模具成形表面光整加工
模具成形表面的专门加工

25
小结
1、型腔冷挤压特点:生产效率高,加工的型腔质量 好,耐磨性高。一个工艺凸模可用多次,型腔一 致性好。型腔冷挤压单位挤压力大,需大吨位挤
压设备。
2、型腔冷挤压适合加工较深的低碳钢型腔,可加工 中等深度的中碳钢或高碳钢型腔;可加工较浅的
减荷穴
4
(3)挤压工具的制备 1)工艺凸模材料用T10A或Cr12,淬硬HRC60以上。 2)模套材料用45号钢或40Cr钢,淬硬HRC43~48。 双层模套之间采用过盈配合,过盈量为直径的0.8% (4) 润滑处理 方法 一:经过脱脂清洗的坯料和凸模,在硫酸铜饱和 溶液中浸3~4s,取出后涂凡士林或用机油稀释的二硫 化钼润滑剂。(注意文字或花纹不能润滑,否则影响 文字或花纹清晰)
需镶嵌的模套
10
3)预热:超塑合金ZnA,降低挤压力,防 止金属粘附和便于脱模。在凸模和坯料表面均匀涂
一薄层甲基硅油。 5)超塑成形: 在250℃保温20min后,压力机对凸模
缓慢加压,进行超塑成形,最后保压几分钟。
6)脱模及强化处理: 冷却后脱模,对型腔加热到强 化温度并保温一定时间后空冷,热处理强化后,可 提高型腔硬度。
超塑性处理:将材料加热到某一温度后保温一段 时间,然后快速冷却至零度以下,得到细微晶粒。
温度(℃)
360℃ 保温2h
加工时加热到 250℃并保温
250℃保温0.5h 空冷
0 保温1h
时间(h)
超塑合金ZnAl22超塑处理工艺
9
2)超塑性成形工具制造:
①工艺凸模:用45#钢制作,尺寸需考虑超塑合金的收 缩率,制作精度和表面粗糙度比型腔的要求高一级。
模具型腔表面复合精密光整加工参数优化

的主要 因素为 电火花 放 电参 数 和超声 振动 参数 。其
用火 花放 电使模具 型腔表面软化 , 从而达 到降低 材料
的塑性屈服极 限 的 目的 , 到增 强 超声 的熨 压 作用 ; 起
维普资讯
第2 4卷 第 2期
20 0 7年 2 月
机
电
工
程
V0 . 124 No. 2
M ECHANI CAL & EL ECTRI CAL ENGI NEERI NG AGAZI M NE
F b. 2 07 e 0
模具型腔表面复合精密光整加工参数优化
前 言
超 声 电火 花复 合加 工过程 是 超声 和电火 花两 者
综 合作 用 的结 果 , 加 工过程 中 , 在 超声 和 电火 花既 有 各 自的独立作 用 , 又有 相互耦 合 的作用 , 因此 十分 适 合 于模 具材料 的加 工 。 。
模具 型腔表面 的超声 电火花复合加 工 , 是通 过利
r s l wa rs n e y t e c mb n tr lg n t lo i m.A n w a p o c o esu y o h p l ain f a i i t a d e u t s p e e td b h o i ao i e ei ag r h a c t e p r a h frt t d n t ea p i t e s l y n h c o b i
t a a trs l cin r la lt ft o o ie m a h n n t lr s n c EDM we e o e e he p r mee ee t eibii o he c mp st c i i g wi u ta o i o y h r p n d.
模具表面光整加工工艺技术

2 0 ( 2 4 — O 0 4 1 ): 7 5 .
Fi i h n a h n n c n l g o u f c f Di n s i g M c i i g Te h o o y f r S r a e o e
LI ANG aogu ng Xi - a
( i u n H e v a h n r o p Co Ta y a a y M c i e y Gr u .,Lt .,Ta y a 3 0 4,Ch n ) d iu n0 0 2 ia
不 符合 现代 化生 产 的要 求 , 生产 率 低 , 动强 度 大 , 且 劳 加 工质 量 常取决 于操 作 者 的主 观 因 素 , 腔 表 面各 处 型 的切 削用量 无法 保持 稳 定 不 变 , 终 的 加 工 质量 难 以 最 保 证 。采用 磁力 研磨 加 工 工 艺 , 用 数 控 加 工 中心 对 运 复 杂表 面实 现类 似“ 形 加 工 ” 仿 的精 密研 磨 , 模 具 表 使 面 的精 加工 实现 自动化 , 但可 大 幅度提 高 生产率 , 不 而 且 可对 各加工 参数 实现 自动控制 。
京 : 械 工 业 出版 社 ,0 0 机 20.
