探索模具制造中模具表面精加工技術(shù)

魏曉麗

摘 ? 要：模具是用來制作成型物品的重要工具，模具表面的光滑度決定了成型物品是否容易從模具中取出，直接影響成型物品的質(zhì)量，所以模具表面的精加工技術(shù)非常重要。從目前國內(nèi)模具精加工技術(shù)來看，仍以傳統(tǒng)的手工研磨為主，存在著效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點，制約了模具制造業(yè)的發(fā)展，而非傳統(tǒng)的精加工技術(shù)還沒有普及起來?；诖耍疚耐ㄟ^分析傳統(tǒng)精加工技術(shù)和非傳統(tǒng)精加工技術(shù)的特點并論述二者的優(yōu)缺點，以期進一步提高模具制造加工效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：模具制造 ?傳統(tǒng)精加工技術(shù) ?非傳統(tǒng)精加工技術(shù)

中圖分類號：TG76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（a）-0064-02

模具表面的精加工一直是模具加工中未能有效解決的一個難題，這個難題也導致了工人在精加工時工作強度加大，成為模具加工的瓶頸。傳統(tǒng)精加工技術(shù)主要是以工人們手工打磨拋光和近年發(fā)展起來的機械精加工為主。非傳統(tǒng)精加工主要包括超聲波加工、化學拋光、電化學和電化學機械光整加工、磁流變拋光技術(shù)、噴丸強化技術(shù)、激光拋光技術(shù)、電火花拋光技術(shù)等。下面我們就一些主要的精加工技術(shù)進行介紹。

1 ?傳統(tǒng)精加工技術(shù)

1.1 手工研磨拋光技術(shù)

手工研磨拋光是傳統(tǒng)模具精加工所采用的主要手段，也是現(xiàn)在仍然廣泛使用的方法之一。該方法不需要特殊的設(shè)備，操作簡便，但是對于加工者的加工經(jīng)驗要求非常高，而且在加工中使得工人的勞動強度很大，對于工人的體能有較高要求。既然是人工操作依靠經(jīng)驗，手工研磨拋光技術(shù)就存在著質(zhì)量不穩(wěn)定的特點，比較容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，并且該方法效率底下，加工周期長（約占整個模具加工周期的1/3），工人們的工作環(huán)境也非常惡劣。這些原因制約了我國模具加工向更高層次的發(fā)展。

1.2 數(shù)字式模具拋光機技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的進步，不斷有新型的機器應(yīng)用在模具拋光上面，數(shù)字式模具拋光機就是其中的一種，這種機器結(jié)合了數(shù)字化的自動控制，電子顯示的參數(shù)設(shè)置，可以根據(jù)實際情況的變化來進行參數(shù)的調(diào)整和設(shè)置，可以實現(xiàn)自動或半自動拋光。這種機器的操作不是特別復雜，使得在對模具進行拋光操作時可以不用對工人的經(jīng)驗有過高的要求。模具拋光機拋光的原理是靠拋光機對模具表面進行切削去掉模具表面凸出的部分從而得到平滑模具表面的拋光方法。通過模具拋光機拋光可使得拋光效率提高一倍，同時拋光的質(zhì)量比較穩(wěn)定，并且精度較高，可以適用于各種模具材料，比如鑄鋼、鍛鋼、鋁合金等材料。

2 ?非傳統(tǒng)精加工技術(shù)及特點

2.1 超聲波拋光技術(shù)

超聲波模具拋光機是采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速震動研磨的原理進行拋光。這種拋光的主要優(yōu)點就是可以完成一般拋光工具難以深入的曲折位置進行拋光，而且還不會影響模具的精度。這種方法比較好的解決了用戶過去因為模具有窄槽、邊角等復雜位置而難以達到拋光要求這一難題。并且縮短了拋光時間，提高了拋光效率。這種拋光是用超聲波和專用的電脈沖同時作用于模具表面，從而達到快速降低模具表面粗糙度的目的，對各種經(jīng)過特殊加工后的模具的粗硬表面效果明顯。采用這種工具可快速對模具表面進行整形拋光，并且不受模具形狀和材料的限制，從而達到快速降低模具表面粗糙度的目的，對各種經(jīng)過特殊加工后的模具的粗硬表面效果明顯。

2.2 電化學和電化學機械光整加工技術(shù)

