在自动变速器中，液压模块是实现变速器自动换档的重要部件，其工作介质为具有一定压力的油。阀体是液压模块的主体部分由2 块阀板组成。如果2 块阀板的结合面平面度不合格会对密封性产生不良影响，导致阀体以及阀体与壳体连接面处发生泄漏，使变速器无法正常工作，但是阀板是结构复杂的薄板件，平面度恰恰就是其加工难点。因此，在机加工车间阀板的平面度被作为关键特性来控制。

原加工工艺

1. 工艺流程

阀板（图1）的主要加工内容有：内侧结合面、蓄能器孔、左右侧阀芯孔、外侧结合面、油泵安装孔、小平面及内外侧通孔，上下侧没有加工内容。结合面的平面度是最难控制的关键特性，在精加工工序最后加工。左右侧的阀芯孔直径、圆柱度和垂直度等几何公差精度要求高，但位置度公差精度要求不高，可以在精加工工序加工，也可以在粗加工工序最后加工。

内外侧的通孔精度要求不高，在粗加工工序加工。因此阀板的主要加工工艺流程为：OP10 加工外侧结合面、小平面——OP10 加工左右阀芯孔——OP20 加工内外侧面通孔、油泵安装孔和蓄能器孔——OP20 加工内侧结合面。

2. 工装夹具

夹具设计的重点是减少夹紧变形，实施要点有以下几点：

（1）采用液压夹具，不使用手动夹紧，以免人工夹紧各夹紧点夹紧力不一致，导致变形。

（2）定位面由3 个固定支撑（支撑点1、2、3）和1 个辅助支撑（支撑点4）组成。3 个固定支撑在夹具上装配完成后，整体磨削确保等高。加工外侧结合面和内侧结合面的定位面位置如图2、图3 所示。

（3）辅助支撑采用具有液压自位锁紧的液压支撑缸，确保辅助支撑和固定支撑等高。由于上下面没有加工内容，采用墙板式夹具在卧式加工中心（三轴+ 工作台回转）上可以一次装夹完成三面的加工内容，在墙板上开洞镂空还可以加工第四面的部分孔。较小工件一次可以加装两个，只需要上下错开以免遮挡左右面的加工内容。

3. 刀具

阀板为铝合金压铸件，毛坯精度高、加工余量小，使用PCD 刀具进行快速切削可以提高生产效率和加工质量。结合面比较大、平面度和表面粗糙度质量要求高，为避免产生接刀痕并保证平面度，精加工采用直径大于内侧结合面宽度的PCD 盘铣刀一次走刀完成加工。阀芯孔直径、圆柱度和圆度精度要求高，采用带导条的PCD 铰刀进行精加工。

4. 加工效果

按照上述加工工艺进行阀板小批量试制并用三坐标测量机进行测量，除结合面平面度外，其他加工内容均合格。内侧结合面整个表面的平面度总体较好，有个别达到了公差上限，但有50％左右存在局部平面度（任意100 mm×100 mm 范围内的平面度）不合格的问题。外侧结合面平面度也存在不合格的情况。

影响阀板加工平面度的因素分析

1. 毛坯残余应力

铸件在凝固和冷却过程中由于各部分的冷却速度差异、收缩受阻及组织转变引起体积变化等因素，不可避免地会产生铸造应力。如果铸造应力未得到释放，将会以残余应力的形式保留在铸件内。铸件的残余应力越大，越容易使零件在放置、转运、加工和使用过程产生变形，尺寸精度降低，严重时会发生开裂。

因此，毛坯供应商一般要对毛坯进行消除应力处理。如果毛坯的残余应力过大，应该在加工工艺中进行应力释放。采用粗加工和精加工工序分开的方式，从而使残余应力在粗加工后得到释放。例如，OP10 对大平面进行粗铣，OP20 对大平面进行半精铣和精铣。

在工序中， 先粗加工， 再通过加工中心M 指令调整机床液压系统压力使夹具先松开再夹紧，然后再进行精加工，从而使残余应力得到释放。该方式要求采用液压夹紧，并且要求加工中心具有M 指令调整液压系统压力的功能。

2. 夹具夹紧变形

阀板为薄板件，易发生夹紧变形。影响夹紧变形的因素如下：

（1）过大的夹紧力会使工件在夹紧后产生变形，当加工结束撤除夹紧力后，工件发生回弹，从而得到较差的平面度。因此要采用液压夹具自动夹紧，避免采用夹紧力不易控制的手动夹具。固定支撑点的夹紧力根据切削力选取，浮动支撑点的夹紧力根据切削力及浮动支撑油缸支撑力选取。

（2）夹具主支撑点和夹紧点不重合，产生扭矩，导致工件夹紧变形。

（3）液压夹具的动作顺序不合理，辅助支撑未到位时，主夹紧已动作，导致工件夹紧变形。

3. 工艺系统刚性不足

阀板是薄板件，分布在工件四个角的4 个支撑点不足以保证工艺系统的刚性。切削加工时工件应激振动，影响加工精度。、

工艺改进方案

1. 消除残余应力

在原粗加工工序增加粗铣内侧结合面的加工内容，达到消除残余应力的目的。由于内侧结合面在OP10 中无法加工到，需要增加一个工序OP05。为了不增加设备，把OP10 的夹具改成塔式夹具，把OP05（图4）和OP10（图5）共夹具，即一次加工2 件OP05 和2 件OP10。在原精加工工序粗铣结合面之后，使夹具松开一下再夹紧，实现二次消除残余应力，该过程可以通过使用加工中心的M指令调整液压夹具夹紧力的方式来实现。

改进前后结合面加工工艺流程对比如下：

改进前，OP20 粗铣——OP20 精铣。改进后，OP05 粗铣——OP20 半精铣——OP20 M 指令调整夹紧力——OP20 精铣。

2. 增加辅助支撑

在原有3 个固定支撑和1 个辅助支撑的基础上，在工件中间位置增加2 个辅助支撑。新增的辅助支撑同样采用具有弹簧和液压自位锁紧的液压支撑缸。

3. 调整夹具动作顺序

液压夹具的夹紧油缸必须在辅助支撑到位抱紧锁死后再动作。可以通过调整各顺序阀的流量来实现动作顺序的调整。

改进前后夹具动作顺序对比如下：

改进前， 气检主支撑是否到位—主夹紧动作—辅助支撑动作—辅助夹紧动作。

改进后， 气检主支撑是否到位—辅助支撑1 到位、抱紧锁死—主夹紧动作—辅助夹紧动作—辅助支撑2、3 动作。

4. 调整支撑块和压板的位置

设计量产夹具时调整支撑块和压板的设计位置，使支撑点和压紧点重合。

5. 通过插补铣改善外侧结合面平面度

实施以上改进措施后，内侧结合面的平面度可以达到要求，但是外侧结合面的平面度仍然有不合格的情况。使用三坐标测量机测量大量工件的平面度，并记录所有测点数据，发现所有工件的变形趋势一致。通常铣削平面的走刀路径只有X、Y 坐标变化，Z 坐标不变，修改铣削加工程序，根据变形规律在走刀路径上对Z向坐标进行补偿，改进后外侧结合面的平面度也达到要求。

结语

通过对阀板加工工艺的改进，生产线量产时结合面平面度精度大大提高，合格率达到了100％。说明对于薄板件的加工，防止夹紧变形是工艺设计的重点。另外，充分利用三坐标测量机的分析软件可快速发现问题点所在。