《雙分型面塑料模具制作》 課件 拋光與研磨

拋光與研磨一、模具拋光的作用二、常用拋光方法及工作原理三、模具拋光常用的工具及規(guī)格四、拋光的一般工藝過程五、拋光的工作環(huán)境要求六、影響拋光表面質(zhì)量的因素七、不同類型拋光的注意事項(xiàng)八、常見拋光缺陷的處理目錄一、模具拋光的作用在工業(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(xiàng)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。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(jìn)而提高制品的質(zhì)量二、常用拋光方法及工作原理機(jī)械拋光化學(xué)拋光電解拋光超聲波拋光流體拋光磁研磨拋光電火花超聲復(fù)合拋光1.機(jī)械拋光機(jī)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(yùn)動。利用該技術(shù)可達(dá)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(jī)械拋光是模具拋光的主要方法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(shí)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。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。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。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(dá)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。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(dá)到Ra0.1μm。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(jìn)行復(fù)合拋光，由超聲振動和電脈沖的腐蝕同時(shí)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。三、模具拋光常用的工具及規(guī)格模具拋光常用的工具有：砂紙、油石、羊毛打磨頭、研磨膏、合金銼刀、鉆石磨針、竹片、纖維油石、打磨機(jī)等1.砂紙一種供研磨用的材料。用以研磨金屬、木材等表面，以使其光潔平滑，通常在原紙上膠著各種研磨砂粒而成。根據(jù)不同的研磨物質(zhì)，有金剛砂紙、人造金剛砂紙、玻璃砂紙等多種。規(guī)格：150#,180#,320#,400#,600#,800#,1000#,1200#，1500#；2.油石油石是指一種天然礦物經(jīng)燒結(jié)而成的物質(zhì)?！坝褪北緸楹谏蜃睾谏?，暴露在地面上的則因風(fēng)化而呈灰白色，表面看起來不像含有油質(zhì)，但用熱氣蒸餾時(shí)，其中的有機(jī)物分解而成煤油，故而得名。其質(zhì)地細(xì)密堅(jiān)韌，可用作磨具。后來也把用磨料和結(jié)合劑等制成的條狀固結(jié)磨具稱為油石。3.羊毛打磨頭采用羊毛制成，利用加工粘合而成（非經(jīng)緯交織）。粘合性能好,不易松散,可沖切制成各種形狀的零件。

4.研磨膏研磨膏是由研磨粉，棍合脂肪、油酸和凡士林等組成。主要有剛玉類研磨膏，主要用于鋼鐵件研磨。5.合金銼刀合金銼刀是專用于模具修復(fù)、研磨工件的具有耐用、研磨精密等特性的銼刀組合。6.鉆石磨針主要用于研磨加工，模具的加工和修復(fù)。7.竹片8.纖維油石纖維油石是采用陶瓷粒與樹脂用特殊工藝結(jié)合而成的用于精密細(xì)微處拋光的油石。9.打磨機(jī)一種旋轉(zhuǎn)類機(jī)器，頭部可以裝夾鉆石磨頭、羊毛頭配合研磨膏進(jìn)行研磨。通常有電動和氣動兩種。氣動電動四、拋光的一般工藝過程粗拋精銑、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(jī)進(jìn)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?yàn)?80#→240#→320#→400#→600#→800#→1000#。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(shí)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?yàn)檫@樣可能會導(dǎo)致預(yù)硬鋼件表面損傷，無法達(dá)到預(yù)期拋光效果。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(jìn)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。接著用羊毛氈和鉆石研磨膏進(jìn)行拋光，順序?yàn)?μm（14000#）→1/2μm（60000#）→1/4μm（100000#）。五、拋光的工作環(huán)境要求拋光過程應(yīng)分開在兩個(gè)工作地點(diǎn)完成，即粗磨加工地點(diǎn)和精拋加工地點(diǎn)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。拋光工藝完成后工件表面要做好防塵保護(hù)工作。當(dāng)拋光過程停止時(shí)，應(yīng)仔細(xì)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。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(jìn)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(jìn)行。若進(jìn)行更加精密的拋光則必需在絕對潔凈的空間，因?yàn)榛覊m、煙霧，頭皮屑和口水沫都有可能報(bào)廢高精密拋光表面。六、影響拋光表面質(zhì)量的因素材料在機(jī)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(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(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，為拋光加工提供一個(gè)良好基礎(chǔ)。1.