大 。 当磁 感 应 强 度 达 到 B一0 9T 时 , . 金属 去 除 量 为
最 大 , 时可 达 4 , 此 2mg 之后 不再增 加 。这是 因 为随 磁
[ 3 冯 慈 璋 . 程 电磁 场 导 论 E . 京 : 等 教 育 出 版 社 。 2 工 M] 北 高
粒磨削 的路程 越长 , 复 加工 的频率 也越 高 , 重 这样 既有
利于加 工 , 有 利 于 表 面 粗 糙 度 R 也 a值 的降 低 。但 随 着磁极 头 回转 速度 的提 高 , 磁刷 的离 心力增 大 , 由此就 会 引起 磁磨粉 的飞散 , 使其 失去 加工 能力 , 影响加 工质 量 , 验 中还 发现 当模 具 表 面为 凸 面 时这 种 现 象更 加 实 突 出。 因此 , 表面形状 不 同 , 极头 回转速度 应该 有所 磁 区别 。根据实 验结果 可 知 , 工 凹 面 时磁 极 头 回转 速 加
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。
机械零件表面光整加工的常用方法

机械零件表面光整加工的常用方法【摘要】提高零件的表面质量和精度是提高产品的性能和质量、增强产品的稳定性和可靠性、延长零件使用性能和寿命的重要措施。
光整加工是改善零件表面质量的重要手段,近年来新的光整加工工艺方法不断涌现,本文对此进行了探讨。
【关键词】机械零件;光整加工;技术一、光整加工技术的涵义与特点随着科学技术的发展和生产的需要,人们对零件的表面质量和精度的要求越来越高。
零件表面质量对零件的耐磨性、抗疲劳强度、抗腐蚀性及接触刚度等使用性能以及寿命、可靠性都有很大的影响。
光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时实现精度的稳定甚至可提高加工精度等级的一种加工技术。
光整加工技术要解决的核心问题仍然是表面质量、加工精度和生产效率问题,是实现先进制造技术的基础和前提之一,也是实现从微米、亚微米加工向纳米级加工技术发展的主要途径。
光整加工主要有采用固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光、传统的机械光整加工和非传统光整加工技术等。
光整加工是机械制造技术的重要组成部分,绝大多数零件的最后一道工序是光整加工。
光整加工在机械制造中的主要功能有:减小和细化零件表面粗糙度,去除划痕、微观裂纹等表面缺陷,提高和改善零件表面质量;提高零件表面物理力学性能,改善零件表面应力分布状态,提高零件使用性能和寿命;改善零件表面的光泽度和光亮程度,提高零件表面清洁程度提高零件的装配工艺性等。
二、机械零件表面光整加工方法1、精密磨削在机械加工的各种方法中,经常以磨削作为最终加工手段,来满足对工件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度和表面变质层的要求。
在切削加工中,去除的切屑尺寸越小,加工精度也就越高。
由于磨削加工的砂轮是用磨料的微小切削刃进行切削,所以排除的切屑也极其微小,通过计算可知,切屑的厚度可在亚微米级甚至更小,从这点看,利用磨削,完全可以满足零件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求。
从应用范围来看,磨削加工可以说是最广泛的。
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
模具表面加工与处理

喷丸抛光:
喷丸抛光是利用含有微细玻璃球的高速干燥气 流对被抛光表面进行喷射,去除表面微量金属材 料,降低表面粗糙度的方法。
喷丸抛光在模具加工中主要用于去除电火花加 工后成型表面的变质层。
喷丸抛光的工艺参数:磨料、载体气体、喷嘴
电解抛光:
电解抛光主要应用于经电火花加工后型腔模的抛光。如 塑料模、压铸模的型腔其表面粗糙度要求较低,用手工抛 光的方法十分困难,周期长,质量难以保证,经过电解抛 光后的表面粗糙度Ra可以从3.2μm提高到0.4μm以下,而 且生产效率极高。
电解抛光的基本原理是利用阳极溶解法对工件表面进行 腐蚀抛光的。
二、模具零件表面硬化处理的方法
目的:提高模具的耐用度。
1.CVD法(化学气相沉积法)
在高温下将盛放工件的炉内抽成真空或 通入氢气,再导入反应气体(TiCl4\CH4)。 气体的化学反应在工件表面形成硬质化合 物涂层TiC。
