第五章_模具光整加工与模具快速
模具的快速成型及快速制模技术
第6章模具的快速成型及快速制模技术随着生产技术的进步，新材料和先进设备的出现，使市场竞争日趋激烈。
各个生产厂家为缩短产品的研发、生产周期，降低生产成本和风险，使得快速成型及快速制模技术在生产中逐步得到了应用。
快速制模技术包括传统的低熔点合金模、电铸模具的制造技术和以快速成型技术（Rapid Prototrping，RP）为基础的快速制模技术。
这里介绍后种快速制模技术。
快速成型技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速。
人们对材料逐层添加法这种新的制造技术已逐步适应。
制造业利用这种现代化制造手段与传统制造技术的接轨的工作也进展顺利。
有效地结合数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段，使快速成型技术已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段。
在航空航天、汽车摩托车、家电、医疗器械等领域得到了广泛应用。
6.1快速成型制造技术的基本原理与特点6.1.1快速成型制造技术的基本原理1.快速成型制造技术的概念快速成型制造技术（Rapid Prototyping & Manufacturing，RPM），在20世纪80年代中期由欧美、日本等发达工业国家提出，旨在解决常规机械加工或手工无法解决的问题。
快速成型制造技术是多学科、技术的交叉产物，融合了机械工程、材料科学、计算机技术、数控原理、光学技术等前沿技术。
全世界大约有数百家专门研究机构进行这方面的研究。
快速成型制造技术可以实现低成本、高生产率和短周期的生产特点。
同时，从设计和工程的角度出发可以设计形状复杂的零件，无需受时间、成本、可制造性方面的限制，如图6.1.1所示。
图6.1.1快速成型技术制造的产品根据材料的分离形式把快速成型分为两类：1）材料去除成形多余的材料（工艺余料）从基体上分离出去从而得到想要加工的模型形状，它是当前的主要加工方式，也是用得最为广泛的加工方法。
2）材料堆积成形将材料通过合理的工艺方法堆积出想要加工模型。
该模型的堆积过程是在计算机的控制下完成的，因此成型的模型形状在理论上可以任意复杂。
模具成形表面的光整加工
02
模具成形表面的光整加工技术
研磨技术
研磨技术是通过研磨材料与模具表面间的摩擦和切削作用，去除模具表面的凸起和 凹陷，使表面更加平滑。
研磨材料可根据模具材料的硬度、研磨效率等要求选择，如金刚石、刚玉、碳化硅 等。
研磨技术适用于各种硬度的模具材料，尤其对于高硬度、高耐磨性的模具表面处理 具有显著效果。
电解抛光技术具有较高的加工 效率和较低的表面粗糙度，适 用于各种金属材料的模具表面 处理。
但电解抛光技术的设备成本较 高，且对环境有一定的污染。
超声波抛光技术
1
超声波抛光技术是利用超声波的振动作用，使抛 光工具与模具表面产生高频振动，从而去除表面 粗糙度，提高表面光洁度。
2
超声波抛光技术具有加工效果好、效率高、对环 境无污染等优点。
3
但超声波抛光技术的设备成本较高，且对于大型 模具的处理较为困难。
03
光整加工材料与工具
光整加工材料
研磨料
清洗剂
研磨料是光整加工的主要材料，根据 加工要求选择不同粒度的研磨料，如 金刚石研磨料、刚玉研磨料等。
清洗剂用于清除加工过程中产生的残 渣和污垢，保证加工表面的清洁度。
抛光剂
抛光剂通常由抛光粉、有机溶剂和结 合剂组成，根据抛光材料的不同选择 相应的抛光剂。
重要性
模具表面的质量直接影响制件的 表面质量和性能，因此对模具成 形表面的光整加工至关重要。
光整加工的目的
提高模具表面的耐磨 性、抗腐蚀性和抗疲 劳性能。
延长模具使用寿命， 降低生产成本。
降低制件表面的粗糙 度，提高制件的表面 质量和外观。
光整加工的方法与选择
机械抛光
利用抛光轮、抛光布等磨料对模具表面进行抛光，以达到 所需的表面粗糙度。适用于各种金属材料模具的抛光。
速成形与快速模具制造
