第7章模具表面加工及處理

1、模具制造工藝模具制造工藝 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 模具表面處理就是通過施加各種覆蓋層和采用各種表面模具表面處理就是通過施加各種覆蓋層和采用各種表面改性技術(shù)，使模具表面具有較本體更高的耐蝕、耐磨、改性技術(shù)，使模具表面具有較本體更高的耐蝕、耐磨、耐高溫和抗疲勞等性能，從而達(dá)到改善模具使用性能，耐高溫和抗疲勞等性能，從而達(dá)到改善模具使用性能，延長(zhǎng)模具壽命的目的。延長(zhǎng)模具壽命的目的。v （1）提高模具型腔表面硬度、耐磨性、耐蝕性和抗高）提高模具型腔表面硬度、耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化性能，大幅度提高模具的使用壽命。溫氧

2、化性能，大幅度提高模具的使用壽命。v （2）降低表面粗糙度，提高脫模能力，從而提高生產(chǎn)）降低表面粗糙度，提高脫模能力，從而提高生產(chǎn)率。如塑料制品的脫模。率。如塑料制品的脫模。v （3）用于模具型面的修復(fù)。如利用電刷鍍技術(shù)對(duì)模具）用于模具型面的修復(fù)。如利用電刷鍍技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行局部修復(fù)。進(jìn)行局部修復(fù)。v （4）用于模具型腔表面的紋飾加工，以提高制品的檔）用于模具型腔表面的紋飾加工，以提高制品的檔次和附加值。次和附加值。 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.1 模具表面光整加工模具表面光整加工v7.2 模具表面紋飾加工模具表面紋飾加工v7.3 模具表面覆

3、層和改性處理模具表面覆層和改性處理 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.1 模具表面光整加工模具表面光整加工v7.1.1 光整加工的特點(diǎn)與分類光整加工的特點(diǎn)與分類 v 光整加工的加工余量小，原則上只改善表面質(zhì)量（降光整加工的加工余量小，原則上只改善表面質(zhì)量（降低粗糙度，消除劃痕和毛刺等），不影響加工精度；低粗糙度，消除劃痕和毛刺等），不影響加工精度；v 光整加工是用細(xì)粒度的磨料對(duì)工件表面進(jìn)行微量切削光整加工是用細(xì)粒度的磨料對(duì)工件表面進(jìn)行微量切削和擠壓、劃擦的過程，不需要很精確的成形運(yùn)動(dòng)，但需和擠壓、劃擦的過程，不需要很精確的成形運(yùn)動(dòng)，但需要保證磨具

4、與工件加工表面之間具有盡量復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)要保證磨具與工件加工表面之間具有盡量復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和較大的隨機(jī)性接觸，以使表面誤差逐步均化直到消動(dòng)和較大的隨機(jī)性接觸，以使表面誤差逐步均化直到消除，從而獲得很高的表面質(zhì)量；除，從而獲得很高的表面質(zhì)量；v 光整加工時(shí)，磨具相對(duì)于工件沒有確定的定位基準(zhǔn)，光整加工時(shí)，磨具相對(duì)于工件沒有確定的定位基準(zhǔn)，一般不能修正加工表面的形狀和位置誤差，其加工精度一般不能修正加工表面的形狀和位置誤差，其加工精度要靠先行工序保證。要靠先行工序保證。 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 光整加工的方法及類型有多種，若按加工功能來分，可光整

5、加工的方法及類型有多種，若按加工功能來分，可分為以下幾類：分為以下幾類：v 以降低零件表面粗糙度為主要目的，如光整磨削、研以降低零件表面粗糙度為主要目的，如光整磨削、研磨、珩磨和拋光等；磨、珩磨和拋光等；v 以改善零件表面力學(xué)性能為主要目的，如滾壓、噴丸以改善零件表面力學(xué)性能為主要目的，如滾壓、噴丸強(qiáng)化和擠壓等；強(qiáng)化和擠壓等；v 以去除毛刺飛邊、棱邊倒圓等為主要目的，如噴砂、以去除毛刺飛邊、棱邊倒圓等為主要目的，如噴砂、滾磨等。滾磨等。 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.1.2 研磨加工研磨加工 v1研磨的基本原理研磨的基本原理 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄

6、模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 2研磨的特點(diǎn)研磨的特點(diǎn) v 尺寸精度高。尺寸精度高。v 形狀精度高。形狀精度高。v 表面粗糙度低。表面粗糙度低。v 改善工件表面質(zhì)量。改善工件表面質(zhì)量。v 研具的要求不高研具的要求不高壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 3研磨加工方法的分類及應(yīng)用研磨加工方法的分類及應(yīng)用 v 1）按研磨操作方式分）按研磨操作方式分v 手工研磨手工研磨v 半機(jī)械研磨半機(jī)械研磨v 機(jī)械研磨機(jī)械研磨v 2）按研磨劑的使用條件分）按研磨劑的使用條件分v 濕研磨濕研磨v 干研磨干研磨v 半干研磨半干研磨壓鑄模具設(shè)計(jì)

