模具成形表面的光整加工.ppt

1,模具成形表面的光整加工,手工拋光、電化學(xué)拋光、超聲波拋光、擠壓研磨,教學(xué)目的：熟悉各種拋光方法的特點(diǎn)和工藝過(guò)程，掌 握各種拋光方法的適用范圍。,知識(shí)點(diǎn)：光整加工的目的、各種拋光方法的特點(diǎn)及 用途。,什么是光整加工？,以降低零件表面粗糙度，提高表面形狀精度和增加表面光澤為主要目的的研磨和拋光加工，統(tǒng)稱為光整加工。,2,一、概述,1、研磨的機(jī)理： 研磨是使用研具、磨料對(duì)被加工表面進(jìn)行微量加工的精密加工方法。 將研具表面嵌入磨料或敷涂磨料并添加潤(rùn)滑劑，在一定的壓力作用下，使研具與工件接觸并做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)磨料的切削、擠壓作用，去除表面凸起，使加工表面表面精度和光潔度提高。,光整加工主要用于模具的成形表面，可提高模具壽命和精度，保證制品順利成形。,3,研具硬度低時(shí)，磨粒嵌入研具，靠磨粒在工件表面上的滑移進(jìn)行切削；研具硬度低時(shí)，磨粒在研具和工件間滾動(dòng)，靠滾動(dòng)來(lái)切削。在研磨脆性材料時(shí)，磨粒在壓力作用下，使加工面產(chǎn)生裂紋，隨著磨粒的運(yùn)動(dòng)，裂紋不斷地?cái)U(kuò)大、交錯(cuò)，以致形成碎片，成為切屑脫離工件。,4,在濕研磨時(shí)，所用的研磨劑內(nèi)除了有磨粒外，還常加有油酸、硬脂酸等酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)使工件表面產(chǎn)生一層很軟的氧化物薄膜，凸點(diǎn)處的薄膜很容易被磨粒去除，露出的新鮮表面很快地繼續(xù)氧化，繼續(xù)被去掉，如此循環(huán)，加速了去除的過(guò)程。 除此之外，研磨時(shí)在接觸點(diǎn)處的局部高溫高壓，也有可能產(chǎn)生局部擠壓作用，使高點(diǎn)處的金屬流入低點(diǎn)，降低了工件表面粗糙度。,5,2、研磨的特點(diǎn) 1）尺寸精度高。（可達(dá)0.025m） 2）形狀精度高。 （圓柱度可達(dá)0.1m） 3）表面粗糙度小。 （可達(dá)Ra0.1m） 4）表面耐磨性提高。（使有效接觸面積增大） 5）耐用疲勞強(qiáng)度提高。（可避免應(yīng)力集中） 6）不能提高位置精度。 7）多為手工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。,6,3、拋光的機(jī)理 拋光所用研具較軟（常用布和羊毛氈），磨料是很細(xì)的軟磨料，是一種比研磨更微磨削的精密加工。,拋光主要是利用化學(xué)和物理作用進(jìn)行加工的，加工過(guò)程中材料存在熱塑性流動(dòng)。,拋光是在研磨加工之后，進(jìn)一步降低表面粗糙度的最終加工。,4、研磨拋光的用途,(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(dòng)阻力。 (3) 使塑件易于脫模。,7,(4) 提高模具接合面精度，防止樹(shù)脂滲漏。提高模具尺寸精度及形狀精度，相對(duì)地也提高了塑料制品的精度。,(5)對(duì)產(chǎn)生反應(yīng)性氣體的塑料進(jìn)行注射成型時(shí)，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)沾粘和提高成型性能，并使模具工作零件型面與工件之間的摩擦和潤(rùn)滑狀態(tài)良好。,(7) 去除電加工時(shí)所形成的熔融再凝固層和微裂紋，以防止在生產(chǎn)過(guò)程中此層脫落而影響模具精度和使用壽命。,(8) 消除模具成形表面的加工痕跡和缺陷，提高工作零件的疲勞強(qiáng)度。同時(shí)還可防止產(chǎn)生銹蝕。