工件的表面狀況優(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(dá)到良好的拋光效果，工件必須在開始機(jī)械加工時(shí)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(shí)，必須要選拋光性能好的鋼材并且都經(jīng)過熱處理否則達(dá)不到預(yù)期的效果。2.鋼材的品質(zhì)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。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(rèn)為拋光技術(shù)影響表面粗糙度，其實(shí)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。4.拋光的技術(shù)七、不同類型拋光的注意事項(xiàng)1.模具砂紙打磨和油石研磨應(yīng)注意的事項(xiàng)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。在打磨中轉(zhuǎn)換砂號級別時(shí)，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(xì)的打磨操作中。在進(jìn)行每一道打磨工序時(shí)，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(shí)間，然后才可轉(zhuǎn)換下一道更細(xì)的砂號。打磨時(shí)變換不同的方向可避免工件產(chǎn)生波浪等高低不平。油石模具工件油石模具工件單手作業(yè)，油石在工件表面移動會不穩(wěn)定，容易拋歪，無法保證平面度若油石前端的平面無法與工件平面貼合，拋光面會凹凸不平。動作大，拋光過頭，一不小心一把邊緣拋成R角。模具工件油石模具工件油石兩手握住油石，可以確保動作穩(wěn)定，才能拋成一個(gè)平面。前端貼合緊密，不容易拋出凹凸。力度控制好，不容易發(fā)生失誤(拋成R角)。油石研磨應(yīng)注意當(dāng)前拋光等級的拋光方向要與前一等級的拋光方向交叉，才能把前面的拋光紋拋平。並且斜向作業(yè)行程更長，更方便作業(yè)(特別是拋狹窄的面)。不同目數(shù)交差拋斜向、行程較長①油石＃360把放電紋拋平。②油石＃600把＃360的拋光紋拋平。③油石＃800把＃600的拋光紋拋平。以此類推●鉆石膏＃2000把所有倒扣形狀消除?！刂粋€(gè)方向來回拋容易留下拋光紋，造成製品表面有傷痕。圖例:往下目數(shù)昇高↓油石沿著一個(gè)方向來回拋容易留下拋光紋，造成制品表面有傷痕。圖例：往下目數(shù)升高斜向、行程較長不同目數(shù)交叉拋當(dāng)前拋光等級的拋光方向要與前一等級的拋光方向交叉，才能把前面的拋光紋路拋平。并且斜向作業(yè)行程更長，更方便作業(yè)。特別是拋狹窄的面油石研磨應(yīng)注意鉆石研磨拋光必須盡量在較輕的壓力下進(jìn)行，特別是拋光預(yù)硬鋼件和用細(xì)研磨膏拋光時(shí)。在用8000#研磨膏拋光時(shí)，常用載荷為100～200g/cm2，但要保持此載荷的精準(zhǔn)度很難做到。為了方便做到這一點(diǎn)，可以在木條上做一個(gè)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(shí)，不僅工作表面要求潔凈，工作者的雙手也必須十分清潔。2.鉆石研磨拋光應(yīng)注意的事項(xiàng)3.塑料模拋光應(yīng)注意的事項(xiàng)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(yán)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(biāo)準(zhǔn)。鏡面拋光的標(biāo)準(zhǔn)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(dá)不到要求，所以精密模具的鏡面加工還是以機(jī)械拋光為主。(1)當(dāng)一新模腔開始加工時(shí)，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(shí)要按先難后易的順序進(jìn)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(gè)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(hù)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(hù)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。模具人雜志微信版～值得期待學(xué)習(xí)(8)盡量不要用打磨機(jī)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(shí)，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。八、常見拋光缺陷的處理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(shí)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(diǎn)蝕”。拋光過度多發(fā)生于機(jī)械拋光。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(shí)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(shí)間會因鋼材的硬度不同而有所不同。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(shí)，許多人就會增加拋光的壓力和延長拋光的時(shí)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(bǔ)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(jìn)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(jìn)行應(yīng)力消除，在拋光前使用最細(xì)的砂號進(jìn)行研磨，直到達(dá)到滿意的效果，最后以較輕的力度進(jìn)行拋光。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(diǎn)蝕，產(chǎn)生“點(diǎn)蝕”的主要因素有以下幾點(diǎn)：(1)拋光的壓力過大，拋光時(shí)間過長。(2)