液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階珩鉸刀

張悅 夏沈杰

摘 要：電磁閥是汽車(chē)自動(dòng)變速箱中的核心元件，對(duì)于車(chē)輛運(yùn)行中及時(shí)的擋位調(diào)整及離合器分合起著至關(guān)重要的作用，相應(yīng)地，閥套作為電磁閥的關(guān)鍵零部件之一，為了滿足電磁閥的功能要求，對(duì)其加工工藝有著非常嚴(yán)苛的要求。本文通過(guò)改良閥套的加工工藝，優(yōu)化刀具，可以使閥套的質(zhì)量可靠性大大提升，從而保證電磁閥能如設(shè)計(jì)的一樣高效精確運(yùn)作。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速箱電磁閥;閥套;珩鉸刀

1 汽車(chē)變速箱電磁閥概述

自動(dòng)變速箱無(wú)論是DCT，AT還是CVT，都少不了液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)接受控制器的信號(hào)，輸出油壓或流量，作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，液壓系統(tǒng)的作用主要包括，控制離合器、同步器或帶輪來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的變化，控制液力變矩器離合器的狀態(tài)，控制系統(tǒng)的冷卻潤(rùn)滑。液壓系統(tǒng)的性能直接影響到整車(chē)換擋平順性和燃油經(jīng)濟(jì)性，是自動(dòng)變速箱重要的組此部分。而在液壓系統(tǒng)中，電磁閥作為執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到液壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變，控制液壓系統(tǒng)中的壓力、流量，是液壓系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件。以大眾DCT為例，變速箱內(nèi)設(shè)置有兩組離合器以及相對(duì)應(yīng)的換擋齒輪組，其中離合器1與1，3，5，7奇數(shù)檔以及相對(duì)應(yīng)的齒輪協(xié)同工作，而離合器2與2，4，6，R偶數(shù)檔，倒擋以及相對(duì)應(yīng)的齒輪協(xié)同工作，汽車(chē)在某一前進(jìn)檔位運(yùn)行時(shí)，TCU根據(jù)工況對(duì)駕駛者的換擋意圖做出判斷，預(yù)計(jì)性地控制另一個(gè)離合器與另一個(gè)檔位的齒輪組相連，這樣等到真正需要換擋時(shí)汽車(chē)能夠更加平順，消除了換擋離合時(shí)的動(dòng)力傳遞停滯現(xiàn)象，從一個(gè)檔位換到另一個(gè)檔位，時(shí)間不會(huì)超過(guò)0.2秒。為確保換擋時(shí)間不超過(guò)0.2 秒，電磁閥本身的響應(yīng)時(shí)間須在幾十毫秒以?xún)?nèi)，以保證乘員不易察覺(jué)換擋的頓挫。電磁閥的這種高速高精密的特點(diǎn)會(huì)對(duì)電磁閥零件的生產(chǎn)工藝提出較高的要求。

2 磁閥工作原理及結(jié)構(gòu)

電磁閥的結(jié)構(gòu)如圖1，電磁閥的閥芯受到收到彈簧力、電磁力和液壓反饋力的作用，穩(wěn)定狀態(tài)下，閥芯處于平衡狀態(tài)。電磁閥閥套在不同位置開(kāi)有通孔，每個(gè)孔連接不同的油路，電磁閥上的線圈通電后電磁力推動(dòng)銜鐵運(yùn)動(dòng)，銜鐵帶動(dòng)頂桿，而頂桿推動(dòng)閥芯改變位置來(lái)控制油路的開(kāi)啟或關(guān)閉。液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的油路，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)后續(xù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

電磁閥由電磁模塊和液壓模塊組成的，當(dāng)電磁模塊的線圈通電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)將材料為軟磁材料的銜鐵磁化，電磁場(chǎng)推動(dòng)磁化后的銜鐵克服彈簧力前進(jìn)，銜鐵的運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致閥套及閥芯相對(duì)位置改變，以達(dá)到改變流體方向或流量的目的，斷電時(shí)則系統(tǒng)回到初始位置。電磁閥的電磁模塊由銜鐵、線圈、等部件組成，而液壓模塊則由閥芯、閥套、彈簧底座等組成。