优点:
1)处理温度高,涂层与基体之间的结合比较牢固。
2)用于形状复杂的模具也能获得均匀的涂层。
3)设备简单,成本低,效果好(可提高模具寿命2~6倍), 易于推广。
缺点:
1)处理温度高,易引起模具变形。
2)涂层厚度较薄,处理后不允许研磨修正。
3)处理温度高,模具的基体会软化,对高速钢和高碳钢高 铬钢,必须进行涂覆处理后于真空或惰性气体中再进行淬火、 回火处理。
超声抛光原理图
1—抛光工具,2—变幅杆,3—超声换能 器,4—超声发生器,5—磨粒,6—工作液
(1)原理 超声发生器能将50Hz的交流电转变为具、碳化硼、金刚砂
(3)粗糙度 Ra0.63~0.08μm。
(4)特点 1)抛光效率高,能减轻劳动强度。 2)适用于各种型腔模具,对窄缝、深槽、 不规则圆弧的抛光尤为适用。 3)适用于不同材质的抛光。
模具表面光整加工工艺技术

础上 , 利用控制系统给出磁极头的回转速度 、 进给速度 “ 和加工间隙等参数 , 磁 刷” 就能随模具型腔的形状而 变化 , 确保这些部位 得 以 研 磨 加 工 , 满 足 加 工 要 求, 实 由于磁力研磨的金属 现模具表面的光整 加 工 。 同 时 , 去除量很小 , 一般在 1μ 故不会破坏 m 以 下 甚 至 更 小, 模具型腔的尺寸精度和形位精度 。 在模具型腔表面 磁 性 研 磨 加 工 过 程 中 , 磁场中等 磁位线与磁力线方 向 相 互 垂 直 , 设磁力线方向为x 方 等磁位线方向为 y 方 向 。 磁 场 中 某 一 单 颗 磨 粒 的 向, 磁场保持力为 : ) ………………………… ( F=Δ F F 1 Δ Δ x+ y 。
, 山西平遥人 , 工程师 , 本科 , 主要从事技术管理工作 。 作者简介 : 梁晓光 ( 1 9 6 1 -)
·1 8 0·
机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 2 年第 5 期
其中 : B 为磁感应强度 ; o 为 真 空 磁 导 率; r 为磁磨粉 μ μ 的相对磁导率 ; w 为磨粒中铁的体积百分比 。 值得关注的是 , 由于加工表面是曲率不断变化的 二维或三维曲面 , 吸附 在 磁 极 头 上 的 “ 磁 刷” 几何形状 也将随着加工表面的几何形状不断变化 。 无论是水平 面、 垂直面 , 还是凸面 、 凹面 , 加工过程中研磨压力的大 小略有变 化 , 但 方 向 始 终 指 向 被 加 工 表 面。 由 于 “ 磁 , 刷” 具有的这种 “ 柔性 ” 和“ 可塑性 ” 为实现模具型腔表 面及同类产品表面的精密研磨提供了充分条件 。 2 加工特性 模具表面磁力研磨加工的特点有 : 磨 ① 自锐性好 , 削力强 ; 变 形 较 小; ② 模具表面 温 升 较 小 , ③加工表面 平整光洁 , 不改变加工精度 ; ④ 工件表面的机械性能改 善, 工件表面的耐磨性 、 抗疲劳性和耐腐蚀性提高 。 3 工艺参数与工艺实践 3. 1 工 艺 参 数 模具表面光整加 工 的 主 要 工 艺 参 数 如 下 : ①磁感 应强度 B; ② 磁极头回转速度 n; ③磁极头进给速度在
5模块五 模具成形零件的光整加工解析

4
模块五
模具零件的光整加工
在研磨过程中,被加工表面发生复 杂的物理和化学作用,其主要作用如下: (1)微切削作用 (2)挤压塑性变形 (3)化学作用
5
模块五
模具零件的光整加工
2、研磨的特点
(1)尺寸精度高 (2)形状精度高 (3)表面粗糙度低
(4)表面耐磨性提高
(5)抗疲劳强度提高
6
模块五
模具零件的光整加工
工方法
零件经研磨后精度可达IT7~IT6,Ra值可达
0.1~0.008μm,形状精度亦有相应提高
模具工作零件经研磨后,使用寿命可提高
50%-100%
3
模块五
模具零件的光整加工
一、研磨的机理
1.研磨的机理 研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微
量加工的精密加工方法。在被加工表面和研具之间置
以游离磨料和润滑剂,使被加工表面和研具之间产生 相对运动,并施以一定压力,通过其间的磨料作用去 除表面突起,提高表面精度、降低表面粗糙度。
如图所示。直流
电源电压为0~50V。