速成形与快速模具制造随着现代制造业的快速发展，传统的模具制造方式已经无法满足市场的需求了。
速成形和快速模具制造成为了新型的制造技术，以其快速、高效、低成本、高质量的特点在现代工业制造中得到了广泛的应用。
一、速成形技术速成形技术，又称为快速成型制造，是一种利用数字化加工技术，在计算机辅助下，采用逐层堆叠的方式对物体进行快速成型的技术。
在此过程中，使用的主要材料是光敏感材料、熔融金属或塑料等，通常又称之为快速制造技术。
针对不同的应用领域，速成形技术主要分为以下几种：1.光固化快速成型技术光固化快速成型技术，简称SLA快速成型技术，是利用光敏性聚合物制作成型件的方法。
该技术需要先将计算机模型进行分层处理，然后通过喷头让光固化材料精确地喷出，逐层堆叠，最终形成立体的零部件。
2.熔融沉积快速成型技术熔融沉积快速成型技术，简称FDM技术，是采用熔融式ABS、PLA等材料，通过利用计算机控制的喷头，将熔化的塑料材料逐层沉积到一起，精确地制作出显微组件，并通过拼接的方式形成具有完整结构的工件。
3.熔融金属快速成型技术熔融金属快速成型技术，简称DMLS技术，是通过合金或金属材料喷射到热点区域，使其熔化形成熔化层，然后通过控制喷头位置逐渐建立3D 几何结构。
最终，采用该技术可制造出由钛合金或不锈钢等金属材料制成的组件和零件。
二、快速模具制造技术快速模具制造技术主要是针对成型模具的快速制造需求而开发的。
与传统工艺相比，快速模具工艺具有快速成型、高效、低成本、高质量等优势，因此在电子、家电、汽车、医疗和航天等行业广受欢迎。
常见的快速成型模具制造技术种类有以下几种：1.电火花加工法快速成型模具制造技术中，电火花加工法是最古老也是最基础的技术。
它采用的原理是高频电火花的腐蚀作用，可以在短时间内快速切削出各种复杂形状的模具，具有制造速度快、精度高、加工表面光洁度高等优点。
2.粉末冶金成型技术粉末冶金成型技术是一种将粉末原料通过冷压成型、保护性烧结等工序制作成3D打印模板的技术。
第五章光整加工
• 光整加工是指以降低零件表面粗糙度，提高表面 形状精度和增加表面光泽为主要目的的研磨和抛 光加工。
• 达到模具成形表面的精度和表面粗糙度高要求 • 去除特种加工成型表面形成的变质层
第五章 光整加工
§5-1 研磨与抛光
一、研磨抛光机理 二、研磨抛光分类 三、研磨抛光剂 四、研磨抛光工具 五、研磨抛光工艺
第五章 光整加工
三、研磨抛光剂 研磨抛光剂是由磨料和研磨抛光液组成的均匀混合剂。 1.磨料 ✓磨料：机械切削作用。 ✓磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。 ✓种类选择：粗加工选硬度大的磨料，精加工反之 ✓粒度选择：粗加工选较大的粒度，精加工反之
第五章 光整加工
三、研磨抛光剂 2.研磨抛光液 研磨抛光液在研磨抛光过程中起着调和磨料、使磨料 均匀分布和冷却润滑的作用，控制调节磨料在研磨抛光剂中 的含量。研磨抛光液有矿物油、动物油和植物油三类。10# 机油应用最普遍；煤油在粗、精加工中都可使用；猪油中含 有油酸活性物质，在研磨抛光过程中与被加工表面发生化学 反应，可提高研磨抛光效率，增加表面光泽。
第五章 光整加工
一、研磨抛光机理 2.研磨的特点
（1）可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度 尺寸精度高 ：达IT5级以上。 形状精度高 ：球体圆度可达0.025μm，圆柱体圆柱度可达0.1μm。 表面粗糙度低：Ra值可达0.16μm。
（2）可提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命 （3）研磨所用的设备和研具简单，成本低 （4） 研磨生产率低，余量不应超过0.01~0.03mm （5） 应用范围广（表面、材料）
第五章 光整加工
二、研磨抛光分类 1.按研磨抛光中的操作方式划分 （1）手工研磨抛光 （2）机械研磨抛光 2.按磨料在研磨抛光过程中的运动轨迹划分 （1）游离磨料研磨抛光 （2）固定磨料研磨抛光 3.按研磨抛光的机理划分 （1）机械作用研磨抛光 （2）非机械作用研磨抛光 4.按研磨抛光剂使用的条件划分 （1）湿研 （2）干研 （3）半干研
