對于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理外文翻譯@中英文翻譯@外文文獻(xiàn)翻譯

南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 姓 名： 張 榮 學(xué) 號： 05010144 外文出處： Int J Adv Manuf Techool(2006)28: DoI.10.1007/s00170-004-2328-8 附 件： 1.外文資料翻譯譯文； 2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語： 該篇外文資料內(nèi)容與課題有一定的相關(guān)性，譯文比較正確地表達(dá)了原文的意義、概念描述基本符合漢語的習(xí)慣，語句較通暢，層次較清晰。翻譯質(zhì)量良。 簽名： 年 月 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 (用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 對 于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理 外文翻譯中英文翻譯 外文文獻(xiàn)翻譯 摘要 本 文 研究 了 注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序 的 可能性 ，這種 注塑模具鋼 PDS5 的 塑 性 曲面 是在 數(shù)控加工中心 完成的。 這項(xiàng)研究已經(jīng)完成了磨削刀架 的設(shè)計(jì) 與 制造 。 最佳表面研磨參數(shù) 是在 鋼鐵 PDS5 的 加工中心測定 的。 對于 PDS5注塑模具鋼 的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：研磨 材料的磨料 為 粉紅氧化鋁 ，進(jìn)給量 500 毫米 /分鐘 ， 磨削深度 20 微米，磨削轉(zhuǎn)速為 18000RPM。 用優(yōu)化 的參數(shù) 進(jìn)行 表面研磨 ， 表面粗糙度 Ra 值 可由大約 1.60 微米改善至 0.35 微米 。 用球拋光 工藝和 參數(shù)優(yōu)化拋光 ， 可以進(jìn)一步改善表面粗糙度 Ra 值 從 0.343 微米至 0.06微米左右 。在 模具 內(nèi)部 曲面的測試部分 ， 用最佳參數(shù) 的 表面研磨、拋光 ， 曲面表面粗糙度就可以提高約 2.15 微米到 0.07 微米 。 關(guān)鍵詞 自動化表面處理 拋光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法 1 引言 塑膠工程材料由于其重要特點(diǎn) ,如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造 ,并已日漸取代金屬部件 在 工業(yè) 中廣泛 應(yīng)用 。 注塑成型 對于 塑料制品 是 一個重要 工藝。 注塑模具的表面質(zhì)量是 設(shè)計(jì) 的本質(zhì)要求 ,因?yàn)樗苯佑绊懥怂苣z產(chǎn)品 的外觀 和性能。 加工工 藝 如 球面 研磨、拋光常用 于 改善表面光潔度 。 研磨工具 (輪子 )的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具 的制造 產(chǎn)業(yè) 。 自動化表面研磨加工工具 的 幾何模型 將在 1中 介紹 。 自動化表面處理 的球磨 研磨工具 將得到 示范 和 開發(fā) 。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ，進(jìn)給速率和 砂輪 尺寸 、研磨材料特性 如圖 1 所示。 圖 1 球面研磨過程示意圖 圖 2 球面拋光過程示意圖 比如 ，人們 發(fā)現(xiàn) , 用碳化鎢球滾 壓的方法可以使 工件表面 的 塑性變形減少 ,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞 強(qiáng)度 3-6。 拋光的 工藝 的過程 是由 加工中心 3,4和 車床 5,6共同完成的。對 表面粗糙度有重大影響 的 拋光 工藝 主要 參數(shù)，主要是 球或滾子材料 ， 拋光 力， 進(jìn)給速率 ,拋光速度 ,潤滑、拋光 率及其他因素等。 注塑模具鋼P(yáng)DS5 的 表面拋光的參數(shù)優(yōu)化 ， 分別結(jié)合 了 油脂潤滑劑 ， 碳化鎢球 ,拋光速度 200 毫米 /分鐘 ,拋光力 300 牛， 40 微米 的進(jìn)給量 7。 采用最佳參數(shù) 進(jìn)行表面研磨和球面拋光的深度 為 2.5 微米 。 通過拋光 工藝， 表面粗糙度 可以 改善大致為 40%至 90%3-7。 此項(xiàng) 目 研究的目的是 ， 發(fā)展 注塑 模具 鋼的 球形研磨 和 球面拋光工序 ，這種 注塑模具 鋼的 曲面 實(shí)在 加工中心完成 的。 表面光潔度 的 球研磨 與球拋光 的 自動化流程工序 ，如圖 3 所示。 我們開始自行設(shè)計(jì)和制造的球面研磨工具及加工中心 的 對 刀 裝置 。利用田口正交 矩陣 法 ， 確定了表面球研磨最佳參數(shù) 。 選擇 為 田口 L18 型矩陣實(shí)驗(yàn)相應(yīng) 的 四個因素和三個層次 。