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模块五
模具零件的光整加工
2.逐步电化学抛光法
逐步电化学抛光法如图所示。
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模块五
模具零件的光整加工
3.电解修磨抛光
在抛光工件和抛光工具之间施压以直流, 利用通电后工件(阳极)与抛光工具(阴极)在 电解液中发生的阳极溶液作用来进行抛光的一种 工艺方法,如图所示。 电解修磨抛光的工作原理
由电动机、传动软轴及手持式抛光机组成。
手持往复研抛头
手持直式旋转研抛头
10
模块五
模具零件的光整加工
模具的光整加工

为研具。 一般情况下,研具的硬度稍为比工件要软一些。研具材料很 多,有低碳钢、灰口铸铁、黄铜、紫铜、硬木、塑料、皮革
和毛毡等。灰口铸铁中含有石墨,耐磨性和润滑性很好,研 磨的效果很好常用于淬火钢、硬质合金和铸铁材料的研磨, 特别是精研磨;低碳钢一般用于小孔的研磨;铜用于研磨余 量较大的情况,效率高但光泽差,这能适合粗研磨的加工。 其它软性材料的研具主要用于抛光为主的精研磨。 2、研具 ①油石-常用于粗研磨,是磨料压制烧结而成,分粗、中、 细。根据根据表面粗糙度要求选择。 ②研磨平板-灰口铸铁做成。 ③研磨环-用于车床上对外园的研磨,分固定式和可调式 ④研磨芯棒-固定式外园有螺旋槽容纳研磨剂(膏),可调 式外径根据孔径大小调节。如图7-1研磨环,7-2研磨芯棒
⑤研磨抛光的辅助工具 主要有电动机械式手持抛光机;超声波-电火花研磨抛
光工具等。
7.1.6研磨抛光的工艺过程 1、研磨抛光的余量 取决于零件的尺寸、原始表面粗糙度和最终精度要求,一
般抛光的余量只要能去除加工痕迹和变质层就可以。零件公 差较大时就去公差范围内的余量。
2、研磨抛光阶段和轨迹 研磨抛光工艺一般分为粗研磨-细研磨-精研磨-抛光4 个阶段,磨料有粗到细,每次更换都必须清洗研具和工件。 研磨轨迹可以往复、交叉但不能重复。
电阻较小,电流密度比凹处大,这样突出处先被溶解,从而 降表面低粗糙度,达到抛光的目的。 2、特点 ①电化学抛光量很小,抛光后的尺寸精度和形状精度可控制 在0.01mm以内。 ②电化学抛光效率高,抛光速度不受材料的软硬而影响。 ③工艺简单,操作容易,设备简单,投资小。 ④电化学抛光不能消除原表面的“粗波纹”,对工件表面的基 体粗糙度有要求,一般应为Ra1.6以下才好。 7.2.2影响电化学抛光质量的因素 1、电解液
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。
模具表面加工与处理

光后的表面粗糙度Ra可以从3.2μm提高到0.4μm以下,而
且生产效率极高。 电解抛光的基本原理是利用阳极溶解法对工件表面进行 腐蚀抛光的。
长江大学工程技术学院机械系
长江大学工程技术学光是利用含有微细玻璃球的高速干燥气
流对被抛光表面进行喷射,去除表面微量金属材
料,降低表面粗糙度的方法。
喷丸抛光在模具加工中主要用于去除电火花加
工后成型表面的变质层。
喷丸抛光的工艺参数:磨料、载体气体、喷嘴
长江大学工程技术学院机械系
模具制造学
电解抛光:
2)用于形状复杂的模具也能获得均匀的涂层。 3)设备简单,成本低,效果好(可提高模具寿命2~6倍), 易于推广。 缺点: 1)处理温度高,易引起模具变形。 2)涂层厚度较薄,处理后不允许研磨修正。 3)处理温度高,模具的基体会软化,对高速钢和高碳钢高 铬钢,必须进行涂覆处理后于真空或惰性气体中再进行淬火、 回火处理。
电解修磨抛光的工作原理
电解修磨抛光
1—工具(阴极), 2—电解液管, 3—磨粒, 4电解液, 5—工件(阳极), 6—电源
长江大学工程技术学院机械系
模具制造学
特点:
1)电解修磨抛光不会使工件产生热变形或应力。 2)工件硬度不影响加工速度。 3)对型腔中用一般方法难以修磨的部分及形状,可采
用相应形状的修磨工具进行加工,操作方便、灵活 。
模具制造学
缺点: 1)涂层与基体的结合强度较低。 2)涂覆处理温度低于400℃,涂层性能下降,不适
于低温回火的模具。
3)采用一个蒸发源,对形状复杂的模具覆盖性能不 好;多个蒸发源或使工件绕蒸发旋转来弥补,使设备 复杂、成本提高。
(数控模具设计)模具表面的光整加工模具表面精加工精编