模具制造工艺学习题集答案(谭海林)
第1章模具制造工艺规程的基础知识一、填空题1．生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化的分类，包括单件生产、批量生产、大量生产三种类型。
（1-1）2．工艺规程是指规定产品和零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。
（1-1）3．在制订零件的机械加工工艺规程时，必须保证质量、生产率、经济性三个方面的基本要求。
（1-1）4．制订工艺规程的最基本原始资料是零件图。
（1-1）5．工艺过程是指改变生产对象的形状，尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品、半成品的生产过程（1-1）6．工序是指一个或一组工人，在一个固定的工作地点（如机床或钳工台等），对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程。
（1-1）7．划分工序的依据是工作地（设备）、加工对象是否变动、加工是否连续完成。
（1-1）8．工序是机械加工工艺过程的基本组成部分。
（1-1）9．安装是工件在机床上正确地定位和夹紧。
（1-1）10．工位是指工件在一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起，相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。
（1-1）11．铰孔适用于中小尺寸的孔的精加工，而镗孔适用大尺寸的孔的加工。
（1-2）12．铰孔、拉孔适用于直径较小的孔的精加工，淬硬的孔只能用磨削进行加工。
13．模具制造中，通常按照零件结构和工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套类零件、盘环类零件、板类零件以及腔类零件等。
（1-2）14．模具零件常用的毛坯主要有锻件、铸件、半成品件、焊接件、各种型材及板料等（1-2）15．铸件毛坯适用于形状复杂的零件，锻件毛坯适用于强度要求较高，而形状比较简单的零件。
（1-2）16．对阶梯式圆凸模，如果各台阶直径相差不大，可直接采用棒料作毛坯，使毛坯准备工作简化（1-2）17．大型凸缘式模柄零件，宜采用锻件作毛坯，以节省材料和减少机械加工的工作量。
（1-2）18．在加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置（即将工件定位）所使用的基准称为定位基准。
《模具制造技术》课程标准
《模具制造技术》课程标准《模具制造技术》课程教学标准课程编码：30103003 课程类别：专业素质课适⽤专业： 2009级模具设计与制造专业课程管理单位：汽车⼯程系学时：116课时学分： 5 制定⽇期：2010年8⽉1、课程概述1. 1课程性质本课程性质是“理论+实践”课程，是模具设计与制造专业的⼀门综合性、实践性很强的专业课程，它承担模具专业学⽣的模具制造与装配知识、技能的培养任务。
针对模具专业⾼技能⼈才培养⽬标和模具制造中级⼯国家职业标准所涵盖的相关⼯作岗位所需要的知识与能⼒，对课程设置、教学内容、教学⽅法与教学⼿段等⽅⾯都进⾏了较⼤⼒度的改⾰，以模具制造为对象，“项⽬引领，任务驱动，案例分析”，综合学习⼑具、机床选择、数控铣镗程序编制、电加⼯线切割程序编制，加⼯⼯艺⽅案制订、装配⼯艺⽅案制订。
1.2课程的定位本课程是在已经学习完成了模具设计与制造专业群基础技术平台课程后，以模具为对象，综合应⽤⼑具、机床、加⼯⼯艺、设备操作相关知识的⼀门专业核⼼课。
课程是针对模具制造企业⽣产的产品特点和就业岗位特点设置。
本课程的前导课程为：机械制图、机械设计基础、计算机绘图、模具设计、机加⼯实训、钳⼯实训；后续课程为：顶岗实习、毕业设计。
1.3修读条件全⽇制模具专业⾼职学⽣。