從電磁閥的應(yīng)用環(huán)境中可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)對(duì)電磁閥性能的要求很高，這些要求傳遞到組成電磁閥的零部件上，就導(dǎo)致電磁閥零部件的加工工藝也必須跟著提升。電磁閥零件的制造工藝具有以下特點(diǎn);防泄漏要求高，配合精度高，閥芯外徑公差與閥套內(nèi)徑公差小。抗遲滯要求高，配合面粗糙度要求高，閥芯外徑倒角控制嚴(yán)格，閥套內(nèi)徑交叉孔倒角控制嚴(yán)格，閥套外徑與閥芯內(nèi)徑同軸度，圓柱度要求高。

3 液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階珩鉸刀在閥套上的應(yīng)用

汽車(chē)變速箱電磁閥中的臺(tái)階閥芯孔閥套，材料為易切削鋼，閥芯孔孔徑要求為D1、D2（+0.003/0），圓柱度要求在1.5 u以?xún)?nèi)，內(nèi)孔表面粗糙度Rz2，臺(tái)階內(nèi)孔同軸度要求0.005，總體精度要求非常高，屬于超精密加工范疇，因此對(duì)于加工刀具的選用極其重要。珩鉸刀被廣泛應(yīng)用于金屬零件內(nèi)孔精密加工技術(shù)領(lǐng)域。由于珩鉸刀的外圓面上可鍍覆一層金剛石磨料，故而可以對(duì)高硬度材料進(jìn)行精密加工，現(xiàn)有的機(jī)械式珩鉸刀的鉸珩桿一般由刀桿本體和芯軸構(gòu)成，芯軸具有一定的錐度，針對(duì)不同的孔徑，可通過(guò)調(diào)節(jié)芯軸最前端調(diào)節(jié)螺母的軸向位置，使珩鉸套沿芯軸錐面上移，實(shí)現(xiàn)珩鉸套膨脹尺寸變化，珩鉸套上的金剛石磨料對(duì)孔壁不斷磨削，從而使加工孔的孔徑達(dá)到最終要求尺寸，但是這種調(diào)節(jié)方式精度不好控制，對(duì)調(diào)節(jié)螺母螺紋精度要求很高，調(diào)節(jié)時(shí)由于珩鉸套的反作用力容易出現(xiàn)間隙誤差。且珩鉸套尺寸只能單向調(diào)整，即調(diào)大后不可再調(diào)小。經(jīng)過(guò)實(shí)操驗(yàn)證及探索，采用液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階珩鉸刀精磨此臺(tái)階內(nèi)孔在尺寸調(diào)整精度和效率上均高于普通的機(jī)械式珩鉸刀，同時(shí)在控制尺寸、圓柱度、同軸度、表面質(zhì)量等方面穩(wěn)定性更佳。在實(shí)際應(yīng)用，可根據(jù)產(chǎn)品要求實(shí)際情況配置一或多把刀在多工位珩磨機(jī)上使用，目的是使加工余量逐漸去除，獲得更好的最終尺寸一致性。

3.1 液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階珩鉸刀的設(shè)計(jì)

液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階內(nèi)孔珩鉸刀的設(shè)計(jì)包括大頭內(nèi)脹芯桿、小頭內(nèi)脹芯桿、大頭衍鉸套、小頭衍鉸套、通油機(jī)構(gòu)、定位銷(xiāo)和衍鉸套固定螺母，定位銷(xiāo)的一端設(shè)有螺孔，大頭內(nèi)脹芯桿的一端和螺孔連接，定位銷(xiāo)的另一端設(shè)有螺柱，螺柱和小頭內(nèi)脹芯桿的一端連接，衍鉸套固定螺母和小頭內(nèi)脹芯桿的另一端連接，大頭衍鉸套套在大頭內(nèi)脹芯桿上，小頭衍鉸套套在小頭內(nèi)脹芯桿上，大頭內(nèi)脹芯桿和小頭內(nèi)脹芯桿內(nèi)均設(shè)有通油機(jī)構(gòu)，內(nèi)部注入定量液壓油;通油機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺釘和通油花軸，通油花軸內(nèi)設(shè)有和調(diào)節(jié)螺釘配合的安裝孔，調(diào)節(jié)螺釘設(shè)置在安裝孔內(nèi)且和通油花軸螺紋連接，通油花軸上設(shè)有通油孔，通油孔的一端延伸至安裝孔內(nèi)，通油孔的另一端延伸通油花軸。使用時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘，分別改變兩階內(nèi)脹芯桿中油壓的大小，實(shí)現(xiàn)珩鉸套的尺寸變化。此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，珩鉸套在芯桿上的軸向位置是固定不變的，調(diào)整后無(wú)需修正珩鉸刀在孔內(nèi)的磨削行程，且尺寸調(diào)整可大可小。由于液壓油在芯桿膨脹壁中是均勻分布的，因此珩鉸套在整個(gè)圓柱面上的膨脹量一致性更好。

