金屬模具材料的鉗工精細(xì)化加工過程

（甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006）

鉗工精細(xì)化加工過程主要是針對(duì)金屬模具材料的形態(tài)進(jìn)行精密加工，最大程度上減少在加工過程中產(chǎn)生的誤差[1]。鉗工精細(xì)化加工相較于傳統(tǒng)加工方式，具有操作過程較簡(jiǎn)單、數(shù)字化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)的金屬模具材料加工中應(yīng)用范圍十分廣泛。通過鉗工精細(xì)化加工提升金屬模具材料的可塑性，能夠生產(chǎn)出具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬模具材料零件。除此之外，利用對(duì)鉗工進(jìn)行精細(xì)化加工能夠改變金屬模具材料的原子結(jié)構(gòu)，使內(nèi)部排布均勻緊密連接，從而提高金屬模具材料零件的力學(xué)性能。在國外一些工業(yè)化程度較高的國家始終以工業(yè)品的精細(xì)化加工為當(dāng)今主要的發(fā)展趨勢(shì)，以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)占據(jù)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的35.5%以上。針對(duì)以上情況，如何將鉗工精細(xì)化加工過程精細(xì)化以及高效化成為市場(chǎng)關(guān)心的最大問題。因此，有必要提高對(duì)鉗工精細(xì)化加工過程研究的重視程度。本文通過研究金屬模具材料的鉗工精細(xì)化加工過程，對(duì)鉗工精細(xì)化加工過程進(jìn)行了分步研究，在對(duì)其精準(zhǔn)度有一定要求的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述制造的加工過程，致力于為得到高質(zhì)量的金屬模具理論提供方向。

1 金屬模具材料的鉗工精細(xì)化加工過程

1.1 鉗工劃線

鉗工劃線是鉗工精細(xì)化加工過程中的第一步，其測(cè)量的精準(zhǔn)性直接影響鉗工精細(xì)化加工的質(zhì)量。將零件放在平臺(tái)上，用卡尺、半尺、卷尺進(jìn)行找基準(zhǔn)測(cè)量做標(biāo)記，然后用劃針在零件上劃線。利用鉗工劃線確定鉗工模具的具體結(jié)構(gòu)特征，包括：頂面積、底面積、內(nèi)部角度以及線高，并根據(jù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)畫出模具草稿，完成鉗工劃線。通過對(duì)鉗工精細(xì)化模具的回轉(zhuǎn)抽殼，形成鉗工精細(xì)化模具的具體模型圖。鉗工精細(xì)化模具測(cè)量結(jié)果，如下圖1所示。

圖1 鉗工精細(xì)化模具測(cè)量

結(jié)合圖1所示，在完成鉗工精細(xì)化模具測(cè)的基礎(chǔ)上，建立特征化文件定義鉗工的各參數(shù)，并對(duì)變量參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其中主要針對(duì)內(nèi)部角度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，根據(jù)得出的具體數(shù)值設(shè)置變量初始值[2]。設(shè)內(nèi)部角度為g，則其計(jì)算公式，如公式（1）所示。

在公式（2）中，δp指的是誤差調(diào)節(jié)權(quán)值；指的是狄利雷克分布函數(shù)；指的是輸入內(nèi)部角度的誤差調(diào)節(jié)虛數(shù)單位；指的是輸出內(nèi)部角度的誤差調(diào)節(jié)虛數(shù)單位。在得出公式（2）的基礎(chǔ)上，判斷得出的誤差調(diào)節(jié)權(quán)值能否滿足鉗工精細(xì)化加工的精度要求[3]。通過公式（2）可以看出，δp的數(shù)值越大，證明鉗工精細(xì)化模具測(cè)量?jī)?nèi)部角度的誤差越小，精準(zhǔn)度越高。通常情況下，鉗工精細(xì)化加工內(nèi)部角度誤差調(diào)節(jié)范圍必須控制在-0.01≤0＜0.01區(qū)域內(nèi)，否則將視為無效數(shù)據(jù)。通過此公式，可使內(nèi)部角度在高斯噪聲存在的情況下保證內(nèi)部角度的劃線精度。通過更新內(nèi)部角度，完整獲取鉗工精細(xì)化模具。采用鉗工精細(xì)化加工的方式對(duì)獲取到的鉗工精細(xì)化模具進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，將誤差數(shù)值小的部分進(jìn)行提取，剔除掉噪聲以及誤差數(shù)值大的數(shù)據(jù)，從根本上減小鉗工劃線獲取誤差。

1.2 鉗工鉆孔

在完成鉗工劃線，得到鉗工模具型腔的情況下，進(jìn)行鉗工鉆孔。在鉗工精細(xì)化加工過程中，需要加工各種大小尺寸的光孔、螺孔、盲孔等，這些都需要通過各種型號(hào)的鉗工精細(xì)化加工完成的。加工時(shí)需要模板模具裝夾好零部件后，再進(jìn)行鉆孔。先凸件后凹件，凸件借助鋸，銼，游標(biāo)卡尺，R規(guī)、直角刀口尺等工量具，保證平面度，平行度，圓度以及尺寸；凹件先把外形做出來，滿足形位公差要求，再畫線，鉆排孔，用鏨子鏨掉多余部分。用準(zhǔn)備好的半圓銼，三角銼，平板細(xì)銼，什錦銼，本著先粗后細(xì)的原則和正確的工藝流程，逐個(gè)控制所要求的尺寸。圓弧部分可以借助檢驗(yàn)棒謹(jǐn)慎銼削并控制尺寸，最后用凸件修配凹件。

