第五章經(jīng)濟(jì)及管理基礎(chǔ)

第5章模具零件的光整加工5.1概述5.2手工研磨拋光5.3超聲波拋光5.4電解修磨拋光返回目錄5.1概述 研磨是將研具表面嵌入磨料或敷涂磨料并添加潤滑劑，在一定的壓力作用下，使研具與工件接觸并做相對運動，通過磨料作用，從工件表面切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準(zhǔn)確的幾何形狀和較低的表面粗糙度數(shù)值，這種對工件表面進(jìn)行最終精密加工的方法叫做研磨。5.1.1研磨的加工原理5.1.2研磨的分類5.1.3研磨與拋光的目的5.1.1研磨的加工原理 研磨加工時，在研具和工件表面間存在有分散的磨料或研磨劑，在兩者之間施加一定的壓力，并使其產(chǎn)生復(fù)雜的相對運動，這樣經(jīng)過磨粒的切削作用及研磨劑的化學(xué)和物理作用，在工件表面上即可去掉極薄的一層余量，獲得較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。根據(jù)實驗研究，磨粒的切削作用如圖5.l(a)所示，分滑動切削作用和滾動切削作用兩類，前者磨粒基本固定在研具上，靠磨粒在工件表面上的滑移進(jìn)行切削；后者磨?；旧鲜亲杂蔂顟B(tài)的，在研具和工件間滾動，靠滾動來切削。在研磨脆性材料時，除上述作用外，還有如圖5.l(b)所示的情況，磨粒在壓力作用下，使加工面產(chǎn)生裂紋，隨著磨粒的運動，裂紋不斷地擴大、交錯，以致形成碎片，成為切屑脫離工件。圖5.1研磨時磨粒的切削作用5.1.2研磨的分類1. 濕研磨 濕研磨即在研磨過程中將研磨劑涂抹在研具或工件上，用分散的磨粒進(jìn)行研磨。這是目前最常用的研磨方法。研磨劑中除磨粒外還有煤油、機油、油酸、硬脂酸等物質(zhì)。磨粒在研磨過程中有的嵌入了研具，極個別的嵌入了工件，但大部分存在于研具與工件之間，如圖5.2(a)所示。此時磨粒的切削作用以滾動切削為主，生產(chǎn)效率高，但加工出的工件表面一般沒有光澤，加工的表面粗糙度Ra一般可達(dá)到0.025μm。2. 干研磨 干研磨即在研磨以前，先將磨粒壓入研具，用壓砂研具對工件進(jìn)行研磨。這種研磨方法一般在研磨時不加其他物質(zhì)，進(jìn)行干研磨，如圖5.2(b)所示。磨粒在研磨過程中基本固定在研具上，它的切削作用以滑動切削為主。磨粒的數(shù)目不能很多，且均勻地壓在研具的表面上形成很薄的一層，在研磨的過程中始終嵌在研具內(nèi)，很少脫落。這種方法的生產(chǎn)效率不如濕研磨，但可以達(dá)到很高的尺寸精度和很低的表面粗糙度。3. 拋光圖5.2濕研磨與干研磨

5.1.3研磨與拋光的目的研磨與拋光的目的如下。(1)提高塑料模具凹模型腔的表面質(zhì)量，以滿足塑件表面質(zhì)量與精度要求。(2)提高塑料模具澆口、流道的表面質(zhì)量，以降低注射的流動阻力。(3)使塑件易于脫模。(4)提高模具接合面精度，防止樹脂滲漏。提高模具尺寸精度及形狀精度，相對地也提高了塑料制品的精度。(5)對產(chǎn)生反應(yīng)性氣體的塑料進(jìn)行注射成型時，模具表面狀態(tài)良好，具有防止被腐蝕的效果。(6)在金屬塑性成型加工中，防止出現(xiàn)粘連和提高成型性能，并使模具工作零件型面與工件之間的摩擦和潤滑狀態(tài)良好。(7)去除電加工時所形成的熔融再凝固層和微裂紋，以防止在生產(chǎn)過程中此層脫落而影響模具精度和使用壽命。(8)減少了由于局部過載而產(chǎn)生的裂紋或脫落，提高了模具工作零件的表面強度和模具壽命，同時還可防止產(chǎn)生銹蝕。

5.2手工研磨拋光5.2.1磨料與研磨劑5.2.2研磨工藝5.2.3拋光5.2.1磨料與研磨劑1 磨料.1)磨料的種類2)磨料的粒度3)磨料的硬度4)磨料的強度2. 研磨劑(1)液體研磨劑。(2)固體研磨劑。

5.2.2研磨工藝 研磨工藝方案采用的正確與否，直接影響到研磨質(zhì)量。如果采用合理的研磨工藝，就能達(dá)到預(yù)期的效果，若研磨工藝不合理，即使是最好的鋼材也會被毀掉。1. 研具2. 研磨運動軌跡3. 研磨余量表5.3是淬硬鋼件雙向平面研磨余量的實例。4. 研磨的壓力、速度和時間5. 研磨的步驟圖5.3所示為模具工作零件經(jīng)切削加工或電加工，再經(jīng)磨削加工后，進(jìn)行研磨拋光的實例。6. 常用的研磨方法及工具7. 影響研磨質(zhì)量的因素表5.3淬硬鋼件雙向平面研磨余量的實例