3.2 液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階珩鉸刀的工作原理

上述提到，液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階內(nèi)孔珩鉸刀在使用時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘，分別改變兩階內(nèi)脹芯桿中油壓的大小，即可實(shí)現(xiàn)珩鉸套的尺寸變化。以下作詳細(xì)說(shuō)明。

第一步，使用前先將此珩鉸刀定位銷(xiāo)和小頭內(nèi)脹芯桿分離，分別通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整大頭內(nèi)脹芯桿、小頭內(nèi)脹芯桿、大頭衍鉸套、小頭衍鉸套的外徑尺寸至要求，調(diào)整完成后，把大頭內(nèi)脹芯桿、小頭內(nèi)脹芯桿和定位銷(xiāo)3連接在一起，并通過(guò)連接管上的螺紋裝于珩鉸設(shè)備主軸上;

第二步，工件安裝于浮動(dòng)工裝上后，刀具進(jìn)入工件內(nèi)先通過(guò)小頭衍鉸套進(jìn)行小孔的往復(fù)運(yùn)動(dòng)磨削;

第三步，小孔磨削完成后，定位銷(xiāo)進(jìn)入磨削好的小孔內(nèi)定位;

第四步，利用大頭衍鉸套繼續(xù)向下移動(dòng)進(jìn)行大孔的往復(fù)運(yùn)動(dòng)磨削;

第五步，完成后退刀結(jié)束加工。

3.3 加工效果與驗(yàn)證

本實(shí)驗(yàn)加工的閥套要求為：大孔D7.7（+0.003/0），小孔D6.86（+0.003/0），同軸度0.005，粗糙度Rz2，經(jīng)測(cè)量磨削前半成品內(nèi)孔切削余量穩(wěn)定在0.025～0.035，采用8工位珩鉸設(shè)備并配置8套珩鉸刀具。切削速度150 m/min，往復(fù)速度15 m/min。8工位刀具對(duì)應(yīng)尺寸和去除量如下表1所示：

連續(xù)加工50件，記錄孔徑測(cè)量數(shù)據(jù)及如下表2所示：

經(jīng)驗(yàn)證，在此工藝加工后，孔徑尺寸穩(wěn)定在0.5 u以?xún)?nèi)，圓柱度變控制在1 u以?xún)?nèi)。粗糙度經(jīng)抽檢均在Rz0.2以?xún)?nèi)，同軸度在0.002以?xún)?nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，采用液壓調(diào)節(jié)式臺(tái)階珩鉸刀精磨此臺(tái)階內(nèi)孔在尺寸加工穩(wěn)定性上完全滿足要求。液壓調(diào)整的方式也為操作人員降低了調(diào)整難度，擺脫了刀具拆卸后還需使用拉刀機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行輔助調(diào)整的問(wèn)題（尤其在多軸多工位設(shè)備上使用時(shí)），降低了停機(jī)率，同時(shí)提高了刀具調(diào)整效率和準(zhǔn)確性。相較于傳統(tǒng)的珩鉸刀兩階孔同時(shí)磨削，由于工件車(chē)削后半成品的兩階孔必定會(huì)存在同軸度誤差，導(dǎo)致使用過(guò)程中極易產(chǎn)生珩磨套磨料的不規(guī)則磨損，而此珩鉸刀定位銷(xiāo)的設(shè)計(jì)也消除了兩階孔在磨削過(guò)程中相互干涉，使兩階孔的形狀誤差和相互位置精度得到保證，提高了珩磨套使用壽命，降低了刀具成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]張銀濤，丁問(wèn)司.雙離合器控制電磁閥特性研究[J].機(jī)床與液壓，2020，48（7）：25-28+67.

[2]朱成水.汽車(chē)自動(dòng)變速器液壓電磁閥研究[J].時(shí)代汽車(chē)，2016（9）：62-63.

[3]張艷崗，郭巨壽，張雪冬，等.精密孔珩磨加工仿真分析及工藝參數(shù)優(yōu)選[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2017

（2）：142-145.

[4]肖林波.內(nèi)孔與槽交接毛刺加工工藝改善[J].中國(guó)科技縱橫，2017（14）：33.

[5]陳宏鈞.金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)[S].機(jī)械工業(yè)出版社， 2016.