用 最佳參數(shù)進(jìn)行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度 要求較高的 注塑模具 。 為 了 改善表面粗糙 ,利用最佳球 面 拋光 工藝 參 數(shù)，再進(jìn)行對表層 打磨 。 PDS 試樣的設(shè)計(jì)與制造 選擇最佳矩陣實(shí)驗(yàn)因子 確定最佳參數(shù) 實(shí)施實(shí)驗(yàn) 分析并確定最佳因子 進(jìn)行表面拋光 應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面 測量試樣的表面粗糙度 球研磨和拋光裝置的設(shè)計(jì)與制造 圖 3 自動球面研磨 與 拋光工序 的 流程圖 2 球研磨的設(shè)計(jì)和對準(zhǔn)裝置 實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的曲面 的 球研磨 ,研磨球 的中心應(yīng)和 加工中心 的 Z 軸 相 一致。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置 的 設(shè)計(jì) ，如 圖 4 所示 圖 4 球面研磨工具及其調(diào)整裝置 電動磨床展開 了 兩個 具有 可調(diào)支撐螺絲 的 刀架 。 磨床 中心正好與具有輔助作用 的圓錐槽線配合 。 擁有磨床 的 球接軌 ,當(dāng) 兩個可調(diào)支撐螺絲被收緊 時(shí)，其后的 對準(zhǔn)部件就 可以拆除 。研磨 球中心坐標(biāo)偏差約 為 5 微米 , 這是衡量一個數(shù)控坐標(biāo)測量機(jī) 性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)床的 機(jī)械振動 力 是 被 螺旋彈簧 所 吸收 。 球形研磨球 和 拋光工具 的安裝，如圖 5 所示 。 圖 5 a.球面研磨工具的圖片 . b. 球拋光工具 的 圖片 為使 球面磨削加工和拋光加工 的進(jìn)行， 主軸 通 過 球鎖機(jī)制 而被 鎖 定。 3 矩陣實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃 3.1 田口正交表 利用矩陣實(shí)驗(yàn)田口正交 法，可以 確定參數(shù) 的有影響程度 8. 為了配合上述球面研磨參數(shù) ， 該材料磨料 的研磨 球 (直徑 10毫米 ),進(jìn)給速率， 研磨 深度 ,再次研究中 電氣磨床被 假定為 四個因素 (參數(shù) )， 指定為 從 A到 D（見表 1實(shí)驗(yàn)因素和水平 ）。 三個層次(程度 )的因素 涵蓋了不同的范圍特征 ,并用 了數(shù)字 1、 2、 3標(biāo)明。 挑選三類磨料 ,即碳化硅 (SiC),白色氧化鋁 (Al2O3,WA),粉紅氧化鋁 (Al2O3, PA)來 研究 . 這 三個數(shù)值的 大小取決于 每個因素 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 選 定 L18型正交矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ，進(jìn)而研究 四 三級因素的球形研磨過程 。 3.2 數(shù)據(jù)分析 的界定 工程設(shè)計(jì)問題 ,可以分為較小 而好的 類型 ,象征性最好類型 ,大 而好 類型 ， 目標(biāo) 取向 類型等 8。 信噪比 (S/N)的 比值 ，常 作為目標(biāo)函數(shù) 來 優(yōu)化產(chǎn)品或 者 工藝設(shè)計(jì) 。 被加工面的 表面粗糙度值經(jīng) 過 適當(dāng) 地 組合磨削參數(shù) ， 應(yīng)小于原來的 未加工 表面 。 因此 ,球面研磨過程 屬于工程問題中的 小 而好類型。這里的 信噪比 （ S/N） ,按下列公式定義 8: =10 log10 （ 平方等于質(zhì)量特 性 ) =10 log10 ni iyn121 這里， yi 不同噪聲條件下 所 觀察 的 質(zhì)量特性 n 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 從每 個 L18 型正交實(shí)驗(yàn) 得到的 信噪比 （ S/N） 數(shù)據(jù) ，經(jīng) 計(jì)算 后， 運(yùn)用差異分析技術(shù) (變異 )和 方差 檢驗(yàn) 來測定 每一個 主要的 因素 8。 優(yōu)化 小而好類型的工程問題 更是盡量使 最大而 定 。 各級 選擇 的 最大化將 對最終的 因素有重大影響 。 最優(yōu)條件可視 研磨球 而 待定 。 4 實(shí)驗(yàn) 工作 和結(jié) 果 這項(xiàng)研究使用的材料是 PDS5 工具鋼 (相當(dāng)于艾西塑膠模具 )9， 它 常用 于 大型注塑模具產(chǎn)品在國內(nèi)汽車零件 領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約 HRC33(HS46)9。 具體好處之一是 , 由于 其 特殊的熱處理前處理 ， 模具可直接用于未經(jīng)進(jìn)一步加工工序 而對 這一材料 進(jìn)行 加工 。式樣 的設(shè)計(jì)和制造 ,應(yīng) 使 它 們可以安裝在底盤 ，來 測 量相應(yīng)的反力。 