常用塑料成型模具拋光方法淺析

劉曉飛

【摘 要】塑料制品在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國(guó)防以及其他行業(yè)都得到了廣泛的的使用，有一些行業(yè)對(duì)塑料模具的表面有非常嚴(yán)格的要求，那么就需要模具在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行拋光處理。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械拋光；化學(xué)拋光；電解拋光；超聲波拋光

塑料成型工業(yè)自1872年開始到現(xiàn)在已度過仿制、擴(kuò)展和變革的時(shí)期。塑料最初品種不多、對(duì)它們的本質(zhì)理解不足，在塑料制品生產(chǎn)技術(shù)上，只能從塑料與某些材料如橡膠、木材、金屬和陶瓷等制品的生產(chǎn)有若干相似之處而進(jìn)行仿制。此后在本世紀(jì)的20年代，塑料品種漸多，在生產(chǎn)技術(shù)和方法上都有顯著的改進(jìn)。50年代以來，由于各項(xiàng)尖端科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)等發(fā)展的需要，對(duì)制品數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸和準(zhǔn)確程度上也提出了更高的要求。通過對(duì)新型塑料和制品生產(chǎn)上進(jìn)行創(chuàng)新變革。至今，塑料制品的數(shù)量和應(yīng)用種類都有了顯著的增長(zhǎng)，如日化用品和飲料包裝容器等，外觀的需要往往要求塑料模具型腔的表面達(dá)到鏡面拋光的程度。而生產(chǎn)光學(xué)鏡片、鐳射唱片等模具對(duì)表面粗糙度要求極高，因而對(duì)拋光性的要求也極高。在塑料模具加工中所說的拋光與其他行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴(yán)格來說，模具的拋光應(yīng)該稱為鏡面加工。拋光不僅增加工件的美觀，而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性，還可以使模具擁有其它優(yōu)點(diǎn)，如使塑料制品易于脫模，減少生產(chǎn)注塑周期等。因而拋光在塑料模具制作過程中是很重要的一道工序。

拋光在模具制作過程中是很重要的一道工序，隨著塑料制品的日益廣泛應(yīng)用，對(duì)塑料制品的外觀品質(zhì)要求也越來越高，所以塑料模具型腔的表面拋光質(zhì)量也要相應(yīng)提高，特別是鏡面和高光高亮表面的模具對(duì)模具表面粗糙度要求更高，因而對(duì)拋光的要求也更高。拋光不僅增加工件的美觀，而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性，還可以方便于后續(xù)的注塑加工，如使塑料制品易于脫模，減少生產(chǎn)注塑周期等。

模具拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而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，特殊零件如回轉(zhuǎn)體表面，可使用轉(zhuǎn)臺(tái)等輔助工具，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(yùn)動(dòng)。利用該技術(shù)可以達(dá)到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中最高的，光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。

目前常用的拋光方法有以下幾種：

1.機(jī)械拋光

機(jī)械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而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，特殊零件如回轉(zhuǎn)體表面，可使用轉(zhuǎn)臺(tái)等輔助工具，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(yùn)動(dòng)。利用該技術(shù)可以達(dá)到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中最高的。光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。

2.化學(xué)拋光

化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中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。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是不需復(fù)雜設(shè)備，可以拋光形狀復(fù)雜的工件，可以同時(shí)拋光很多工件，效率高?；瘜W(xué)拋光的核心問題是拋光液的配制?；瘜W(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為數(shù)10μm。

3.電解拋光

電解拋光基本原理與化學(xué)拋光相同，即靠選擇性的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，可以消除陰極反應(yīng)的影響，效果較好。電化學(xué)拋光過程分為兩步：

（1）宏觀整平：溶解產(chǎn)物向電解液中擴(kuò)散，材料表面幾何粗糙下降，Ra>1μm。

（2）微光平整：陽(yáng)極極化，表面光亮度提高，Ra<1μm。

4.超聲波拋光

將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場(chǎng)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(huì)引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學(xué)或電化學(xué)方法結(jié)合。在溶液腐蝕、電解的基礎(chǔ)上，再施加超聲波振動(dòng)攪拌溶液，使工件表面溶解產(chǎn)物脫離，表面附近的腐蝕或電解質(zhì)均勻；超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過程，利于表面光亮化。

5.流體拋光

流體拋光是依靠高速流動(dòng)的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達(dá)到拋光的目的。常用方法有：磨料噴射加工、液體噴射加工、流體動(dòng)力研磨等。流體動(dòng)力研磨是由液壓驅(qū)動(dòng)，使攜帶磨粒的液體介質(zhì)高速往復(fù)流過工件表面。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)）并摻上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

6.磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場(chǎng)作用下形成磨料刷，對(duì)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，工作條件好。采用合適的磨料，表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.1μm。

由于機(jī)械拋光主要還是靠人工完成，所以拋光技術(shù)目前還是影響拋光質(zhì)量的主要原因。除此之外，還與模具材料、拋光前的表面狀況、熱處理工藝等有關(guān)。優(yōu)質(zhì)的鋼材是獲得良好拋光質(zhì)量的前提條件，如果鋼材表面硬度不均或特性上有差異，往往會(huì)產(chǎn)生拋光困難。鋼材中的各種夾雜物和氣孔都不利于拋光。

硬度增高使研磨的困難增大，但拋光后的粗糙度減小。由于硬度的增高，要達(dá)到較低的粗糙度所需的拋光時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)。同時(shí)硬度增高，拋光過度的可能性相應(yīng)減少。

鋼材在切削機(jī)械加工的破碎過程中，表層會(huì)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(huì)影響拋光效果。電火花加工后的表面比普通機(jī)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)采用精規(guī)準(zhǔn)電火花修整，否則表面會(huì)形成硬化薄層。如果電火花精修規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng)，熱影響層的深度最大可達(dá)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，徹底清除損壞表面層，構(gòu)成一片平均粗糙的金屬面，為拋光加工提供一個(gè)良好基礎(chǔ)。

模具的拋光（鏡面加工）在模具的制造中起著越來越重要的作用。拋光的方法有很多種，但精密模具的拋光還是以機(jī)械拋光為主。要想獲得高質(zhì)量的拋光效果，必須要備有高質(zhì)量的拋光工具，選擇正確的拋光程序。同時(shí)還必須要注意工件的材質(zhì)、形狀、硬度以及表面質(zhì)量。

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