2、课程⽬标2.1知识⽬标：掌握模具零件的⼀般机械加⼯⽅法、模具典型零件加⼯⼯艺分析与⼯艺规程的编制、了解模具的电加⼯⽅法与特种加⼯⽅法；掌握模具的装配⼯艺；掌握各类机床夹具的选择；掌握模具材料与热处理⽅法的选择；了解国内外先进的制模技术。
2.2技能⽬标：在设计、制造、装配模具时，能够根据实际情况，充分考虑各种制造⽅法的特点，从⽽选⽤最佳的⼯艺⽅案：具有分析模具结构⼯艺性的能⼒，具备设计出⼯艺性能良好的模具结构的能⼒；具备⼯艺设计过程中的计算能⼒；具备相关⼿册的查阅能⼒与新知识的检索能⼒。
2.3情感与态度⽬标：培养达到从事本专业的基本职业素质：纪律性强、能遵守学校的教学规章制度；具有团结协作、积极向上、刻苦学习的现代⼤学⽣风貌；养成⼀丝不苟的⼯作态度、良好的职业道德，以及团结协作、不怕困难、勇于创新的精神。
《模具制造工艺》习题与思考题
模具制造工艺——习题与思考题第二章模具制造工艺规程1、什么是生产过程和工艺过程？模具制造过程包括哪几个阶段？2、什么是机械加工工艺规程？其有什么作用？制订模具加工工艺规程的基本原则是什么？合理的机械加工工艺规程应满足哪些基本要求？3、什么是工艺基准？简述模具工艺基准的选择原则？4、零件的加工为什么常常要划分加工阶段？5、机械加工顺序安排的基本原则是什么？6、工序集中与工序分散的特点。
第三章模具的常规加工方法1、刀具材料应具备哪些性能？常用的刀具材料有哪几种？2、什么是切削用量三要素？切削用量三要素中对刀具耐用度影响最大是什么切削要素？为保证刀具必要的耐用度，简述铣削用量选择原则。
3、车削精度包含哪几部分？什么是车削经济精度？4、车削加工主要用于加工什么类型的模具零件？5、磨削加工与其他加工工艺相比有什么特点？模板平行平面磨削方法是什么？模板垂直面的磨削方法是什么？6、成形磨削原理是什么？成形磨削的优点？成形磨削方法及磨削设备各有哪几种？7、光学曲线磨床的工作原理是什么？适合磨削什么模具零件？第四章模具的数控加工与编程1、数控机床的加工特点有哪些？数控机床伺服系统的分为几类？2、什么是数控机床控制轴数与联动轴数？数控机床坐标系采用什么方法确定？什么是机床原点、机床参考点、工件原点、编程原点、刀位点、对刀点？什么是G指令和M指令？3、数控车床在模具制造中的应用？数控铣床在模具制造中的应用？4、能用ISO格式编写简单数控加工程序。
5、加工中心同数控铣床的区别是什么？适合加工中心加工的对象有哪些？6、什么是高速加工？模具高速铣削加工与传统铣削加工的区别是什么？并对在哪几方面表现加以说明？7、简述高速切削加工技术在模具加工中的应用。
第五章模具的特种加工1、什么是电火花成形加工？电火花加工的基本原理是什么？2、电火花加工有哪些特点？3、影响放电加工质量和效率有哪些放电参数。
4、影响电火花成型加工精度的主要因素是什么？5、什么是电火花加工的极性效应？加工时怎样利用极性效应？6、型腔电火花加工有哪些加工工艺？各有什么工艺特点？7、简述电火花线切割加工的原理及特点。
光整加工
光。 常用L-AN15全损耗系统用油1份，煤油3分及适量锭子 油和变压器油。
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研磨抛光
一、研磨基本原理 研磨是用研具、游离磨料对被加工表面进行微量加工
的精密加工方法。IT5-IT3, Ra值0.1-0.008 μ m。 1、物理作用 滚动磨削 滑擦磨削 压力→裂纹、塑性变形 2、化学作用
之﹐則选用硬度高的磨具。
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研磨剂
研磨剂是由磨料、研磨液及辅料按一定比例配制而成
的混合物。 液体研磨剂：由研磨粉、硬脂酸、煤油、汽油、工业 用甘油配制而成。 固体研磨剂：指研磨膏，由磨料和无腐蚀性载体，如 硬脂酸、肥皂片、凡士林配制而成。 （1）磨料 （2）研磨液：常用的研磨液有矿物油、植物油和动物 油等
研磨抛光
三、研磨抛光分类 1、按自动化程度分 手动研磨：局部窄缝、狭槽、
深孔、盲孔和死角等。 半机械研磨 ：工件内、外圆柱 面，平面及圆锥面的研磨。 机械研磨：适用于表面形状不 太复杂零件的研磨。