,8,5、研磨拋光的分類,1）手工研磨拋光。,2）擠壓研磨拋光,(3) 電化學(xué)研磨拋光,按拋光劑使用條件分：濕研、干研、半干研。,(4) 超聲波研磨拋光,濕研： 用磨料和研磨液研磨，效率高，精度不高， 用于粗研和半精研。,干研： 用嵌在研具的磨料研磨，精度高，效率低， 用于精研。,半干研： 用磨料膏研磨，效率高，精度高，粗、精 研均可。,9,濕研磨常用油石和機(jī)油，干研磨用砂紙或砂帶,10,二、手工研磨拋光,1、研磨拋光膏 由磨料和研磨拋光液組成的糊狀物。分硬磨料和軟磨料兩類研磨拋光膏。,常用的研磨拋光液是10#機(jī)油。,硬磨料有：氧化鋁、碳化硅、碳化硼和金剛石,軟磨料有：氧化鐵、氧化鉻,2、研磨工具,1）研具材料：有低碳鋼、灰鑄鐵、黃銅和紫銅、硬木、竹片、塑料、皮革、毛氈等。,11,研具硬度應(yīng)比工件硬度低。低碳鋼用于研磨小孔，灰鑄鐵用于精研磨淬火鋼、硬質(zhì)合金和鑄鐵；黃銅和紫銅用于粗研磨；硬木、竹片、塑料、皮革等用于窄縫、深槽及不規(guī)則形狀的精研磨。,2、油石：普通油石由磨料和粘結(jié)劑壓制燒結(jié)而成，用 于粗研磨。低發(fā)泡氨基甲酸脂油石，用于精研磨。,3、研磨平板：開(kāi)槽的鑄鐵平板，用于研磨平面或端面。,4、外圓研磨環(huán)：對(duì)外圓進(jìn)行研磨的工具。,5、內(nèi)圓研磨芯棒：對(duì)內(nèi)圓進(jìn)行研磨的工具。,6、研磨電動(dòng)工具：有往復(fù)式、直桿旋轉(zhuǎn)式和彎頭旋轉(zhuǎn) 式。,12,手持往復(fù)式研拋工具 研拋頭一端與軟軸連接，另一端可安裝研具或銼刀、油石等。研拋頭在軟軸傳動(dòng)下可作頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最大行程為20mm，往復(fù)頻率最高可達(dá)5000次/min。這種研拋頭應(yīng)用的研具主要以圓形或方形銅環(huán)、圓形或方形塑料環(huán)配上球頭桿進(jìn)行研拋工作。卸下球頭桿可安裝金剛石銼刀、油石夾頭或砂紙夾頭。,用于狹長(zhǎng)溝槽拋光。,13,手持直身式旋轉(zhuǎn)研拋工具 研拋頭在軟軸傳動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？裳b夾212mm的特型金剛石砂輪進(jìn)行復(fù)雜曲面的修磨。裝上打光球用的軸套，用塑料研磨套可研拋圓弧部位。裝上各種尺寸的羊毛氈拋光頭可進(jìn)行拋光工作。,手持角式旋轉(zhuǎn)研工具 研拋頭呈角式，因此便于伸入型腔。應(yīng)用的研具主要是與銅環(huán)配合使用于研光工序；與塑料環(huán)配合使用于拋光、研光工序；將尼龍纖維圓布、羊毛氈緊固于布用塑料環(huán)上用于拋光。,14,安裝在上述研拋頭上使用的磨削頭還有以下幾種。 帶軸砂輪，砂輪軸的直徑為3mm，砂輪有圓柱形、圓錐形、反圓錐形、球形等各種形狀。這類砂輪用陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)氧化鋁制作。砂輪的最大直徑范圍為3mm16mm。這種砂輪可安裝在旋轉(zhuǎn)研拋頭上使用。,15,往復(fù)運(yùn)動(dòng)銼刀用高速鋼和金剛石材料制成。模具零件硬度在40HRC以下時(shí)，可以用高速鋼材料制造的銼刀：硬度在40HRC以上時(shí)，則應(yīng)使用金剛石制成的銼刀。這種銼刀可安裝在手持往復(fù)式研拋頭上使用。 旋轉(zhuǎn)刷 在用磨料研磨時(shí)使用，其直徑范圍為5mm18mm。 毛氈夾緊器用于夾持毛氈對(duì)模具工作零件表面進(jìn)行精細(xì)拋光。,16,3、研拋步驟及注意事項(xiàng),研磨拋光一般經(jīng)過(guò)粗研磨細(xì)研磨精研磨拋光四個(gè)階段。,注意事項(xiàng)： 1）磨料由粗到細(xì)順次更換，應(yīng)將前道工序的磨痕完 全去除后更換磨料。