(数控模具设计)模具表面的光整加工模具表面精加工模具表面的光整加工技术刘德平1,李宏兵1,2(1.郑州大学机械工程学院,450000;2.郑州轻工业学院轻工职业学院450002)关键词:模具;光整加工;高速铣削光整加工是指精加工后,从工件上不切除或只切除极薄的材料层,以降低工件表面粗糙度或强化其表面的加工方法。
光整加工能够获得比壹般机械加工更高的表面质量。
模具表面光整加工壹直以来都是模具加工中的难题之壹,特别是对于壹些硬度较高的金属模具进行装配时,我国目前仍以手工研磨抛光为主。
手工研磨抛光不仅难以保障产品质量、加工周期长,而且模具钳工作业环境差、劳动强度大,从而使之成为模具制造效率的瓶颈,也制约了我国模具行业向更高层次发展。
对于模具复杂型腔和壹些狭缝的精加工,传统的机加工方法已无法胜任,必须采用新的工艺措施,如电化学或电化学机械光整加工技术。
随着科学技术的不断发展,各类模具的加工工艺要求越来越高。
提高模具的抛光效率和表面质量,使我国模具制造工艺水平再上新台阶,已成为刻不容缓的重要课题。
在模具表面光整加工技术中,主要的能够分为俩大部分,即传统光整加工技术和非传统光整加工技术。
传统光整加工技术主要是以手工研磨抛光为主和逐渐发展起来的机械光整加工;非传统光整加工主要包括化学抛光、电化学抛光、电解研磨、电化学机械光整加工、超声波加工、电火花抛光、激光抛光技术以及磁流变抛光等。
下面就主要的加工方法进行介绍。
1.常用光整加工方法和设备(1)手工研磨抛光该方法是传统模具光整加工所采用的主要手段,也是我国目前仍广泛采用的方法之壹。
该方法不需要特殊的设备,适应性比较强,主要依赖于模具钳工的经验和技术水平,但效率低(约占整个模具周期的1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国模具加工向更高层次发展。
但就目前的社会经济技术发展状况来见,在今后的相当壹段时间内仍不能完全淘汰这种加工手段。
(2)数字式模具抛光机这种抛光工具采用数字化控制,数字式显示和控制工艺参数,备有整套磨头及磨料,半自动抛光,具有体积小、使用方便的优点。
模具制造工艺 第六章模具光整加工和表面加工技术

第六章模具光整加工和表面加工技术第一节光整加工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,统称为光整加工。
型腔模的型腔、型孔成型表面的精加工手段,主要为电火花成型加工和电火花线切割加工,在电加工之后成形表面形成一层薄薄的变质层。
变质层上的许多缺陷,除几何形状规则表面可以采用高精度的坐标磨削加工外,多数情况需要依靠研磨抛光来去除变质层,以保证成形表面的精度和表面粗糙度要求。
因此,光整加工主要用于模具的成形表面,它对于提高模具寿命和形状精度,以及保证顺利成形起着重要的作用。
一、研磨和抛光的机理(一)研磨的机理和特点研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量加工的精密加工方法。
在被加工表面和研具之间置以游离磨料和润滑剂,使被加工表面和研具之间产生相对运动并施以一定压力,磨料产生切削、挤压等作用,从而去除表面凸起处,使被加工表面精度提高、表面粗糙度降低。
研磨加工过程如图7-1所示。
图6-1 研磨加工过程示意图1-研具 2-磨料 3-切屑 4-原加工变质层 5-研磨加工变质层 6-工件基体在研磨过程中,被加工表面发生复杂的物理和化学变化,其主要作用如下:1.微切削作用在研具和被加工表面作研磨运动时,在一定压力下,对被加工表面进行微量切削。
在不同加工条件下,微量切削的形式不同。
当研具硬度较低、研磨压力较大时,磨粒可镶嵌到研具上,产生刮削作用。
这种方式有较高的研磨效率。
当研具硬度较高时,磨粒不能嵌入研具,磨粒在研具和被加工表面之间滚动,以其锐利的尖角进行微切削。
2.挤压塑性变形钝化了的磨粒在研磨压力作用下,挤压被加工表面的粗糙突峰,在塑性变形和流动中使突峰趋向平缓和光滑,使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,此循环加快了研磨过程,使被加工表面的表面粗糙度降低。
第五章 模具光整加工与模具快速

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。
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。