7、壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 4研磨工藝研磨工藝 v 1）研具）研具v （1）研具材料）研具材料 v 灰鑄鐵灰鑄鐵v 球墨鑄鐵球墨鑄鐵v 軟鋼軟鋼v 各種有色金屬及合金各種有色金屬及合金v 非金屬材料非金屬材料 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v （2）研具種類）研具種類 v 研磨平板研磨平板 v 研磨環(huán)研磨環(huán) 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 研磨棒研磨棒 v 2）研磨運(yùn)動(dòng)軌跡）研磨運(yùn)動(dòng)軌跡 v 3）研磨劑）研磨劑 v （1）磨料）磨料v （2）研磨液）研磨液 v

8、（3）輔助材料）輔助材料 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 4）研磨工藝參數(shù)）研磨工藝參數(shù)v （1）研磨壓力）研磨壓力 v （2）研磨速度）研磨速度v （3）研磨余量）研磨余量v （4）研磨效率）研磨效率壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.1.3 拋光加工拋光加工 v 拋光是用微細(xì)磨粒和軟質(zhì)工具，對(duì)工件表面進(jìn)行加工的拋光是用微細(xì)磨粒和軟質(zhì)工具，對(duì)工件表面進(jìn)行加工的一種工件表面最終光飾加工方法。其主要目的是去除前一種工件表面最終光飾加工方法。其主要目的是去除前工序留下的加工痕跡（如刀痕、磨紋、劃痕、麻點(diǎn)、

9、毛工序留下的加工痕跡（如刀痕、磨紋、劃痕、麻點(diǎn)、毛刺等），改善工件的表面粗糙度。刺等），改善工件的表面粗糙度。v 1拋光工具拋光工具 v 1）油石）油石 v 2）砂紙）砂紙v 3）研磨拋光膏）研磨拋光膏v 4）拋光工具）拋光工具 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 2模具零件拋光模具零件拋光 1型腔型腔 2型芯型芯 3保護(hù)堵塞保護(hù)堵塞4保護(hù)堵桿保護(hù)堵桿 5分型面沿口處保護(hù)片分型面沿口處保護(hù)片 模具拋光防護(hù)措施示意模具拋光防護(hù)措施示意 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 3拋光中可能產(chǎn)生的缺陷及解決辦法拋光中

10、可能產(chǎn)生的缺陷及解決辦法v （1）“橘皮狀橘皮狀”問題問題v 拋光時(shí)壓力過大且時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況，在工件拋光時(shí)壓力過大且時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況，在工件表面產(chǎn)生橘皮狀的紋路。較軟的材料容易產(chǎn)生這種過拋表面產(chǎn)生橘皮狀的紋路。較軟的材料容易產(chǎn)生這種過拋光現(xiàn)象。其原因并不是鋼材有缺陷，而是拋光用力過大，光現(xiàn)象。其原因并不是鋼材有缺陷，而是拋光用力過大，導(dǎo)致金屬材料表面產(chǎn)生微小塑性變形所致。導(dǎo)致金屬材料表面產(chǎn)生微小塑性變形所致。v 解決方法為：通過氮化或其他熱處理方式提高材料的表解決方法為：通過氮化或其他熱處理方式提高材料的表面硬度；采用軟質(zhì)拋光工具。面硬度；采用軟質(zhì)拋光工具。v （2）“針孔狀

11、針孔狀”問題問題v 由于零件材料中含有雜質(zhì)，在拋光過程中，這些雜質(zhì)從由于零件材料中含有雜質(zhì)，在拋光過程中，這些雜質(zhì)從金屬組織中脫離出來，形成針孔狀小坑。金屬組織中脫離出來，形成針孔狀小坑。v 解決方法為：避免用氧化鋁研磨膏進(jìn)行機(jī)械拋光；在適解決方法為：避免用氧化鋁研磨膏進(jìn)行機(jī)械拋光；在適當(dāng)?shù)膲毫ο伦鲎疃虝r(shí)間的拋光；采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材。當(dāng)?shù)膲毫ο伦鲎疃虝r(shí)間的拋光；采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材。壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.1.4 其他光整加工方法其他光整加工方法 v 1電解機(jī)械研磨復(fù)合拋光電解機(jī)械研磨復(fù)合拋光 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加