研磨抛光
三、研磨抛光分类 2、按研磨剂的使用条件 湿研磨：多用于粗研和半精研平面与内外圆柱面。 干研磨：在研磨之前，先将磨粒均匀地压嵌入研具工
衍磨加工
特点及应用 1.可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度 2.可提高零件的耐磨性 3.珩磨效率高 4.不宜加工有色金属
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研磨工艺参数
（1）研磨压力：研磨压力是研磨表面单位面积上所承
受的压力（Mpa）。 研磨压力的范围一般在（0.01～0.5）MPa。手工研磨 时的研磨压力约为（0.01～0.2）Mpa；精研时的研磨 压力约为（0.01～0.05）Mpa；机械研磨时，压力一 般为（0.01～0.3）MPa。当研磨压力在（0.04～0.2） MPa范围内时，对降低工件表面粗糙度收效显著。
光整加工
磨粒在向前运动中当遇到较大障碍时，在载体 的推力和摩擦力作用下可滚动绕过障碍继续前进， 因而磨料流加工不能修正基体的形状误差，只能提 高工作的表面质量和“棱边质量”。 流体磨料的载体粘度低时流动性好，其通道内 的压力梯度小，切削量小，加工出来的表面光洁度 高；当载体的粘度高时压力梯度大，切削量也大。 载体粘度低时锐角倒钝的圆弧半径比高粘度的大， 因此希望有大圆弧时易采用低粘度流体磨料，希望 有小圆弧时易采用高粘度流体磨料。
磨料流加工是靠流体磨料中的磨拉进行切削的, 磨粒悬浮于高分子载体材料中, 磨粒的切削作用是 载体的流变行为决定的, 一颗向前运动的磨拉其前 后面上的压力差和侧面灼磨擦力使其具有切削能力, 一颗磨拉的表面积是很小的, 粘弹性载体材料能传 给每颗磨粒的切削力是很小的, 因此每颗粒对工件 能施出的磨削力也是很小的, 也由于每颗磨粒的切 削力很小, 不足以引起金属晶格的破裂和挠曲变形, 磨料流加工过的金属表面晶格完整无损, 从而提高 了零件的疲劳强度和耐腐蚀性。
光整加工
一、光整加工定义 二、光整加工技术特点
光 整 加 工
三、工作机理 四、联系与区别
五、光整加工技术
一、光整加工定义
光整加工是以降低零件表面粗糙度，提高表面形状精 度和增加表面光泽为主要目的的研磨和抛光加工。光整加工 主要用于模具的成形表面。
二、光整加工技术特点
1、光整加工的加工余量小，只能改善表面质量（减小粗糙 度值，消除划痕、裂纹和毛刺等），不影响加工精度。
(1)微切削作用
研磨加工中起切削作用的是磨粒，磨粒是 硬度很高，形状及其不规则的微小多面体，尺 寸一般在几微米至几十微米之间，它的每个棱 角都相当于一把小的切削刀具。
(2)挤压塑性变形 钝化的磨粒在研磨压力作用下挤压被加工表 面的粗糙突峰，使突峰趋向平缓和光滑，被加工 表面产生微挤压塑性变形。 (3)化学作用 当采用氧化铬、硬脂酸等研磨剂时，研磨剂 和被加工表面产生化学作用，形成一层极薄的氧 化膜，这层氧化膜很容易被磨掉，而又不损伤材 料基体。在研磨过程中氧化膜不断迅速形成，又 很快被磨掉，提高了研磨效率。
模具加工方式和流程
抛光
05 对模具表面进行抛光处理，提
高模具的表面质量和美观度。
装配
06 将各部分模具组装在一起，形
成完整的模具。
05
模具加工的难点及解决方 案
加工精度控制难点及解决方案
加工精度控制难点
模具加工过程中，由于机床误差、刀具磨损、热变形等因素的影响，往往导 致加工精度难以保证。
解决方案
为提高模具加工精度，应采用高精度的机床和刀具，并定期进行刀具磨损和 热变形的检测与补偿。同时，加强加工过程的监控和调整，确保各道工序之 间的配合精准。
模具的作用
模具在制造业中扮演着重要的角色，能够快速、高效地生产 出大量具有特定形状和规格的产品，提高生产效率和产品质 量。
模具加工的基本流程
备料
根据图纸准备模具材料。
精加工
对粗加工后的模具进行精加工 ，包括抛光、研磨等，使模具 达到更高的精度和表面质量。
设计模具图纸
根据产品需求，设计出模具的 图纸。