(2)选择性激光烧结特点
① 选择性激光烧结优点。成形材料种类多,如塑 料、金属、陶瓷等都可作SLS材料;成形工艺简 单,可直接制造形状复杂的型腔,尺寸精度可达 0.1mm,无方向差别,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制件表面一般是多孔性的,表 面粗糙度受粉末颗粒及激光焦点大小的限制,后 处理工艺较复杂。
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。
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用于狭长沟槽抛光。
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②手持直身式旋转研抛工具
研抛头在软轴传动下作高速旋转运动。可装夹 Φ2~Φ12mm的特型金刚石砂轮进行复杂曲面的修 磨。装上打光球用的轴套,用塑料研磨套可研抛圆 弧部位。装上各种尺寸的羊毛毡抛光头可进行抛光 工作。
③手持角式旋转研工具 研抛头呈角式,因此便于伸入型腔。应用的研具
(2) 提高塑料模具浇口、流道的表面质量,以降低 注射的流动阻力。
(3) 使塑件易于脱模。
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(4) 提高模具接合面精度,防止树脂渗漏。提高模具 尺寸精度及形状精度,相对地也提高了塑料制品的精 度。
(5)对产生反应性气体的塑料进行注射成型时,模具 表面状态良好,具有防止被腐蚀的效果。
1)研具材料:有低碳钢、灰铸铁、黄铜和紫铜、硬 木、竹片、塑料、皮革、毛毡等。
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研具硬度应比工件硬度低。低碳钢用于研磨小孔, 灰铸铁用于精研磨淬火钢、硬质合金和铸铁;黄铜和 紫铜用于粗研磨;硬木、竹片、塑料、皮革等用于窄 缝、深槽及不规则形状的精研磨。
2、油石:普通油石由磨料和粘结剂压制烧结而成,用 于粗研磨。低发泡氨基甲酸脂油石,用于精研磨。
模具成形表面光整加工
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一、概述 光整加工主要用于模具的成形表面,可提高模具寿
命和精度,保证制品顺利成形。
1、研磨的机理: 研磨是使用研具、磨料对被加工表面进行微量加工
的精密加工方法。 将研具表面嵌入磨料或敷涂磨料并添加润滑剂,在
一定的压力作用下,使研具与工件接触并做相对运动, 通过磨料的切削、挤压作用,去除表面凸起,使加工 表面表面精度和光洁度提高。
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2、研磨的特点 1)尺寸精度高。(可达0.025μm) 2)形状精度高。 (圆柱度可达0.1μm) 3)表面粗糙度小。 (可达Ra0.1μm) 4)表面耐磨性提高。(使有效接触面积增大) 5)耐用疲劳强度提高。(可避免应力集中) 6)不能提高位置精度。 7)多为手工作业,劳动强度大,效率低。
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往复运动锉刀用高速钢和金刚石材料制成。模 具零件硬度在40HRC以下时,可以用高速钢材料制 造的锉刀:硬度在40HRC以上时,则应使用金刚石 制成的锉刀。这种锉刀可安装在手持往复式研抛头 上使用。
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5、研磨抛光的分类 1)手工研磨抛光。 2)挤压研磨抛光 (3) 电化学研磨抛光 (4) 超声波研磨抛光
按抛光剂使用条件分:湿研、干研、半干研。
湿研: 用磨料和研磨液研磨,效率高,精度不高, 用于粗研和半精研。
干研: 用嵌在研具的磨料研磨,精度高,效率低, 用于精研。
半干研: 用磨料膏研磨,效率高,精度高,粗、精
模具成形表面的光整加工
手工抛光、电化学抛光、超声波抛光、挤压研磨
教学目的:熟悉各种抛光方法的特点和工艺过程,掌 握各种抛光方法的适用范围。
知识点:光整加工的目的、各种抛光方法的特点及 用途。
什么是光整加工?