12、工與處理模具表面加工與處理 v 2超聲電解復(fù)合拋光超聲電解復(fù)合拋光 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.2 模具表面紋飾加工模具表面紋飾加工v7.2.1 模具表面紋飾加工的種類模具表面紋飾加工的種類 v 1. 機(jī)械加工機(jī)械加工 v 2. 電加工電加工v 3. 精密鑄造和電鑄加工精密鑄造和電鑄加工v 4. 高能束加工高能束加工v 5. 表面加工表面加工 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.2.2 光化學(xué)表面蝕刻技術(shù)光化學(xué)表面蝕刻技術(shù) v 1光化學(xué)蝕刻的原理光化學(xué)蝕刻的原理 v 光化學(xué)蝕刻（照相腐蝕）的加工

13、原理是把所需要的圖形、光化學(xué)蝕刻（照相腐蝕）的加工原理是把所需要的圖形、文字等按一定比例放大繪制成原圖，并用照相方法精確文字等按一定比例放大繪制成原圖，并用照相方法精確地縮制到照相底片上，底片上的圖案經(jīng)過曝光、顯影的地縮制到照相底片上，底片上的圖案經(jīng)過曝光、顯影的光化學(xué)反應(yīng)，復(fù)制到涂有感光膠的模具型腔表面上。經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)，復(fù)制到涂有感光膠的模具型腔表面上。經(jīng)過堅(jiān)膜固化等處理，使感光膠的相應(yīng)部分具有較高的抗過堅(jiān)膜固化等處理，使感光膠的相應(yīng)部分具有較高的抗蝕能力，再進(jìn)行化學(xué)腐蝕，即可獲得所需的模具型腔表蝕能力，再進(jìn)行化學(xué)腐蝕，即可獲得所需的模具型腔表面圖案，如各種數(shù)字、文字、商標(biāo)、花紋和亞光面等。

14、面圖案，如各種數(shù)字、文字、商標(biāo)、花紋和亞光面等。 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 2光化學(xué)蝕刻的特點(diǎn)光化學(xué)蝕刻的特點(diǎn)v （1）用光化學(xué)蝕刻加工的圖文精度高，圖案仿真性強(qiáng)，）用光化學(xué)蝕刻加工的圖文精度高，圖案仿真性強(qiáng)，腐蝕深度均勻，可靠性高（圖文加工是零件加工的最后腐蝕深度均勻，可靠性高（圖文加工是零件加工的最后一道工序）；一道工序）；v （2）用光化學(xué)蝕刻加工模具圖文可在零件淬火、拋光）用光化學(xué)蝕刻加工模具圖文可在零件淬火、拋光后進(jìn)行；后進(jìn)行；v （3）可以在曲面上加工圖文。）可以在曲面上加工圖文。v 3對(duì)模具成形零件的要求對(duì)模具成形零件的要求v

15、 （1）材料要求）材料要求v （2）拔模斜度）拔模斜度v （3）表面粗糙度）表面粗糙度v （4）鑲嵌塊結(jié)構(gòu)）鑲嵌塊結(jié)構(gòu)壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 4光化學(xué)蝕刻工藝過程光化學(xué)蝕刻工藝過程v v （1）清洗模具零件表面）清洗模具零件表面v （2）涂感光膠）涂感光膠v （3）前烘）前烘v （4）曝光）曝光v （5）顯影）顯影v （6）堅(jiān)膜）堅(jiān)膜v （7）腐蝕）腐蝕v （8）去膠）去膠壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.2.3 化學(xué)表面蝕刻技術(shù)化學(xué)表面蝕刻技術(shù) v （1）底圖制作）底圖制作v （2）照相制

16、版）照相制版v （3）制絲網(wǎng)版）制絲網(wǎng)版v （4）油墨調(diào)配）油墨調(diào)配v （5）貼花紙印裝飾紋）貼花紙印裝飾紋v （6）油墨干燥）油墨干燥v （7）貼花轉(zhuǎn)?。┵N花轉(zhuǎn)印v （8）干燥）干燥v （9）修整）修整v （10）腐蝕）腐蝕v （11）清理）清理壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.2.4 亞光型面加工技術(shù)亞光型面加工技術(shù) v 1亞光面的電火花加工工藝亞光面的電火花加工工藝v 用大脈寬、大電流和小脈沖間隔加工時(shí)，可獲得點(diǎn)子大用大脈寬、大電流和小脈沖間隔加工時(shí)，可獲得點(diǎn)子大而深的亞光面；用小脈寬、小電流和相對(duì)大的脈沖間隔而深的亞光面；用小脈寬、小電流

17、和相對(duì)大的脈沖間隔加工時(shí)，可獲得點(diǎn)子細(xì)小而均勻的亞光面；大尺寸亞光加工時(shí)，可獲得點(diǎn)子細(xì)小而均勻的亞光面；大尺寸亞光型面可用分段電極的分段加工法。型面可用分段電極的分段加工法。v 2亞光面的噴砂（丸）法加工工藝亞光面的噴砂（丸）法加工工藝v 噴砂使工件表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使噴砂使工件表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的耐疲工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的耐疲勞性，使工件達(dá)到光滑又不反光要求。對(duì)于模具型腔，勞性，使工件達(dá)到光滑又不反光要求。對(duì)于模具型腔，按亞光面的粗細(xì)程度，選用相應(yīng)的砂丸粒度和噴射壓力按亞光面的粗細(xì)程度，選用

