第五章经济及管理基础

第5章模具零件的光整加工5.1概述5.2手工研磨抛光5.3超声波抛光5.4电解修磨抛光返回目录5.1概述 研磨是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，通过磨料作用，从工件表面切去一层极薄的切屑，使工件具有精确的尺寸、准确的几何形状和较低的表面粗糙度数值，这种对工件表面进行最终精密加工的方法叫做研磨。5.1.1研磨的加工原理5.1.2研磨的分类5.1.3研磨与抛光的目的5.1.1研磨的加工原理 研磨加工时，在研具和工件表面间存在有分散的磨料或研磨剂，在两者之间施加一定的压力，并使其产生复杂的相对运动，这样经过磨粒的切削作用及研磨剂的化学和物理作用，在工件表面上即可去掉极薄的一层余量，获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。根据实验研究，磨粒的切削作用如图5.l(a)所示，分滑动切削作用和滚动切削作用两类，前者磨粒基本固定在研具上，靠磨粒在工件表面上的滑移进行切削；后者磨粒基本上是自由状态的，在研具和工件间滚动，靠滚动来切削。在研磨脆性材料时，除上述作用外，还有如图5.l(b)所示的情况，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。图5.1研磨时磨粒的切削作用5.1.2研磨的分类1. 湿研磨 湿研磨即在研磨过程中将研磨剂涂抹在研具或工件上，用分散的磨粒进行研磨。这是目前最常用的研磨方法。研磨剂中除磨粒外还有煤油、机油、油酸、硬脂酸等物质。磨粒在研磨过程中有的嵌入了研具，极个别的嵌入了工件，但大部分存在于研具与工件之间，如图5.2(a)所示。此时磨粒的切削作用以滚动切削为主，生产效率高，但加工出的工件表面一般没有光泽，加工的表面粗糙度Ra一般可达到0.025µm。2. 干研磨 干研磨即在研磨以前，先将磨粒压入研具，用压砂研具对工件进行研磨。这种研磨方法一般在研磨时不加其他物质，进行干研磨，如图5.2(b)所示。磨粒在研磨过程中基本固定在研具上，它的切削作用以滑动切削为主。磨粒的数目不能很多，且均匀地压在研具的表面上形成很薄的一层，在研磨的过程中始终嵌在研具内，很少脱落。这种方法的生产效率不如湿研磨，但可以达到很高的尺寸精度和很低的表面粗糙度。3. 抛光图5.2湿研磨与干研磨

5.1.3研磨与抛光的目的研磨与抛光的目的如下。(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。(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。(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。(6)在金属塑性成型加工中，防止出现粘连和提高成型性能，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)减少了由于局部过载而产生的裂纹或脱落，提高了模具工作零件的表面强度和模具寿命，同时还可防止产生锈蚀。

5.2手工研磨抛光5.2.1磨料与研磨剂5.2.2研磨工艺5.2.3抛光5.2.1磨料与研磨剂1 磨料.1)磨料的种类2)磨料的粒度3)磨料的硬度4)磨料的强度2. 研磨剂(1)液体研磨剂。(2)固体研磨剂。

5.2.2研磨工艺 研磨工艺方案采用的正确与否，直接影响到研磨质量。如果采用合理的研磨工艺，就能达到预期的效果，若研磨工艺不合理，即使是最好的钢材也会被毁掉。1. 研具2. 研磨运动轨迹3. 研磨余量表5.3是淬硬钢件双向平面研磨余量的实例。4. 研磨的压力、速度和时间5. 研磨的步骤图5.3所示为模具工作零件经切削加工或电加工，再经磨削加工后，进行研磨抛光的实例。6. 常用的研磨方法及工具7. 影响研磨质量的因素表5.3淬硬钢件双向平面研磨余量的实例

图5.3高精抛光过程实例

5.2.3抛光

在所有的机械加工痕迹都被消除，获得了洁净的金属表面以后，就可以开始抛光加工。通过抛光可以获得很高的表面质量，表面粗糙度Ra可达0.008µm，并使加工面呈现光泽。由于抛光是工件的最后一道精加工工序，要使工件达到尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度的要求，加工余量应适当。一般在0.005～0.05mm范围内较为适宜。 抛光可以是机械抛光，也可以是手工抛光。1. 抛光工具1)手工抛光工具(1)平面用抛光器。(2)球面用抛光器。(3)自由曲面用抛光器。2)电动抛光机的应用3)新型抛光磨削头2. 抛光工艺图5.5平面用抛光器图5.6球面用抛光器图5.7自由曲面用抛光器5.3超声波抛光