PDS5 試樣的加工 完畢 后 ， 裝在大底盤 上在 三 坐標(biāo) 加工中心進(jìn)行了銑 削，這種加工中心是由楊 鋼鐵公司 所生產(chǎn) (中壓型三號 ),配備 了 FANUC- 18M 公司 的 數(shù)控控制器 (OM 型 )10。 用 hommelwerket4000 設(shè)備 來 測量前 機(jī) 加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可達(dá)到 1.6 微米 。 圖 6 試驗(yàn) 顯示了 球面磨削加工 工藝的 設(shè)置 。 圖 6 球面磨削加工 工藝的 設(shè)置 一個由 Renishaw 公司 生產(chǎn)的 視頻觸摸觸發(fā)探頭 ，安裝在 加工中心 上，來 測量和 確定和原 始式樣的 協(xié)調(diào) 。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑 由 PowerMILL 軟件產(chǎn) 生。這些代碼經(jīng) 過 RS232 串口界面 ， 可以傳送到 裝有 控制器的數(shù)控加工中心 上。 完成了 L18 型 矩陣實(shí)驗(yàn)后， 表 2 （ PDS5 試樣 光滑 表 層的 粗糙度 ） 總結(jié)了 光滑表面 的 粗糙度 Ra 值 ， 計(jì)算 了 每一個 L18 型 矩陣實(shí)驗(yàn)的信噪比（ S/N） ,從而 用 于方程 1。表 2： 通過表 2 提供的各個數(shù)值，可以得到 4 中不同程度因子的平均信噪比（ S/N），在圖7 中已用圖表顯示。如下圖 7： 球面研磨工藝的目標(biāo)，就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值，來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達(dá)到最小。因?yàn)?log 是一個減函數(shù)，我們應(yīng)當(dāng)使 信噪比（ S/N）達(dá)到最大。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得 的值達(dá)到最大。因此基于這個點(diǎn)陣式實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是每分鐘 18000 轉(zhuǎn)， 如表 4（ 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù) ） 所示。 如 下表 4： 通過使用數(shù)據(jù) 方差分析 的 技術(shù)和 F 比檢驗(yàn) 方法，進(jìn)一步確定了每一種因子有什么主要的影響，從而確定了它們的影響程度 (見表 5 信噪比和 表面粗糙度 )。如下表 5： F0.10， 2， 13 的 F 比的比值是 2.76，相當(dāng)于 10%的影響程度。（或者置信水平為 90%）這個因子的自由度是 2，自由度誤差是 13， 根據(jù) F 分布表 11。如果 F 比值大于 2.76，就可以認(rèn)為對表面粗糙度有顯著影響。結(jié)果，進(jìn)給量和磨削深度都對表面粗糙度有顯著影響。 為了觀察使用最優(yōu)磨削組合參數(shù)的重復(fù)性能，進(jìn)行了 5 種不 同類別的實(shí)驗(yàn)，如表 6 所示。獲得被測試樣的表面粗糙度值 Ra 大約是 0.35 微米。使用球研磨組合參數(shù)，可使表面粗糙度提高了 78%。使用球面拋光的優(yōu)化參數(shù)，光滑表面進(jìn)一步被拋光。經(jīng)過球面拋光可獲得粗糙度 Ra 值為 0.06 微米的表面。被改善了的拋光表面，可以在 30光學(xué)顯微鏡觀察 下進(jìn)行觀察，如下圖 8: 經(jīng)過拋光工藝，工件機(jī)加工前的表面粗糙度改善了近 95%。 從田口矩陣實(shí)驗(yàn) 獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，適用于曲面光滑的模具，從而改善表面的粗糙度。選擇 香水瓶為一個測試載體 。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心，由 PowerMILL 軟件 來 模擬測試 。經(jīng)過精銑，通過使用從 田口矩陣實(shí)驗(yàn) 獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，模具表面進(jìn)一步光滑。 緊接著 ,使用 打磨拋光的最佳參數(shù) ，來對光滑曲面進(jìn)行拋光工藝，進(jìn)一步改善了被測物體的表面粗糙度。 (見圖 9)。如下圖 9： 圖 9 表面粗糙度對比 模具 內(nèi)部的 表面粗糙度 用 hommelwerket4000 設(shè)備 來測量。 模具 內(nèi)部的 表面粗糙度Ra 的平均值為 2.15 微米，光滑表面 粗糙度 Ra 的平均值為 0.45 微米，拋光表面 粗糙度 Ra 的平均值為 0.07 微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1%，拋光表面的粗糙度改善了： (2.15-0.07)/2.15=96.7%。 5 結(jié)論 在這項(xiàng)工作中 ,對 注塑模具的曲面 進(jìn)行了 自動球 面 研磨與球面拋光加工 ，并將其工藝 最佳參數(shù)成功 地運(yùn)用到 加工中心 上。 設(shè)計(jì)和制造了 球 面 研磨 裝置 (及其 對準(zhǔn)組件 )。通過實(shí)施 田