模具設(shè)計基礎(chǔ)知識：關(guān)于模具的拋光知識你知道多少
關(guān)于模具的拋光知識你知道多少
??在工業(yè)產(chǎn)品向多樣化、高檔化發(fā)展的過程中，如何提高直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的模具質(zhì)量是一項重要的任務(wù)。在模具制造過程中，形狀加工后的平滑加工與鏡面加工稱為零件表面研磨與拋光加工，它是提高模具質(zhì)量的重要工序。掌握合理的拋光方法，可提高模具質(zhì)量和使用壽命，進而提高產(chǎn)品質(zhì)量。
??1.常用的拋光方法及工作原理
??1.1機械拋光
??機械拋光是靠切削或使材料表面發(fā)生塑性變形而去掉工件表面凸出部得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉(zhuǎn)運動。利用該技術(shù)可達到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中表面粗糙度最好的。光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。機械拋光是模具拋光的主要方法。
??1.2化學(xué)拋光
??化學(xué)拋光是材料在化學(xué)介質(zhì)中讓表面微觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解，從而得到平滑面。該方法可以拋光形狀復(fù)雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高?；瘜W(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為Ra10μm。
??1.3電解拋光
??電解拋光基本原理與化學(xué)拋光相同，即靠選擇性溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。與化學(xué)拋光相比，它可消除陰極反應(yīng)的影響，效果較好。
??1.4超聲波拋光
??超聲拋光是利用工具斷面作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀力小，不會引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。
??1.5流體拋光
??流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓驅(qū)動，介質(zhì)主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質(zhì))并摻入磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。
??1.6磁研磨拋光
??磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質(zhì)量好，加工條件容易控制。采用合適的磨料，加工的表面粗糙度可達到Ra0.1μm。
??1.7電火花超聲復(fù)合拋光
??為了提高表面粗糙度Ra為1.6μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源進行復(fù)合拋光，由超聲振動和電脈沖的腐蝕同時作用于工件表面，迅速降低其表面粗糙度，這對經(jīng)車、銑、電火花及線切割等工藝加工后的模具粗糙表面拋光效果明顯，十分有效。
??2.模具拋光常用的工具及規(guī)格類別
??模具拋光常用的工具有：砂紙,油石,絨氈輪,研磨膏,合金銼刀,鉆石磨針,竹片,纖維油石,圓轉(zhuǎn)動打磨機。
??砂紙:150#,180#,320#,400#,600#,800#,1000#,1200#，1500#;
??油石:120#,220#,400#,600#;
??絨氈輪:圓柱形,圓椎形,方形尖嘴;
??研磨膏：1#(白色)3#(黃色)6#(橙色)9#(綠色)15#(藍色)25#(褐色)35#(紅色)60#(紫色);
??銼刀:方,圓,扁,三角及其他形狀;
??鉆石磨針：一般為3/32柄或1/8柄,有圓波形,圓柱形,長直柱形,長圓椎形;
??竹片:各式形狀適合操作者及模具形狀而造,作用是壓著砂紙,在工件上研磨,達到所要求的表面粗糙度;
??纖維油石：200#(黑色)400#(藍色)600#(白色)800#(紅色)。
??3.拋光的工藝過程
??3.1粗拋
??精銑、電火花加工、磨削等工藝后的表面可以選擇轉(zhuǎn)速在35000～40000r/min的旋轉(zhuǎn)表面拋光機進行拋光。然后是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1000#。