钻孔加工适用于各种模具材料，如铸铁、钢材等，能够满足不同材质的加工需求 。
钻孔加工操作简单、成本低，但加工精度较低，一般用于模具粗加工的初步工序 。
铣削加工
铣削加工是指利用铣刀在模具 表面进行切削作业，以达到粗 加工模具的目的。
铣削加工适用于各种复杂形状 的模具，如曲面、沟槽等，能 够实现高效、高精度的加工。
新技术应用带来的挑战
要点一
新技术不断涌现
随着科技的不断发展，新的模具加工技术不断涌现，如 3D打印、激光加工、水射流等。这些新技术的应用为 模具加工带来了更多的可能性，但同时也带来了新的挑 战。
要点二
技术更新换代
随着技术的不断更新换代，旧的设备和工艺不断被淘汰 ，这给模具加工企业带来了很大的压力。为了保持竞争 力，模具加工企业需要不断更新设备和工艺。
光整加工
（三）研磨特点: 1、尺寸精度高 研磨采用极细的磨粒，在低速、 低压作用下，逐次磨掉表面的凸峰金属，并且 加工热量少，被加工表面的变形和变质层很轻 微，可稳定获得高精度面。 2、形状精度高 由于微量切削，研磨运动轨迹 复杂，并且不受运动精度的影响，因此可获得 较高的形状精度。 3、表面粗糙度低 在研磨过程中，磨粒的运动 轨迹不重复，有利于均匀磨掉被加工表面的凸 峰，从而降低表面粗糙度。
①研具材料 研具：研磨抛光时直接和被加工表面接触的 研磨抛光工具。 一般研具材料：低碳钢，灰铸铁，黄铜和紫 铜，硬木、竹片、塑料、皮革 精密固定磨料研具材料：低发泡氨基甲酸， 乙酯油石
研磨油石、
砂轮
②普通油石 普通油石一般用于粗研磨，它由氧化铝、 碳化硅磨料和粘结剂压制烧结而成。 当被加工零件材料较硬时
4、表面耐磨性提高 由于研磨表面质量提高， 使摩擦系数减小，并且使有效接触表面积增 大，使耐磨性提高。 5、耐疲劳强度提高 由于研磨表面存在着残 余压应力，这种应力有利于提高零件表面的 疲劳强度。 6、不能提高各表面之间的位置精度。 7、多为手工作业，劳动强度大。
（四）抛光机理及抛光的作用 抛光是一种比研磨更微磨削的精加工。
电化学抛光属于小距离化学反应，电解产 物如不能及时排除，也影响抛光质量。抛光 时应采用搅拌或移动的方法，促使电解液流 动，保持抛光区电解液的最佳状态，缩小电 解液的温度变化，始终保证最佳抛光条件是 保证抛光质量的重要因素之一。
4、抛光时间——抛光开始时，表面平整速 度最大，随着时间增加，阳极金属去除总量增 加。不同金属材料都有一个最佳抛光时间，当 超过最佳抛光时间时，抛光质量逐渐变差。
淬硬后的成形表面由Ra0.8μm提高到 Ra0.05μm时的研抛余量为： 平面：0.015～0.03mm；当零件的尺寸公差较 大
第五章_模具光整加工与模具快速
3．超声波抛光
超声波抛光是应用超声波能传递高能量的 特性，经过发生超声振动的装置，带开工具端 面作超声频振动，迫使工具和工件间的磨料悬 浮液撞击被加工部位而完成加工的一种方法。 超声波抛光适宜于脆硬资料的抛光，其基本原 理如图5-7所示。
超声波抛光有如下特点。
① 超声波抛光适用于加工各种硬脆资料，特 别是不导电的非金属资料，如玻璃、陶瓷、石 英、金刚石等。
〔2〕叠层实体制造特点
① 叠层实体制造的优点。与SLA相比设备加 工昂贵，需求的激光器功率小，运用寿命长， 外型资料廉价，因此总的本钱低，且不污染环 境；LOM方法只需切割轮廓截面，成形速度 快，且无需设计支撑，制造时间短。
② 叠层实体制造的局限性。可供LOM制造资 料种类少，目前具有商业用途的只要纸，其他 资料尚在研制中。
〔2〕选择性激光烧结特点
① 选择性激光烧结优点。成形资料种类多，如 塑料、金属、陶瓷等都可作SLS资料；成形工艺 复杂，可直接制造外形复杂的型腔，尺寸精度 可达0.1mm，有方向差异，余料去除方便。
② 选择性激光烧结的局限性。预热和冷却时间 长，成形效率低；SLS制件外表普通是多孔性的， 外表粗糙度受粉末颗粒及激光焦点大小的限制， 后处置工艺较复杂。
4．挤压研磨抛光
又称磨料活动加工，是应用一种将磨料和 黏度大的无机高分子介质混合组成的油泥状研 磨抛光剂，在压力作用下经过被加工外表，由 磨料的刮削作用去除被加工外表的微观不平资 料的工艺方法。挤压研磨抛光原理如图5-8所 示。