圖5.3高精拋光過程實例

5.2.3拋光

在所有的機械加工痕跡都被消除，獲得了潔凈的金屬表面以后，就可以開始拋光加工。通過拋光可以獲得很高的表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra可達(dá)0.008μm，并使加工面呈現(xiàn)光澤。由于拋光是工件的最后一道精加工工序，要使工件達(dá)到尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度的要求，加工余量應(yīng)適當(dāng)。一般在0.005～0.05mm范圍內(nèi)較為適宜。 拋光可以是機械拋光，也可以是手工拋光。1. 拋光工具1)手工拋光工具(1)平面用拋光器。(2)球面用拋光器。(3)自由曲面用拋光器。2)電動拋光機的應(yīng)用3)新型拋光磨削頭2. 拋光工藝圖5.5平面用拋光器圖5.6球面用拋光器圖5.7自由曲面用拋光器5.3超聲波拋光

近年來隨著新工藝的發(fā)展，超聲波拋光由于拋光效率高，能適用于各種材料，以及狹縫、深槽、異形型腔等特點，在模具拋光中得到重視。超聲波拋光是超聲波加工的一種特殊應(yīng)用，它對工件只進(jìn)行微量尺寸加工，加工后提高的是表面精度。超聲波拋光不但可減小工件表面粗糙度，甚至可得到近似鏡面的光亮度。5.3.1超聲波拋光的基本原理及設(shè)備5.3.2超聲波拋光工藝及特點5.3.3超聲波拋光效率5.3.1超聲波拋光的基本原理及設(shè)備1. 超聲波拋光的基本原理2. 超聲波拋光機1)超聲發(fā)生器2)換能器3)變幅桿3.拋光工具圖5.8超聲波拋光原理示意圖1—超聲發(fā)生器；2—換能器；3—變幅桿；4—拋光工具；5—磨料懸浮液；6—工件圖5.9變幅桿圖5.10手持式工具桿1—軟軸；2—換能器；3—變幅桿；4—拋光工件5.3.2超聲波拋光工藝及特點1. 超聲波拋光工藝1)超聲波拋光的表面質(zhì)量及其影響因素2)磨料及工作液的選用3)拋光速度、拋光余量與拋光精度4)超聲波拋光的注意事項2. 超聲波拋光的特點表5.7磨料粒度與表面粗糙度

5.3.3超聲波拋光效率 超聲波拋光效率的高低一般用超聲波拋光速度來表示。拋光速度是指單位面積所用的拋光時間，單位為min/cm2。影響超聲波拋光速度的主要因素有：工具振動頻率、振幅、拋光工具和工件間的靜壓力、磨料的種類和粒度、磨料懸浮液的濃度、拋光工具與工件材料、工件拋光面積及原始表面粗糙度等。一般表面粗糙度Ra從5μm減少到0.04μm，其拋光速度為10～15min/cm2。5.4電解修磨拋光 模具零件經(jīng)電火花加工后表面會產(chǎn)生一層硬化層，硬化層硬度一般為600～1300HV(600HV相當(dāng)于洛氏硬度55HRC)。用目前的手工精修方法(銼刀、油石、砂紙等)則效率低，影響了模具的制造周期。電加工表面在精修前，應(yīng)去除硬化層，或采用一種軟化的方法，以大大減少鉗工的修整工作量和縮短模具的制造周期。此類方法包括化學(xué)拋光、電解拋光、電解修磨拋光、液體拋光等?；瘜W(xué)拋光、電解拋光由于采用無機酸作電解液，因此對環(huán)境有一定污染，目前較少采用?，F(xiàn)在較為廣泛采用的是電解修磨拋光。5.4.1電解修磨拋光的原理及特點5.4.2電解修磨拋光的設(shè)備5.4.3電解液5.4.4電解修磨拋光的工藝過程5.4.1電解修磨拋光的原理及特點1. 電解修磨拋光的原理2. 電解修磨拋光的特點圖5.12電解修磨拋光原理圖1—修磨工具(陰極)；2—電解液管；3—磨粒；4—電解液；5—工件(陽極)；6—電源圖5.13用一般修磨工具難以精飾的部位5.4.2電解修磨拋光的設(shè)備 電解修磨拋光的設(shè)備由三部分組成，如圖5.14所示。1. 工作液循環(huán)系統(tǒng)2. 加工電源3. 修磨工具1—閥門；2—手柄；3—磨頭；4—電源；5—電阻；6—工作槽；7—磁;8—工件；9—電解液箱；10—回液管；11—電解液；12—泵表5.8常用修磨工具的形狀及尺寸/mm

5.4.3電解液 電解液選用每升水中溶入150g硝酸鈉(NaNO3)、50g氯酸鈉(NaClO3)。此電解液無毒，在加工過程中產(chǎn)生少量的氨氣。因硝酸鈉是強氧化劑，容易燃燒，使用時應(yīng)注意勿使它與有機物混合或受強烈振動。5.4.4電解修磨拋光的工藝過程1. 模具加工要求2. 脫脂 用有機溶劑或在下列溶液中脫脂。