??3.2半精拋
??半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數(shù)依次為：400#→600#→800#→1000#→1200#→1500#。實際上#1500砂紙只用適于淬硬的模具鋼(52HRC以上)，而不適用于預(yù)硬鋼，因為這樣可能會導(dǎo)致預(yù)硬鋼件表面損傷，無法達到預(yù)期拋光效果。
??3.3精拋
??精拋主要使用鉆石研磨膏。若用拋光布輪混合鉆石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常的研磨順序是9μm(1800#)→6μm(3000#)→3μm(8000#)。9μm的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來去除1200#和1500#號砂紙留下的發(fā)狀磨痕。接著用粘氈和鉆石研磨膏進行拋光，順序為1μm(14000#)→1/2μm(60000#)→1/4μm(100000#)。
??4.拋光的工作環(huán)境
??拋光過程應(yīng)分開在兩個工作地點完成，即粗磨加工地點和精拋加工地點分開，而且要注意清洗干凈上一道工序殘留在工件表面的砂粒。
??一般從用油石到1200#砂紙完成后粗拋光后，工件需轉(zhuǎn)到無塵間進行拋光，確?？諝庵袩o灰塵微粒粘在模具表面。精度要求在1μm以上(包括1μm)的拋光工藝在清潔的拋光室內(nèi)即可進行。若進行更加精密的拋光則必需在絕對潔凈的空間，因為灰塵、煙霧，頭皮屑和口水沫都有可能報廢高精密拋光表面。
??拋光工藝完成后工件表面要做好防塵保護工作。當(dāng)拋光過程停止時，應(yīng)仔細去除所有研磨劑和潤滑劑，保證工件表面潔凈，隨后應(yīng)在工件表面噴淋一層模具防銹涂層。
??5.影響表面拋光性的因素
??5.1工件表面狀況
??材料在機械加工過程中，表層會因熱量、內(nèi)應(yīng)力或其他因素而損壞，切削參數(shù)不當(dāng)會影響拋光效果。
??電火花加工后的表面比機械加工或熱處理后的表面更難研磨，因此電火花加工結(jié)束前應(yīng)采用電火花精修整，否則表面會形成硬化薄層。如電火花精修規(guī)準選擇不當(dāng)，熱影響層的深度最大可達0.4mm。硬化薄層的硬度比基體硬度高，必須去除。因此最好增加一道粗磨加工，為拋光加工提供一個良好基礎(chǔ)。
??5.2鋼材的品質(zhì)
??優(yōu)質(zhì)的鋼材是獲得良好拋光質(zhì)量的前提條件，鋼材中的各種夾雜物和氣孔都會影響拋光效果。要達到良好的拋光效果，工件必須在開始機械加工時要注明拋光的表面粗糙度，當(dāng)一件工件確定需要鏡面拋光時，必須要選拋光性能好的鋼材并且都經(jīng)過熱處理否則達不到預(yù)期的效果。
??5.3熱處理工藝
??如果熱處理不當(dāng)，鋼材表面硬度不均或特性上有差異，會給拋光造成困難。
??5.4拋光的技術(shù)
??由于拋光主要是靠人工完成，所以人的技能目前還是影響拋光質(zhì)量的主要原因。
??一般認為拋光技術(shù)影響表面粗糙度，其實好的拋光技術(shù)還要配合優(yōu)質(zhì)的鋼材以及正確的熱處理工藝，才能得到滿意的拋光效果;反之，拋光技術(shù)不好，就算鋼材再好也做不到鏡面效果。
??6.不同類型拋光應(yīng)注意的事項
??6.1模具砂紙打磨和油石研磨應(yīng)注意的事項
??(1)對于硬度較高的模具表面只能用清潔和軟的油石打磨工具。
??(2)在打磨中轉(zhuǎn)換砂號級別時，工件和操作者的雙手必須清洗干凈，避免將粗砂粒帶到下一級較細的打磨操作中。
??(3)在進行每一道打磨工序時，砂紙應(yīng)從不同的45°方向去打磨，直至消除上一級的砂紋，當(dāng)上一級的砂紋清除后，必須再延長25%的打磨時間，然后才可轉(zhuǎn)換下一道更細的砂號。
??(4)打磨時變換不同的方向可避免工件產(chǎn)生波浪等高低不平。
??6.2鉆石研磨拋光應(yīng)注意的事項
??鉆石研磨拋光必須盡量在較輕的壓力下進行，特別是拋光預(yù)硬鋼件和用細研磨膏拋光時。在用8000#研磨膏拋光時，常用載荷為100～200g/cm2，但要保持此載荷的精準度很難做到。為了方便做到這一點，可以在木條上做一個薄且窄的手柄，或者在竹條上切去一部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控制拋光壓力，以確保模具表面壓力不會過高。當(dāng)使用鉆石研磨拋光時，不僅工作表面要求潔凈，工作者的雙手也必須十分清潔。
??6.3塑料模拋光應(yīng)注意的事項