挤压研磨抛光具有如下特点。
① 运用范围广。由于研磨抛光剂是一种 半流体状的黏性物质，可以经过任何复 杂的被加工外表。同时加工资料范围广， 金属资料、陶瓷及硬塑料等都可加工。
3．抛光工艺
第五章 光 整 加 工
图5-8 电解抛光基本原理图 1—加工零件 2—工具 e—电子流方向 加工后的表面，经过电解抛光后可使表由Ra1.6～3.2μm降 低到Ra0.2～0.4μm，电解抛光时各部位金属去除速度相近，抛光
量很小，电解抛光后尺寸精度和形状精度可控制在0.01mm之内。 2)电解抛光和传统手工研磨抛光相比效率提高几倍以上，如抛光 余量为0.1～0.15mm时，电解抛光时间约为10～15min，而且抛光 速度不受材料硬度的影响。 3)电解抛光工艺方法简单，操作容易，而且设备简单，投资小。 4)电解抛光不能消除原表面的“粗波纹”，所以电解抛光前，加 工表面应无波纹现
第一节 概
述
2)固定磨料研磨抛光，指研磨抛光工具本身含有磨料，在加工过 程中研磨抛光工具以一定压力直接和被加工表面接触，磨料和工 具的运动轨迹一致。
(三)按研磨抛光的机理分类 1)机械式研磨抛光，指利用磨料的机械能量和切削力对被加工表 面进行微切削为主的研磨抛光。 2)非机械式研磨抛光，主要依靠电能、化学能等非机械能形式进 行的研磨抛光。 (四)按研磨抛光剂使用的条件分类 1)湿研(又称敷砂研磨)。 2)半干研(又称嵌砂研磨)。 3)干研，类似湿研，使用糊状研磨膏。
磁致伸缩效应式换能器
第四节 超声波抛光
图5-17
变幅杆形式
(2)工具 工具和变幅杆之间采用机械或胶合方式相连接，
第四节 超声波抛光
超声波机械振动经变幅杆扩大振幅后传给工具，工作时工具沿轴 向振动。 三、抛光工艺
(一)抛光余量 模具成形表面经过电火花精加工之后，进行超声波抛光时的抛光 余量一般控制在0．02～0．04mm之内，其他情况下抛光余量不超 过0．15mm。 (二)抛光方式
第四节 超声波抛光
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件。
2．研磨的特点
① 尺寸精度高。② 形状精度高。③ 表面 粗糙度值低。④ 表面耐磨性好。
⑤ 耐疲劳强度提高。
⑥ 研磨存在一些缺点。劳动强度大，研磨 时间长，效率较低；不能提高各表面间的 位置精度；研磨剂易飞溅，容易污染环境， 使临近的机械设备受到腐蚀。
3．研磨加工方法的分类及应用
3．超声波抛光
超声波抛光是利用超声波能传递高能量的特 性，通过产生超声振动的装置，带动工具端面作 超声频振动，迫使工具和工件间的磨料悬浮液撞 击被加工部位而实现加工的一种方法。超声波抛 光适合于脆硬材料的抛光，其基本原理如图5-7 所示。
超声波抛光有如下特点。
① 超声波抛光适用于加工各种硬脆材料，特别 是不导电的非金属材料，如玻璃、陶瓷、石英、 金刚石等。
② 光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微 量切削和挤压的过程，表面加工均匀，切削力和 切削热很小，可获得很高的表面质量。
③ 光整加工属于微量加工，不能纠正较大的表 面缺陷，其加工前要进行精加工。
2．光整加工的方法
① 手工研抛。 ② 挤压研磨。 ③ 电化学研抛。 ④ 磁力研抛。 ⑤ 超声波研抛。 ⑥ 玻璃珠喷射研抛。
电解磨削抛光特点如下。
① 加工范围广，生产效率高。
② 加工精度高，表面质量好。 ③ 砂轮磨损量小。
④ 电解磨削抛光装置结构简单，操作方便，工作 电压低，电解液无毒
⑤ 电解磨削抛光的局限性。抛光后质 量不高，且残留氧化膜，所以抛光后仍需 手工抛光处理；电解磨削抛光模具刃口时， 不易磨得非常锋利。
5.1.4 其他光整加工
1．电化学抛光
又称“电解抛光”，是利用金属在电解液中 的电化学阳极溶解现象，使工件表面溶解形成光 滑表面的一种抛光方法，其原理如图5-5所示。
电化学抛光后表面粗糙度一般可达Ra = 0.1m， 还可改善工件表面的物理性能，但不适用于形状 和尺寸加工。
其特点如下。