近年来随着新工艺的发展，超声波抛光由于抛光效率高，能适用于各种材料，以及狭缝、深槽、异形型腔等特点，在模具抛光中得到重视。超声波抛光是超声波加工的一种特殊应用，它对工件只进行微量尺寸加工，加工后提高的是表面精度。超声波抛光不但可减小工件表面粗糙度，甚至可得到近似镜面的光亮度。5.3.1超声波抛光的基本原理及设备5.3.2超声波抛光工艺及特点5.3.3超声波抛光效率5.3.1超声波抛光的基本原理及设备1. 超声波抛光的基本原理2. 超声波抛光机1)超声发生器2)换能器3)变幅杆3.抛光工具图5.8超声波抛光原理示意图1—超声发生器；2—换能器；3—变幅杆；4—抛光工具；5—磨料悬浮液；6—工件图5.9变幅杆图5.10手持式工具杆1—软轴；2—换能器；3—变幅杆；4—抛光工件5.3.2超声波抛光工艺及特点1. 超声波抛光工艺1)超声波抛光的表面质量及其影响因素2)磨料及工作液的选用3)抛光速度、抛光余量与抛光精度4)超声波抛光的注意事项2. 超声波抛光的特点表5.7磨料粒度与表面粗糙度

5.3.3超声波抛光效率 超声波抛光效率的高低一般用超声波抛光速度来表示。抛光速度是指单位面积所用的抛光时间，单位为min/cm2。影响超声波抛光速度的主要因素有：工具振动频率、振幅、抛光工具和工件间的静压力、磨料的种类和粒度、磨料悬浮液的浓度、抛光工具与工件材料、工件抛光面积及原始表面粗糙度等。一般表面粗糙度Ra从5μm减少到0.04μm，其抛光速度为10～15min/cm2。5.4电解修磨抛光 模具零件经电火花加工后表面会产生一层硬化层，硬化层硬度一般为600～1300HV(600HV相当于洛氏硬度55HRC)。用目前的手工精修方法(锉刀、油石、砂纸等)则效率低，影响了模具的制造周期。电加工表面在精修前，应去除硬化层，或采用一种软化的方法，以大大减少钳工的修整工作量和缩短模具的制造周期。此类方法包括化学抛光、电解抛光、电解修磨抛光、液体抛光等。化学抛光、电解抛光由于采用无机酸作电解液，因此对环境有一定污染，目前较少采用。现在较为广泛采用的是电解修磨抛光。5.4.1电解修磨抛光的原理及特点5.4.2电解修磨抛光的设备5.4.3电解液5.4.4电解修磨抛光的工艺过程5.4.1电解修磨抛光的原理及特点1. 电解修磨抛光的原理2. 电解修磨抛光的特点图5.12电解修磨抛光原理图1—修磨工具(阴极)；2—电解液管；3—磨粒；4—电解液；5—工件(阳极)；6—电源图5.13用一般修磨工具难以精饰的部位5.4.2电解修磨抛光的设备 电解修磨抛光的设备由三部分组成，如图5.14所示。1. 工作液循环系统2. 加工电源3. 修磨工具1—阀门；2—手柄；3—磨头；4—电源；5—电阻；6—工作槽；7—磁;8—工件；9—电解液箱；10—回液管；11—电解液；12—泵表5.8常用修磨工具的形状及尺寸/mm

5.4.3电解液 电解液选用每升水中溶入150g硝酸钠(NaNO3)、50g氯酸钠(NaClO3)。此电解液无毒，在加工过程中产生少量的氨气。因硝酸钠是强氧化剂，容易燃烧，使用时应注意勿使它与有机物混合或受强烈振动。5.4.4电解修磨抛光的工艺过程1. 模具加工要求2. 脱脂 用有机溶剂或在下列溶液中脱脂。