??塑料模具的拋光與其他行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴格說，塑料模具的拋光應(yīng)該稱為鏡面加工。它不僅對拋光本身有很高的要求并且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標準。鏡面拋光的標準分為4級：A0=Ra0.008μm，A1=Ra0.016μm，A3=Ra0.032μm，A4=Ra0.063μm，由于電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精確度，而化學(xué)拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質(zhì)量又達不到要求，所以精密模具的鏡面加工還是以機械拋光為主。拋光中注意事項如下：
??(1)當(dāng)一新模腔開始加工時，應(yīng)先檢查工件表面，用煤油清洗干凈表面，使油石面不會粘上污物導(dǎo)致失去切削的功能。
??(2)研粗紋時要按先難后易的順序進行，特別一些難研的死角，較深底部要先研，最后是側(cè)面和大平面。
??(3)部分工件可能有多件組拼在一起研光，要先分別研單個工件的粗紋或火花紋，后將所有工件拼齊研至平滑。
??(4)大平面或側(cè)平面的工件，用油石研去粗紋后再用平直的鋼片做透光檢測，檢查是否有不平或倒扣的不良情況出現(xiàn)，如有倒扣則會導(dǎo)致制件脫模困難或制件拉傷。
??(5)為防止模具工件研出倒扣或有一些貼合面需保護的情況，可用鋸片粘貼或用砂紙貼在邊上，這樣可得到理想的保護效果。
??(6)研模具平面用前后拉動，拖動油石的柄盡量放平，不要超出25°，因斜度太大，力由上向下沖，易導(dǎo)致研出很多粗紋在工件上。
??(7)如果工件的平面用銅片或竹片壓著砂紙拋光，砂紙不應(yīng)大過工具面積，否則會研到不應(yīng)研的地方。
??(8)盡量不要用打磨機修分模面，因砂輪頭修整的分模面比較粗糙以及有波浪高低不平，如必要用時，必須將砂輪頭粘修至同心度平衡。
??(9)研磨的工具形狀應(yīng)跟模具的表面形狀接近一致，這樣才能確保工件不被研變形。
??7.如何解決拋光中出現(xiàn)的常見問題
??7.1拋光過度
??在日常拋光過程中遇到的最大問題就是“拋光過度”，就是指拋光的時間越長，模具表面的質(zhì)量就越差。發(fā)生拋光過度有二種現(xiàn)象：即是“橘皮”和“點蝕”。拋光過度多發(fā)生于機械拋光。
??7.2工件出現(xiàn)“橘皮”的原因
??不規(guī)則粗糙的表面被稱為“橘皮”，產(chǎn)生“橘皮”有許多的原因，最常見的原因是由于模具表面過熱或滲碳過度而引起，拋光壓力過大及拋光時間過長是產(chǎn)生“橘皮”的主要原因。比如：拋光輪拋光，拋光輪產(chǎn)生的熱量會很容易造成“橘皮”。較硬的鋼材能承受的拋光壓力會大一些，相對較軟的鋼材容易發(fā)生拋光過度，研究證明產(chǎn)生拋光過度的時間會因鋼材的硬度不同而有所不同。
??7.3消除工件“橘皮”的措施
??當(dāng)發(fā)現(xiàn)表面質(zhì)量拋得不好時，許多人就會增加拋光的壓力和延長拋光的時間，這種作法往往會使表面的質(zhì)量變得更差?？刹捎靡韵碌姆椒ㄈパa救：
??(1)把有缺陷的表面去除，研磨的粒度比先前使用砂號略粗一級，然后進行研磨，拋光的力度要比先前的低一些。
??(2)以低于回火溫度25℃的溫度進行應(yīng)力消除，在拋光前使用最細的砂號進行研磨，直到達到滿意的效果，最后以較輕的力度進行拋光。
??7.4工件表面“點蝕”形成的原因
??由于在鋼材中有些非金屬的雜質(zhì)，通常是硬而脆的氧化物，在拋光過程中從鋼材表面被拉出，形成微坑或點蝕，產(chǎn)生“點蝕”的主要因素有以下幾點：
??(1)拋光的壓力過大，拋光時間過長。
??(2)鋼材的純凈度不夠，硬性雜質(zhì)的含量高。
??(3)模具表面生銹。
??(4)黑皮料未清除。
??7.5消除工件點蝕的措施
??(1)小心地將表面重新研磨，砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一級，采用軟質(zhì)及削銳的油石進行最后步驟的研磨才再進行拋光程序。
??(2)當(dāng)砂粒尺寸小于1mm應(yīng)避免采用最軟的拋光工具。
??(3)盡可能采用最短的拋光時間和最小的拋光力度。
??8.結(jié)束語
??模具制造過程中型腔的拋光是非常重要的一道工序，它關(guān)系到模具的質(zhì)量和壽命，也決定制品質(zhì)量的好壞。掌握拋光的工作原理和工藝過程，選擇合理的拋光方法，可以提高模具質(zhì)量和壽命，進而提高制品的質(zhì)量。
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