,2）同一研具只能使用同樣粒度的磨料。,3）每次改換粒度之前，必須將工件徹底清理一遍， 以防粗磨粒帶到下工序劃傷表面。,4）每次改換粒度后，應(yīng)改變研磨方向。,5）最終研磨紋路與脫模方向一致。,17,三、電化學(xué)拋光,1、基本原理 利用陽(yáng)極電化學(xué)溶解的原理，工件接陽(yáng)極，工具電極接陰極。在工件表面凸起處，氧化膜厚度小，電阻小，電流密度大，溶解速度快。在凹洼處，氧化膜厚度大，電阻大，電流小，溶解速度慢，這種溶解速度差，使拋光后平整。,2、電化學(xué)拋光特點(diǎn) 1）拋光量很小，精度可控制在0.01mm以內(nèi)；,2）效率高，不受材料硬度的影響；,3）操作容易，設(shè)備簡(jiǎn)單；,4）不能消除原表面的“粗波紋”。,18,4、拋光方式 （1）整體電化學(xué)拋光法,3、影響電化學(xué)拋光質(zhì)量的因素,1、電解液（對(duì)質(zhì)量有決定性影響，按材料選配方）,2、電流密度（有一個(gè)合適的范圍）,3、電解液溫度（每種材料有一個(gè)最佳的溫度的范圍）,4、拋光時(shí)間（每種材料有一個(gè)最佳的拋光時(shí)間）,5、材料的組織狀態(tài)（材料愈致辭密，拋光效果愈好）,6、表面原始粗糙度（應(yīng)達(dá)到Ra2.50.8m時(shí)，才能 取得滿意效果）,19,用工具電極和型腔保持510mm的電解間隙，進(jìn)行電化學(xué)拋光。電解液應(yīng)高出工件上平面20mm。,工具電極用不銹鋼、鉛、石墨等耐蝕性好的材料制作。,整體電化學(xué)拋光設(shè)備由電源、機(jī)床和電解槽等到組成。直流電源用可控硅整流電源。工具電極上下運(yùn)動(dòng)由伺服機(jī)構(gòu)控制，工作臺(tái)臺(tái)有縱橫拖板，以調(diào)節(jié)工件和電極間的相互位置，電解槽有恒溫控制裝置。,（2）用電化學(xué)拋光機(jī)逐步化學(xué)拋光法,電化學(xué)拋光機(jī)由直流脈沖電源、電解液系統(tǒng)、直空吸引器和手持電動(dòng)拋光器組成。拋光器可安裝導(dǎo)電油石或金屬導(dǎo)電銼和毛氈導(dǎo)電輪等。,20,根據(jù)模具型腔形狀，選擇合適的導(dǎo)電油石或金屬導(dǎo)電銼，型腔中的窄縫、溝槽和角部用導(dǎo)電銼，即金剛砂異形磨頭拋光。,毛氈拋光輪涂拋光膏后可迅速擦除電化學(xué)拋光時(shí)工件表面的黑色薄膜。硬木棒涂拋光膏后可拋光型腔跟部圓角。,四、超聲波拋光,1、基本原理 利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，使磨料懸浮液對(duì)脆硬材料表面進(jìn)行拋光。,21,超聲波發(fā)生器將交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻振動(dòng)，通過(guò)變幅桿把位移振幅放大到0.050.1mm，驅(qū)動(dòng)工具端面作超聲頻振動(dòng)，迫使工作液中的懸浮磨料以很大的速度撞擊被加工表面，從工件上剝下少量材料，由于撞擊頻率高，因此，有一定的加工速度。,2、設(shè)備簡(jiǎn)介,超聲波拋光機(jī)主要由超聲波發(fā)生器、機(jī)械振動(dòng)換能器和機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)三部分組成。,1）超聲波發(fā)生器 將交流電轉(zhuǎn)換成超聲波電振蕩。,2）換能器 將超聲波電振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)。,22,換能器有壓電式和磁致伸縮效應(yīng)式兩種。,3）機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)：包括變幅桿和工具。,變幅桿將換能器的振幅擴(kuò)大。