且不易产生积屑瘤(前刀面光滑)，故内孔表面粗糙度得到提高(达到Ra0.8μm)。 ③表面处理后出现各节孔的两端孔口直径变小的原因是：金属表面阳极化处理是将制件放在电解液溶液中，通过外施阳极电流使其表面形成氧化膜，以提高制件表面硬度、耐磨性和耐腐性等。铝的阳极氧化一般在酸性电解液中进行，以铝为阳极。在电解过程中，氧的阴离子与铝作用产生氧化膜，氧化膜生成的同时，与电解液接触外层产生化学溶解，当表面生成氧化膜的速度与化学溶解速度达到平衡时，氧化膜厚度达到这一电解参数下的最大值。 阳极化处理后，出现孔的两端孔口直径变小的原因是：孔口处的尖端放电作用使得孔口处电流强度高，生成氧化膜的速度比芯部快，最终氧化膜生成与溶解达到平衡时，孔口氧化膜的厚度比芯部厚，即孔口直径小而芯部直径大，但孔径总体来说是缩小了。解决内孔直径变小的问题是在阳极化处理后增加一道铰孔工序，由于氧化层薄而硬，故采用300目左右的人工金刚石涂层铰刀(见图7)铰削，将膨胀层饺掉。 图7 人工金刚石涂层铰刀 综上所述，内孔的最终加工方案为：钻孔→镗孔→铰孔→滚压→表面处理→铰孔。阀体的加工工艺为：车端面→钻两端中心孔→粗车外圆→半精车外圆→磨削外圆→钻孔→镗孔→铰孔→滚压内孔→表面阳极化处理→铰孔。 小结 要加工出合格的零件，只有认真分析零件的技术要求，选择合适的加工方法，通过科学的工艺试验，才能获得合理的加工工艺和方法。 原载《工具技术》 作者：任青剑 |
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