1.3 鉗工折彎

鉗工折彎作為鉗工精細(xì)化加工過程中的中心環(huán)節(jié)，需要機(jī)械或人工去進(jìn)行折彎加工，基于金屬模具材料高精度的要求，主要采用機(jī)械加工的方式進(jìn)行冷折彎、加熱折彎以及空管折彎。由于鉗工在折彎過程中受雜質(zhì)、環(huán)境因素影響較大，具有復(fù)雜性，因而在折彎加工過程中，需要反復(fù)調(diào)試模具才可實(shí)現(xiàn)連續(xù)折彎加工生產(chǎn)[3]。金屬模具材料在實(shí)現(xiàn)連續(xù)折彎時(shí)，必須意識(shí)到鉗工折彎存在一定程度的范圍限制，可以通過中心點(diǎn)位置偏移或不確定長(zhǎng)度定模的方式，在鉗工精細(xì)化模具上設(shè)置一個(gè)延展槽，作為該鉗工精細(xì)化模具的預(yù)留型區(qū)域。通過改變鉗工表面到折彎型腔表面的尺寸大小，實(shí)現(xiàn)難以完全填充的金屬模具材料制品的連續(xù)折彎加工操作[4]。因此，必須通過對(duì)金屬模具材料制品延展槽的寬度以及長(zhǎng)度進(jìn)行精準(zhǔn)掌控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)金屬模具材料制品的連續(xù)折彎加工操作。

1.4 鉗工刮磨

鉗工刮磨是在鉗工折彎的基礎(chǔ)上，在加工大小平臺(tái)、模具及硬度要求較高的設(shè)備過程中，常用鉗工來刮磨平臺(tái)表面，經(jīng)過鉗工多道研磨、拋光工序后，來完成對(duì)鉗工精細(xì)化的加工。在鉗工刮磨過程中，建議采用精細(xì)研磨法，從而保證鉗工表面的高平整度以及光滑度?？稍阢Q工表面加少量硬脂酸，在去掉鉗工表面毛刺的同時(shí)提高鉗工表面的承載力。在鉗工刮磨后，為在鉗工精細(xì)化加工中獲得高精準(zhǔn)的最大材料抗拉強(qiáng)度，就必須最大限度上減小鉗工表面毛刺，盡量保證鉗工表面在拋光后達(dá)到雙平面矯直，保證金屬模具材料的最大抗拉強(qiáng)度是完整、有效的。

1.5 鉗工裝配

鉗工裝配是鉗工精細(xì)化加工的最后一步，在組裝設(shè)備時(shí)，零部件的組合需要有卡槽、鑲塊、螺釘、螺栓等連接一起，通過鉗工的選配組合、螺釘?shù)墓潭▉硗瓿烧w裝配的過程。在其過程中需要各種螺刀、扳手、虎鉗等工具。在鉗工精細(xì)化加工過程中，對(duì)鉗工裝配具有極高的精準(zhǔn)度要求，無論是拉拔或擠出材料的最小直徑、最大材料抗拉強(qiáng)度以及棒材直度，都必須通過這種高精準(zhǔn)度要求確保金屬模具材料可以保證正常生產(chǎn)。本文根據(jù)邱文軍等人提出的金屬模具材料的鉗工裝配精準(zhǔn)度要求對(duì)鉗工裝配的精度進(jìn)行規(guī)定，一旦發(fā)現(xiàn)存在精度較低的金屬模具材料，則立即進(jìn)行重新裝配[5]。針對(duì)金屬模具材料的鉗工裝配精準(zhǔn)度要求，具體要求如下表1所示。

表1 金屬模具材料的鉗工裝配精準(zhǔn)度要求

根據(jù)表1所示，高精度的鉗工裝配不僅能滿足鉗工精細(xì)化加工的精度要求，還能夠延長(zhǎng)鉗工的使用年限。綜上所述，鉗工精細(xì)化加工過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都是至關(guān)重要的，只要一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就無法實(shí)現(xiàn)金屬模具材料的鉗工精細(xì)化加工。因此，必須保證鉗工精細(xì)化加工過程中的每一個(gè)步驟都能夠按照上文所述逐一進(jìn)行。

2 結(jié)束語

文章對(duì)金屬模具材料的鉗工精細(xì)化加工過程進(jìn)行分析討論，通過5步驟闡述了整個(gè)鉗工精細(xì)化加工過程，實(shí)現(xiàn)文章研究。其結(jié)果表明，通過本文研究能夠?yàn)殂Q工精細(xì)化加工領(lǐng)域的研究提供一定的參考意見，彌補(bǔ)了鉗工精細(xì)化加工過程領(lǐng)域研究不足的情況。希望通過文章的研究能夠?yàn)殂Q工精細(xì)化加工提供理論依據(jù)。鉗工精細(xì)化加工利用其加工精度高，流程簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)占據(jù)了有利趨勢(shì)，成為西方發(fā)達(dá)國家的競(jìng)爭(zhēng)方向。本文存在唯一不足之處在于沒有針對(duì)金屬模具材料的鉗工精細(xì)化加工方法的實(shí)例進(jìn)行分析，相信這一點(diǎn)可以作為鉗工精細(xì)化加工方面之后研究的重點(diǎn)。