電化學復合光整加工主要靠的是金屬模具的電化學陽極溶解原理來加工，利用磨具（磨料）的機械作用刮除工件表面鈍化膜。作用力極小。我們將模具放入電解液中通電來進行陽極溶解的操作，可以防止在加工過程中導致的模具形變，對磨具的磨損很小，可以長期使用，并且不產(chǎn)生毛刺。利用電化學加工方式加工，大大提高了模具研磨的質(zhì)量，改善了模具表面的粗糙度。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，采用電化學加工方式加工的模具的表面平滑度是普通工藝加工的5倍，該技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于模具的表面加工。

2.3 噴丸強化技術(shù)

噴丸強化技術(shù)就是用大量高速運動的硬丸珠來擊打模具的表面，使模具的表面形成一個個小的凹陷，形成凹陷后金屬表層會產(chǎn)生拉伸，而壓縮的晶粒試圖將表面恢復到原來形狀，晶粒向外的力和拉伸的力相互作用最終形成均勻的殘余壓應(yīng)力層，使模具表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力。通過噴丸可以明顯改變模具表面的應(yīng)力狀態(tài)。在殘余壓應(yīng)力層的保護下模具的疲勞極限、抗沖擊磨損甚至是抗腐蝕性能都達到了極大程度的改善，從而起到了保護模具的作用，延長了模具的安全使用壽命。同時噴丸強化的操作方法簡單易行，并且不會消耗過多的能源，適用于以疲勞失效形式為主的模具。

2.4 磁流變拋光技術(shù)

磁流變拋光技術(shù)是利用磁流變拋光液在磁場中流變性進行拋光的一種超精密加工方法。磁流變液主要由磁性顆粒、載液和表長面活性劑組成。具有磁特性、流變性和穩(wěn)定性等特點。在無外加磁場時，磁性微粒無規(guī)則分布，磁流變液為可流動液體狀態(tài);而在外加磁場作用下，磁性微粒呈鏈狀分布，其流變特性急劇轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì);撤除磁場后，又會立刻恢復原液體性質(zhì)。當磁流變拋光液在梯度磁場中發(fā)生流變時，磁流變拋光液在固態(tài)和液態(tài)之間進行形態(tài)的轉(zhuǎn)變，此時磁流變拋光液與工件之間快速的相對運動，在模具表面快速進行剪切，從而使工件表面的毛刺或凸起等材料被去除。磁流變拋光技術(shù)是介于接觸式拋光與非接觸式拋光的一種拋光方法，與傳統(tǒng)拋光方法相比，具有拋光精度高，無刀具磨損、堵塞現(xiàn)象，去除率高且不易引出模具表面損傷等優(yōu)點，是電磁理論、流體力學等多種技術(shù)形成的綜合技術(shù)。

2.5 激光拋光技術(shù)

激光拋光技術(shù)在現(xiàn)代激光技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。根據(jù)激光與材料的相關(guān)特性可以把激光拋光技術(shù)分為兩種：熱拋光技術(shù)和冷拋光技術(shù)。其中，熱拋光技術(shù)就是通過激光與模具表面接觸產(chǎn)生大量的熱量進而將模具表面需要去除的材料通過熔化或者蒸發(fā)等方式去掉。因此對模具材料的導熱性有一定的要求。但是熱拋光的方法分容易引發(fā)材料內(nèi)部的裂紋，因此該種方法拋光的效果不是很好。而冷拋光則是利用模具材料吸收了光子之后會使表層材料的化學鍵被打斷或者是晶格結(jié)構(gòu)被破壞，從而去除多余的材料實現(xiàn)模具表面的拋光。此時激光與材料之間產(chǎn)生的熱量可以忽略不計，因此不易產(chǎn)生裂紋，也不影響周圍材料且容易控制材料的去除量的冷拋光技術(shù)非常合適。但是激光拋光技術(shù)作為一種新技術(shù)，目前還是處于發(fā)展階段，雖然有很多優(yōu)點，但是也存在著許多問題，比如設(shè)備成本較高，拋光費用比較貴，而且拋光過程需要精密的控制對操作人員技術(shù)要求較高等。這些問題在一定程度上也制約了該技術(shù)的發(fā)展，但是隨著科技的進步我相信這些問題都會逐步得到解決。

3 ?結(jié)語

總之，隨著科技發(fā)展飛速，很多國家都在進行模具制造業(yè)的改革，比如日本就已經(jīng)研制出了數(shù)控研磨機，數(shù)控研磨機把模具進行三維曲面的自動化研磨拋光。在這種趨勢下，大部分模具向精密化和大型化方向發(fā)展，模具的加工工藝也在不斷得到提升，以后會有更多更先進的機器研發(fā)出來并投入使用，從而提升模具表面精加工技術(shù)。

參考文獻

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