,固定磨料工具：金剛石油石、電鍍金剛石銼刀、剛 玉油石等。,游離磨料工具：用硬木和竹片作研具，用氧化鋁、 碳化硅等作磨料，用煤油作工作液。,3、拋光工藝 粗拋光采用固定磨料拋光，細(xì)拋光采用游離磨料方式拋光，精拋光采用干拋，不加工作液。,23,4、超聲波拋光特點(diǎn),1）適用于脆硬材料和非金屬材料的拋光。,2）不會(huì)引起變形和燒傷，加工精度高，表面質(zhì)量好。,3）可拋光薄壁、薄片、窄縫及剛度低的零件。,4）可拋光復(fù)雜的型孔和型腔。,5）拋光效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。,模具制造中，超聲波拋光常用來(lái)消除線切割加工的硬化層和線切割條紋。硬質(zhì)合金型腔，窄槽、深槽常用超聲波拋光。,24,五、擠壓研磨拋光,1、基本原理 擠壓研磨拋光是利用一種含磨料的半流動(dòng)狀態(tài)的粘性磨料介質(zhì)，在一定壓力下強(qiáng)迫通過(guò)被加工表面，由磨料顆粒的刮削作用去除工件表面微觀不平和毛刺的工藝方法。,2、特點(diǎn) 1）適用范圍廣，適合各種材料的復(fù)雜型面拋光。,2）拋光效果好，效率高。,3、彈性研磨拋光劑 由流體介質(zhì)、添加劑和磨料三部分均勻混合而成。,25,工件4安裝并壓緊在夾具2中，夾具與上、下磨料室相連，磨料室內(nèi)充以粘性磨料，由活塞對(duì)粘性磨料施加壓力，并作往復(fù)擠壓運(yùn)動(dòng)，使粘性磨料在一定壓力作用下反復(fù)在工件待加工表面上滑移通過(guò)，從而達(dá)到表面拋光或去毛刺的目的。,26,4、擠壓研磨的夾具 夾具是采用擠壓研磨使模具工作零件達(dá)到理想拋光效果的一個(gè)很重要的工具。夾具是擠壓研磨的重要組成部分，也是加工中比較靈活的因素，需要根據(jù)具體的工件形狀、尺寸和加工要求而進(jìn)行設(shè)計(jì)，但有時(shí)需通過(guò)試驗(yàn)加以確定。,夾具的主要作用除了用來(lái)安裝、夾緊零件、容納介質(zhì)并引導(dǎo)它通過(guò)零件外，更重要的是在介質(zhì)流動(dòng)過(guò)程中提供一個(gè)或幾個(gè)“干擾”，以控制介質(zhì)的流程。因?yàn)檎承阅チ辖橘|(zhì)和其他流體的流動(dòng)一樣，最容易通過(guò)那些路程最短、截面最大、阻力最小的途徑。,27,為了引導(dǎo)介質(zhì)到所需的零件部位進(jìn)行切削，可以利用特殊設(shè)計(jì)的夾具，在某些部位進(jìn)行阻擋、拐彎、干擾，迫使粘性磨料通過(guò)所需拋光的部位。夾具內(nèi)部的密封必須可靠，因?yàn)槲⑿〉男孤┒紝⒁饖A具和工件的磨損，并影響拋光效果。,模具凹模型面分為：通孔、階梯孔、型腔、凸模型面等四種類型，表5.17為4種類型型面和夾具的加工原理圖。,28,29,如圖5.34所示的齒輪模具，對(duì)最底部A處的齒形面進(jìn)行擠壓研磨，應(yīng)配備型芯夾具形成通道。圖5.35所示為擠壓研磨底部不穿的型腔的夾具。對(duì)凸模外型擠壓研磨，夾具就做成將凸模包圍起來(lái)的結(jié)構(gòu)。,30,小結(jié),1、研磨是使用研具、磨料對(duì)被加工表面進(jìn)行微量加工的精密加工方法。,2、研磨的特點(diǎn)：尺寸精度高，形狀精度高，表面粗糙度小；表面耐磨性提高，耐用疲勞強(qiáng)度提高；不能提高位置精度。多為手工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。,3、拋光是在研磨加工之后，進(jìn)一步降低表面粗糙度的最終加工。,4、研磨使用研具較硬，磨料較硬較粗。拋光使用研具較軟，磨料較軟較細(xì)。拋光比研磨更微磨削的精密加工。,5、研磨可分為濕研磨、干研磨和半干研磨。,31,6、手工研磨時(shí)，可用油石、砂紙 、磨料和研磨膏進(jìn) 行研磨。,7