① 电解抛光不受工件材质和性能的限制，硬质 合金、粉末冶金、淬火钢、不锈钢、耐热钢等都 可进行抛光。
（1）按研磨操作方式划分 ① 手工研磨。 ② 机械研磨。 （2）按磨料状态划分 ① 湿研。 ② 干研。③ 半干研。
4．研磨剂
（1）磨料 常用的磨料有金刚石、氮化硼、刚玉、碳化
硅、碳化硼、氧化铁、氧化铬等。 （2）研磨液 常用的研磨液有煤油、10 # 和20 # 机油、工
业用甘油、动物油等。 （3）研磨辅料 常用的研磨辅料有硬脂酸、油酸、脂肪酸、蜂
② 超声波抛光设备简单，使用和维修方便，可 用比工件软的材料做成形状复杂的抛光工具，且 加工时工具和工件间不需作复杂的相对运动即可 对复杂型面、型腔进行抛光。
研磨塑性材料时，研具与工件之间的 磨粒起滑动、滚动切削作用。滑动切削时， 磨料颗粒固定在研具上，靠磨粒在工件上 的移动进行切削；滚动切削时，磨料颗粒 基本呈自由状态，在研具和磨料之间滚动，
靠滚动进行切削。
研磨脆性材料时，除上述作用外，在压
力p作用下，磨粒颗粒还会使加工表面产生
裂纹，随着磨料颗粒运动，裂纹不断扩大、
3．抛光工艺
① 抛光过程中更换磨料粒度时，应清洗干净， 不能把上一道抛光工序的磨料带到下一道抛光工 序。 ② 每个抛光工具只能用同一粒度的研磨膏。 ③ 根据抛光工具硬度和研磨膏粒度选择适当的抛 光压力，磨料粒度越细，则抛光压力应越低。
④ 先抛光工件的角部、凸台、边缘及较难抛光 部位，最终抛光方向应与模具开启方向一致。对 于尖锐的边缘和角，宜采用较硬的抛光工具。
5.1.2 研磨加工
1．研磨的原理
研磨时，在模具工作表面嵌入或涂覆磨料， 并添加研磨液与辅助填料，在研具工作表面与工 件被加工表面间施加一定压力，使之接触并作复 杂的相对运动，通过磨料颗粒的微切削作用和研 磨液的物理化学作用，从工件被加工表面切除一 层极薄的材料，以获得尺寸精度高，表面粗糙度 值低的工件.
蜡、工业甘油等。
5．研具
（1）手工研具 常用的手工研具有研磨砂纸、研磨平
板、外圆研磨环、内圆研磨芯棒等， （2）普通油石
普通油石一般用于粗研。。 （3）电动抛光机
6．研磨工艺参数
（1）研磨运动轨迹 （2）研磨压力 （3）研磨速度 （4）研磨余量 （5）研磨时间
5.1.3 抛光加工
1．抛光工具
抛光除了可采用研磨工具和抛光机外， 还有一些专用手工抛光工具，如平面抛光器、 球面抛光器、自由曲面抛光器等。此外，还 有配合抛光机使用的各种抛光磨头、抛光刷、 毛毡或尼龙夹持器等。
第5章 模具光整加工与模具快速
5.1
模具光整加工
5.2
模具快速成形技术
5.1 模具光整加工
5.1.1 光整加工概述 1．光整加工的特点
光整加工是精加工后，在工件上不切除 或只切除极薄的材料层，以降低表面粗糙度， 增加表面光泽和强化其表面为主要目的而进 行的研磨和抛光加工（简称研抛）。 。
① 光整加工的加工余量小，主要用来改善表面 质量，少量用于提高加工精度（如尺寸精度、形 状精度）的加工，但不能用于提高位置精度的加 工。
② 电解抛光后，在工件表面常常生成致密、牢 固的氧化膜，可提高工件表面的耐蚀性能，不产 生新的变质层及表面残余应力。
③ 抛光效率高，如抛光余量为0.10～ 0.15mm时，电解抛光时间为10～15min，是 手工抛光效率的几倍。
④ 工艺简单，操作容易，设备简单， 投资小。
2．电解磨削抛光
电解磨削抛光是将金属的电化学阳极 溶解作用和机械磨削作用相结合的一种磨 削工艺。它是靠金属的溶解（占95%～98%） 和机械磨削（占2%～5%）的综合作用来实 现加工的，其加工原理如图5-6所示。
2．影响抛光质量因素
（1）“橘子皮”问题
抛光时压力过大、抛光时间过长时易出 现这种情况，在抛光表面出现橘子皮状纹 路，抛光工件材质较软时易出现。主要原 因抛光表面压力过大，导致表面产生微小 的塑性变形。解决方法是对工件表面进行 硬化处理或采用较软质抛光工具。
（2）“针孔状”问题
由于工件材料内含有杂质，抛光时这些 杂质从金属组织中脱离出来，形成针状小 坑。解决方法是避免用含氧化物抛光膏进 行机械抛光，控制好抛光时间，换用优质 钢材。