关键词：钻模 小孔 钻套 合格率
一、钻模概述
钻模是一种用来确保工件在正确的位置上被钻孔，攻螺纹或铰孔的装置。它基本上是由一个夹紧组件构成的，该装置将工件保持在一个硬化钻套的下部，在钻孔加工过程中刀具便是在钻套里面并沿着钻套运动的。如果工件的构造比较简单，钻模就可以直接夹在工件上，然而，在大多数情况下，钻模是被固定在一个位置而工件是被钻模夹住的，这样工件在加工前后可以快速的导入导出钻模。
钻模使钻孔、铰孔及攻螺纹的速度和精度比传统的手工方法高了很多。它的另一个优点是使用钻模并不对加工者有太高的技巧要求，孔的定位精度不靠操作者而是靠钻模保证。
二、小孔钻套的加工难点
加工小孔钻套的传统工艺路线为：
车工（加工外径端面留余量）→精镗找
正外径及端面精钻内孔留研0.01→热处
理→车工精研内孔保证合格→外磨配心
轴磨外径，保证同轴要求，图二为小孔
钻套示意图 ： 图1 小孔钻套.png)
在精镗钻孔、车工研孔工序后，会因为孔径和孔的直线度而产生50%左右的报废，主要原因有：1、外购的钻头刚性不好，韧带不直等质量问题；2、钻套材料杂质过多；3、机床精度，转速不高，自动进给达不到要求，切削用量选择不当；4、无法采购到分级直径的钻头和铰刀，导致孔径容易超差。理论上讲外径在穿心轴进行磨削后，内孔和外径应该是同心的，为了抵抗磨削力必须让心轴与内孔达到一定程度的过度配合，由于孔径比过长（1：10-1：20）和内孔直径过小，其内孔直线度公差分为内的误差会使心轴弯曲，导致心轴使在弯曲的状态下磨削外径，这样磨削出来的钻套同轴度不好（0.05-0.08），从而导致产品超差。如此一来对内孔的直线度，光洁度，精度等要求就要更加高，按照此标准检测内孔合格率不足10%。
三、小孔钻套加工的机理分析与工艺改善
对小孔钻套加工工艺进行分析，利用鱼骨图法，得到影响小孔钻套同轴度的关键因素如下：
人：车工技能、外磨技能； 机：钻头刃磨、外磨精度；
料：材料质量、热处理质量；
法：内孔余量、外径余量、内控加工方法、找正精度；
环：温度； 测：量具精度、检测方法
针对小孔钻套不同内孔加工方式（车工/慢走丝）、找正精度、外径磨削余量等开展工艺试验，积累基础数据，利用一般线性模型进行回归分析，得出以下结论：内孔加工方法、找正精度不同，对同轴度的影响最大，合计占比82.7%。
3.1 内孔的加工方法对钻套合格率的影响：
车工精研内孔工艺：车工研内孔时，内孔直线度靠工人手感很难保证，导致钻套内孔与外径同轴度超差；
慢走丝切内孔工艺：内孔直线度机床可以保证0.002以内。
3.2 找正精度对钻套合格率的影响：
传统加工工艺：工人凭借经验直接采用两顶方式装夹，无找正基准，工艺规程没有找正精度要求，导致同轴度超差；
改善加工工艺：慢走丝加工后外径基准与内孔同轴度0.005以内，利用千分表按外径基准找正0.005后，再进行加工，能够保证内孔与外径同轴度0.02。
四、小孔钻模、钻套的检验方法
小孔钻模、钻套检验我车间通常采用平台检测，质保部采用三坐标测量，有时出现测量误差。对于小孔钻模、钻套检验，平台与三座标检测比较，平台检测较准确，对比如下表：
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4.1平台检测所用量、测、工具
小孔钻模、钻套检验通常会用到0级平台、正弦台、正弦尺、方箱、量块、杠杆千分表、刀口尺、夹子、心轴、对表件等。
4.2使用时注意事项：
1）根据工件的结构特性正确选择测量器具。
2）测量器具必须在合格期内，使用前校零位。
3）测力、误差都将进入检测误差。
4）装夹用力要适当且注意表面质量。
4.3正确装夹、找正工件
1）测量基准的选择应遵循基准统一的原则，即测量基准与设计基准、工艺基准保持一致。
2）将工件装夹在标准方箱上，将测量基准面找正与平台平行（找正过程靠人工不断进行实物调整。）
3）装夹方式应考虑变形量最小的原则。
4.4角度的平台检测方法?
平台检测角度使用的量具是正弦台、正弦规。通常情况，应使被测角度的标准平面与正弦台上圆柱的轴心线垂直。在测斜面时，应使被测角度面与正弦台、被测圆柱的轴心线垂直。在测斜孔时，应使被测斜孔的轴心线与正弦台圆柱的轴心线垂直。斜孔还需要配检测心轴。用杠杆千分表测出被测斜面或心轴母线相对于平台的平行度误差，即可算出实际角度误差。
4.5斜孔的尺寸转换
通常采用粘钢球的方法检测交点尺寸。
1)根据经验，在工件合适的位置固定钢球。原则是：便于加工、检测。
2)依据图纸理论尺寸，实测出所需的相关尺寸。
3)根据实测角度、实测尺寸进行尺寸换算。
4.6单角度斜孔钻模检验实例
1）根据三角函数关系、粘球实测的相关尺寸，通过计算，把空间交点尺寸转化为水平可测量尺寸。
2）根据工件实际，把正确装夹的工件在正弦台上周转角度，使被测尺寸与平台平行。
3）用打表法测量钢球与斜孔的实际尺寸。
4）实际尺寸与计算尺寸相比较，判定工件是否合格。
五、结论：
通过实验数据积累、机理分析与工艺方法的改善，确定了慢走丝加工内孔后，按基准找正加工外径的标准工艺流程，一次加工合格率改善80%以上，并对不同种类钻模、钻套的检测方法进行了分析与总结，为今后类似产品的加工、检测积累了宝贵的经验。
论文作者:张金龙,臧东阳,周吉
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/22
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