18、相應(yīng)的砂丸粒度和噴射壓力對(duì)型腔進(jìn)行加工，噴砂可隨意實(shí)現(xiàn)不同的反光或亞光。對(duì)型腔進(jìn)行加工，噴砂可隨意實(shí)現(xiàn)不同的反光或亞光。壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.3 模具表面覆層和改性處理模具表面覆層和改性處理v7.3.1 模具表面覆層和改性處理種類模具表面覆層和改性處理種類 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v7.3.2 電鍍與化學(xué)鍍技術(shù)電鍍與化學(xué)鍍技術(shù) v 1. 電鍍基本原理與工藝電鍍基本原理與工藝v （1）電鍍基本原理）電鍍基本原理 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理

19、 v（2）電鍍基本工藝過程）電鍍基本工藝過程 v1）鍍前預(yù)處理）鍍前預(yù)處理 v2）施鍍工藝）施鍍工藝 v3）鍍后處理）鍍后處理 v（3）電鍍鉻）電鍍鉻 壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v 2. 化學(xué)鍍?cè)砼c工藝化學(xué)鍍?cè)砼c工藝 v （1）化學(xué)鍍基本原理與特性）化學(xué)鍍基本原理與特性 v 與電鍍相比，化學(xué)鍍不需要電解設(shè)備，前處理工藝簡(jiǎn)單，與電鍍相比，化學(xué)鍍不需要電解設(shè)備，前處理工藝簡(jiǎn)單，在金屬和非金屬材料表面均可進(jìn)行鍍覆；由于施鍍過程在金屬和非金屬材料表面均可進(jìn)行鍍覆；由于施鍍過程中不存在電流分布不均問題，因此，對(duì)任意復(fù)雜形狀的中不存在電流分布不均問題，

20、因此，對(duì)任意復(fù)雜形狀的零件表面都可獲得厚度均勻的鍍層；鍍層外觀質(zhì)量好，零件表面都可獲得厚度均勻的鍍層；鍍層外觀質(zhì)量好，孔隙少，致密性高，耐腐蝕性和耐磨性強(qiáng)；鍍層與基體孔隙少，致密性高，耐腐蝕性和耐磨性強(qiáng)；鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高。但化學(xué)鍍的鍍液穩(wěn)定性差，沉積速度慢，的結(jié)合強(qiáng)度高。但化學(xué)鍍的鍍液穩(wěn)定性差，沉積速度慢，施鍍溫度高。因此，化學(xué)鍍液中除金屬主鹽和還原劑外，施鍍溫度高。因此，化學(xué)鍍液中除金屬主鹽和還原劑外，還需加入增強(qiáng)金屬離子穩(wěn)定性的絡(luò)合劑，防止鍍液分解還需加入增強(qiáng)金屬離子穩(wěn)定性的絡(luò)合劑，防止鍍液分解的穩(wěn)定劑及緩沖劑、潤(rùn)濕劑等各種添加劑。的穩(wěn)定劑及緩沖劑、潤(rùn)濕劑等各種添加劑。 MeMnn壓

21、鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì) 第第7章章 模具表面加工與處理模具表面加工與處理 v （2）化學(xué)鍍鎳）化學(xué)鍍鎳 v 1）鍍液與工藝）鍍液與工藝 v 2）鍍液的配制）鍍液的配制 v （3）化學(xué)復(fù)合鍍）化學(xué)復(fù)合鍍 v 在化學(xué)鍍液中添加非水溶性固體微粒并使之均勻懸浮，在化學(xué)鍍液中添加非水溶性固體微粒并使之均勻懸浮，當(dāng)鍍液中的金屬離子被催化還原的同時(shí)，懸浮的微粒與當(dāng)鍍液中的金屬離子被催化還原的同時(shí)，懸浮的微粒與基質(zhì)金屬共沉積而被嵌入鍍層，形成復(fù)合鍍層?；|(zhì)金屬共沉積而被嵌入鍍層，形成復(fù)合鍍層。v （4）化學(xué)鍍應(yīng)用）化學(xué)鍍應(yīng)用v 化學(xué)鍍具有易于實(shí)施，工藝簡(jiǎn)單，均鍍能力好，結(jié)合力化學(xué)鍍具有易于實(shí)施，工藝簡(jiǎn)單，均鍍能力好，結(jié)合力強(qiáng)，不受零件幾何形狀限制等特點(diǎn)，因而在各工