CVT阀芯孔加工缩孔的刀具问题改善

梅章飞宋业波缪家庆 AI汽车制造业 2025-08-11

在CVT阀体生产中，针对阀芯孔加工缩孔导致刀具寿命被严重降低的问题，从“人机料法环”方面进行全面分析，得出刀具设计尺寸和切削参数两项关键影响因素。制定措施增加刀具本体设计尺寸、优化切削参数等，成功解决刀具寿命低问题，达到降本增效目标。

1 背景描述

1.1 现状调查

在阀体阀芯孔加工过程中，工件各部分的冷却速度不一致，导致热收缩不均匀，从而形成缩孔，特别是厚壁部分比薄壁部分冷却较缓慢，更容易出现缩孔。阀芯孔由多截面组成，结构复杂且精度要求高，缩孔现象对阀芯孔产生关键因素，严重影响刀具使用寿命如图1、图2所示。

图1 上/下阀体产品结构与阀芯孔号

图2 上/下阀体产品结构与阀芯孔号

（1）CVT上/下阀体加工阀芯孔共需9把精铰刀具，均存在阀芯孔缩孔现象，即新刀实际加工直径尺寸小于刀具设计尺寸，平均缩孔0.005mm，其中上阀体H1孔，下阀体H1、H2这3个孔缩孔较大，平均缩孔0.007mm，缩孔值见表1。

（2）同一阀芯孔孔径检测三段尺寸差异较大，其中上阀体H1孔，下阀体H1、H2这3个φ17mm孔径缩孔值差异平均达到0.004mm；从现场实际检测数据观察，同一个孔存在头尾孔径大，中间孔径小的现象（原机型阀体阀芯孔检测也有此类现象）。

1.2 设定目标

CVT阀体阀芯孔孔径公差带仅有0.012mm，平均缩孔值0.005mm，其中有3个阀芯孔缩孔值0.007mm，直接影响刀具加工寿命，导致刀具单台成本增加。阀芯孔9把刀具单台成本高达11.05元/台，制定改善措施，将9把刀具的单台成本控制在6元/台。

2 原因分析

为找到阀芯孔缩孔的根本原因所在，公司组织成立攻关小组，针对此问题进行重点分析攻关，解决此问题。小组成员包含产品、生产、工艺和质量人员。依据产品特性、刀具结构与加工工艺等方面，对加工缩孔的可能因素进行了系统分析，最终锁定对刀具设计直径和刀具切削参数进行优化改进。

2.1 人员技能影响

经现场调研，操作员通过标准化作业、质量和安全意识等培训，已具备正式上岗资格的合格人员，可排除此项因素。

2.2 设备主体影响

设备采用卧式加工中心，实测主轴跳动符合要求。液压夹具带气检，工作状态正常，可排除此项因素。

2.3 工件材料硬度影响

阀体使用材料是ADC12，对标公司内部其它机型也使用同类材料，检测各项成分均满足要求。取样检测阀体毛坯硬度，30组数据完全满足要求HB80-100的标准，排除此项因素。

2.4 刀具设计尺寸影响

排除刀具长时间使用后磨损，导致精度下降和孔径变小以外，刀具的设计尺寸大小直接影响孔径结果，此项为关键要素，将刀具返厂换片，再进行现场试切验证。

2.5 加工环境影响

冷却润滑不足，会导致切削温度过高，材料膨胀后收缩，导致孔径变小。

切削参数选择不合理，也会造成缩孔现象，需要对切削参数进行优化，对试切数据进行分析验证，最终确定合适的切削参数，此项为关键要素。

3 方案实施

3.1 刀具设计直径：加大刀具设计直径

通过加工现场数据收集与验证，经产品、工艺最终确认，变更阀芯孔刀具设计尺寸，其中上阀体H1孔及下阀体H1、H2孔直径增加0.004mm,其他孔均增加0.002mm，见表2。

3.2 切削参数优化：改善同一阀芯孔头尾尺寸偏差较大

基于CVT阀体产品结构的特殊性，加工设备采用进口卧式加工中心，经现场优化切削参数反复加工验证，结合霍梅尔综合量仪检测结果，见表3。

（1）选择合适的切削速度、进给速度和切削深度，可以在保证加工效率的同时减少孔壁收缩。

（2）铰刀与孔壁间的压应力会导致孔壁产生弹性变形和塑性变形。当铰刀离开孔壁后，由于材料的弹性能力，弹性变形部分会恢复，导致孔径缩小。

较慢的进给速度会导致加工孔的过程中摩擦系数增大，同时对壁薄处的挤压力增大，从而产生的切削热量和孔的变形程度大，出现阀芯孔头尾直径大，中间小的问题。

反之提高刀具进给速度，使摩擦系数降低，孔壁的挤压力减小，更能快速的将切削热量带走，从而减少缩孔值，提高了加工效率；

（3）上阀体H1阀芯孔，下阀体H1阀芯孔、H2阀芯孔，这3把φ17mm的PCD刀具进给量由0.25mm/r优化至0.4mm/r。

（4）更换润滑性能更好的油性切削液，减小切削过程中的摩擦和热量，适当增加刀具内冷压力，改善冷却散热与排削效果。

4 效果验证

根据方案实施结果跟踪，其中缩孔值改善前后对比下降约0.003mm，同一孔缩孔值改善前后对比下降约0.002mm，刀具寿命改善前后对比整体提高约10000件～15000件。最终实现，阀芯孔9把刀具单台成本由11.05元降低到5.81元，单台节约5.24元。

年度经济效益约：5.24元/台×300000万台=157.2万元（按年产30万计算）。

5 结语

通过技术改善，阀芯孔精加工铰刀寿命得到革命性地提高，取得显著降本效果。结合多方面的试验验证与数据分析，为类似问题的解决提供了参考方案，目前该方案已在公司其它基地生产线推广，已陆续取得良好效果。

参考文献：

[1] 陈鹏,刘涛.液压阀阀体加工的刀具方案[J].流体传动与控制,2008,(1):55-56.

[2] 郑俊华,李娜.自动变速器阀体试制加工工艺探讨[J].汽车制造业,2015,(5):33-37.

内容来源：AI汽车制造业

责任编辑：龚淑娟

审　　核：李峥

CVT阀芯孔加工缩孔的刀具问题改善

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