一种提高互换镶块螺钉孔加工精度的新工艺

官晓伟　李军

摘 要： 在汽车覆盖件模具加工中，螺钉孔加工是否合格是镶块能否完成整体互换的重要因素。改善互换镶块的螺钉孔加工工艺，采用新的加工方法可以有效提高螺钉孔位置精度。本文探讨了一种提高互换镶块螺钉孔加工精度的新工艺，通过数控机床配合U钻加工来提高互换镶块螺钉孔加工精度。

关键词： 汽车覆盖件；镶块互换螺钉孔；U钻

中图分类号： TG76 文献标识码： A 文章编号： 2095-8153（2017）02-0109-04

近年来，随着人们对汽车整体性能的要求不断提高，使得车型更新速度也在不断加快，模具作为汽车行业的“基石”，对其要求和标准也在不断提 高[1]。

在生产汽车覆盖件模具时，为了提高模具生产质量，降低成本，延长模具使用的寿命，镶块的整体性互换是一条途径。镶块整体性互换的首要前提是确保互换镶块拼装在大底板上时其螺钉孔能与底板上的螺钉孔位置一一对应。

传统的螺钉孔加工方法一般是正面装夹，点螺钉孔后再由钻床按照要求钻沉孔和底孔。这种方法加工时受机床性能、钻头顶角的大小、加工时的进给量和切削速度等因素的影响，加工出来的螺钉孔与设计图纸的位置产生的偏差较大，导致镶块位置偏差较大，影响模具精度。

为解决上述问题，减少底板与镶块螺钉孔位偏差，笔者经过实践，摸索了一种利用U钻加工，减少底板与互换镶块螺钉孔偏差的新工艺方法。

1 螺钉孔加工工艺改进

1.1 传统互换镶块螺钉孔加工工艺分析

传统互换镶块螺钉孔加工工艺一般按照以下路线进行：

（1）正面装夹、打标、找正、点螺钉孔；

（2）钻床按照要求钻沉孔和底孔。

由于钻床装夹时只能依靠虎钳及压板装夹，并且在装夹后也只能用肉眼观察镶块是否放平整。镶块装夹不稳就会导致所加工的孔位置度出现偏差。在加工过程中由于机床会产生振动也会影响钻头加工的精度。在钻头修磨时如果两切削刃长度不等，高低不一致也会导致所钻的孔位置度出现偏差。

1.2 改善工艺分析

针對以上偏差产生的原因，改善工艺路线如下：

（1）反面装夹、打标、找正。加工螺钉底孔（利用U钻加工出底孔）。

（2）正面装夹、打标、找正。加工螺钉沉孔（利用U钻加工出沉孔）。

改进后的工艺中，互换镶块螺钉孔由数控机床利用U钻加工到位，由钳工将镶块拼装在底板上，由销孔确定位置然后用压板装夹。在加工时由底板基准销找正，正式加工之前由检验程序检验装夹是否合理，然后启动正式加工程序加工。

与普通钻头相比，由于U钻使用刀片，周边刀片和中心刀片，刀具磨损后无需重磨直接更换刀片即可，使用可转位刀片比整体硬钻要节约材料，并且刀片具有一致性，使用U钻加工出的孔的公差范围小、更容易控制尺寸[2]。因此采用U钻可以有效提高镶块螺钉孔位置精度。

改进后的加工方法利用数控机床定位配合U钻加工，使得互换镶块螺钉孔精度提高，同时也避免了在装配时因互换镶块螺钉孔位置不能有效对应产生的互换镶块的返工和报废问题。由于使用数控机床定位配合U钻加工，基准销找正等加工方法可以减少镶块与底板螺钉孔件的位置偏差。

1.3 应用案例

以16P06-16M094门槛梁R/F-SILL OTR R/L模具镶块加工为例利用传统工艺和改进工艺加工对比新老工艺：

（1）传统工艺路线

如图1所示有J248、J249、J250、J251、J253、J254共6块镶块，其加工工艺如下：

第一步：将J248镶块装夹在数控机床的平台上进行打标、找正，利用中心钻打中心点。

第二步：将J248镶块从数控机床上取下，转至钻床。

第三步：将J248放置虎钳上并在放平整后夹紧，启动钻床按照要求加工沉孔和底孔。

镶块J249、J250、J251、J253、J254按照J248所示加工方式依次加工。

（2）改进后的工艺路线

第一步：将J248、J249、J250、J251、J253、J254拼装在底板上，每一块镶块的基准边紧靠销钉。然后用夹板固定在底板上，并用百分表检测装夹是否平整（图1中灰色孔为销钉孔）。

第二步：在两端的基准销孔中插入基准销、利用基准销找正（图1中A、B两处红色孔为基准销孔）。

第三步：启动检测程序、检测镶块装夹、找正是否正确（图1中蓝色刀路为检测程序的刀路）。

第四步：启动正式加工程序、按照要求利用U钻加工沉孔和底孔（图1中为J248、J249、J250、J251、J253、J254镶块正面加工沉孔时程序图、其中红色刀路为螺钉沉孔加工刀路）。

2 新工艺应用效果分析

对工艺改善前后的互换镶块利用蓝光扫描，从检测结果对比可以发现，工艺改善后其位置精度明显较工艺改善前高。如图2所示零件互换镶块螺钉孔X方向上的偏差平均值为-0.54，Y方向上的偏差平均值为-0.44（圆1、圆3、圆5为螺钉孔），其具体螺孔数据见表1所示。改善后利用数控机床及U钻加工出来的螺钉孔在检测时位置度误差明显减小，互换镶块螺钉孔X方向上的偏差平均值为-0.045，Y方向上的偏差平均值为-0.055。如图3所示，其具体螺孔位置精度如表2所示。

对比可知，改善后的互换镶块螺钉孔加工方法得到的零件精度更高。

3 结束语

随着中国制造2025不断推进，汽车工业快速发展，产品精度要求也越来越高，服务于汽车工业的覆盖件模具精度要求也随之提高。采用新方法、新工艺、新装备不断提升模具精度是大势所趋，其中，利用现有装备，通过工艺改造提高精度，是一种十分有效的低成本途径，应该引起各模具加工企业的高度重视。

[参考文献]

[1]刘玉明.汽车覆盖件模具锻件镶块的加工方法[J].汽车工艺师，2015（5）：50-51.

[2]陈少甫.新型钻头-U钻[J].湖北机械，1982（5）：47-48.