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,统称 为光整加工。
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研具硬度低时,磨粒 嵌入研具,靠磨粒在工件 表面上的滑移进行切削; 研具硬度低时,磨粒在研 具和工件间滚动,靠滚动 来切削。在研磨脆性材料 时,磨粒在压力作用下, 使加工面产生裂纹,随着 磨粒的运动,裂纹不断地 扩大、交错,以致形成碎 片,成为切屑脱离工件。
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在湿研磨时,所用的研磨剂内除了有磨粒外, 还常加有油酸、硬脂酸等酸性物质,这些物质会 使工件表面产生一层很软的氧化物薄膜,凸点处 的薄膜很容易被磨粒去除,露出的新鲜表面很快 地继续氧化,继续被去掉,如此循环,加速了去 除的过程。
除此之外,研磨时在接触点处的局部高温高 压,也有可能产生局部挤压作用,使高点处的金 属流入低点,降低了工件表面粗糙度。
(6) 在金属塑性成型加工中,防止出现沾粘和提高 成型性能,并使模具工作零件型面与工件之间的摩擦 和润滑状态良好。
(7) 去除电加工时所形成的熔融再凝固层和微裂纹, 以防止在生产过程中此层脱落而影响模具精度和使用 寿命。
(8) 消除模具成形表面的加工痕迹和缺陷,提高工
作零件的疲劳强度。同时还可防止产生锈蚀。
3、研磨平板:开槽的铸铁平板,用于研磨平面或端面。
4、外圆研磨环:对外圆进行研磨的工具。 5、内圆研磨芯棒:对内圆进行研磨的工具。
6、研磨电动工具:有往复式、直杆旋转式和弯头旋转 式。
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①手持往复式研抛工具
研抛头一端与软轴连接,另一端可安装研具或锉刀、 油石等。研抛头在软轴传动下可作频繁的往复运动, 最大行程为20mm,往复频率最高可达5000次/min。 这种研抛头应用的研具主要以圆形或方形铜环、圆形 或方形塑料环配上球头杆进行研抛工作。卸下球头杆 可安装金刚石锉刀、油石夹头或砂纸夹头。
主要是与铜环配合使用于研光工序;与塑料环配合 使用于抛光、研光工序;将尼龙纤维圆布、羊毛毡 紧固于布用塑料环上用于抛光。
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安装在上述研抛头上使用的磨削头还有以下几种。 带轴砂轮,砂轮轴的直径为Φ3mm,砂轮有圆柱 形、圆锥形、反圆锥形、球形等各种形状。这类砂轮 用陶瓷结合剂的烧结氧化铝制作。砂轮的最大直径范 围为Φ3mm~Φ16mm。这种砂轮可安装在旋转研抛头 上使用。
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3、抛光的机理
抛光所用研具较软(常用布和羊毛毡),磨料是 很细的软磨料,是一种比研磨更微磨削的精密加工。
抛光主要是利用化学和物理作用进行加工的,加 工过程中材料存在热塑性流动。
抛光是在研磨加工之后,进一步降低表面粗糙度 的最终加工。
4、研磨抛光的用途
(1) 提高塑料模具凹模型腔的表面质量,以满足塑 件表面质量与精度要求。
研均可。 模具成形表面光整加工
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湿研磨常用油石和机模具油成形,表面干光整研加工磨用砂纸或砂带 9
二、手工研磨抛光
1、研磨抛光膏 由磨料和研磨抛光液组成的糊状物。分硬磨料和
软磨料两类研磨抛光膏。
硬磨料有:氧化铝、碳化硅、碳化硼和金刚石 软磨料有:氧化铁、氧化铬 常用的研磨抛光液是10#机油。
2、研磨工具