外文翻译 - 使用球面磨削和球面抛光工艺进行塑料注射模具钢的自动化表面精加工

徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 附录 附录 1 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 5 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 7 附录 2 使用球面磨削和球面抛光 工艺 进行塑料注射模具钢的自动化表面精加工 摘要 这次调查研究了在 工中心上，自由曲面的塑料注射模具钢 用自动化球面磨削和球面抛光表面精加工工艺的可能性。磨具刀架的设计及制造在这次研究中已经完成。塑料注射模具钢 加工中心上使用田口正交阵列法确定最佳表面磨削参数。 塑料注射模具钢 A 削速度 18000削深度 20m 和进给率 50mm/过使用表面磨削最 佳参数，样本的表面粗糙度 通过使用最佳表面抛光参数的球面抛光工艺，表面粗糙度能更进一步提高到 连对精铣的自由曲面模具镶件应用最佳表面磨削和抛光参数，自由曲面上受测区的表面粗糙度能被提高到 关键词 自动化表面精加工；球面抛光工艺；磨削工艺；表面粗糙度；田口法 1 简介 塑料的特性决定了它是一种重要的工程材料，例如抗腐蚀性、抗化学性、低密度和良好的可加工性，并且在工业应用上取代了越来越多金属部件。注射成型 是塑料制品重要的制作工艺之一。由于表面精度直接影响塑料制品的外形，所以合格的表面精度是塑料注射模具的基本要求。精加工工艺例如磨削、研磨、抛光常被用于提高表面精度。 磨削工具已经被广泛的应用于传统模具和模具精加工业。自动化表面精加工工艺所用的磨削工具的几何样式在 1中被介绍。 自动化表面精加工系统所用的 球形磨削工具的精加工模型在 2中被拓展。磨削速度、背吃刀量、进给率和砂轮性质例如研磨料材料和研磨颗粒大小是球面磨削工艺的主要参数，如图 1所示。注射磨具钢的最佳球面磨削参数还没有理论上的调查研究。 近年来，对于 球面抛光工艺最佳参数的确定做了一些研究 （ 图 2） 。例如，发现了通过使用碳化钨磨球或碳化钨硬质合金轧辊可以减小工件表面的塑性变形，从而提高表面粗糙度、表面硬度和抗疲劳强度 3抛光加工可以通过加工中心 3， 4和车床 5， 6来完成。对表面粗糙度有显著影响的主要抛光参数由磨球或轧辊的材料、抛光力、进给率、抛光速度、润滑和抛光次数等等。塑料注射磨具钢 化钨磨球、抛光速度 200mm/光力 3000m7。使用最佳球面抛光参数的被抛光表面的透入深 度为 过抛光加工的表面粗糙度的一般提高 40%到 90%37。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 8 图 1 球面磨削工艺的原理图 图 2 球面抛光工艺的原理图 本次研究的目的是为了发展自有曲面塑料注射模具在加工中心上使用的球面磨削和球面抛光的表面精加工工艺。使用球面磨削和球面抛光工艺进行自动化表面精加工的流程图，如图 3所示。我们开始设计并制造能在加工中心上使用的球面磨削工具及其相关设备。表面最佳球面磨削参数通过使用田口正交阵列法决定。田口 面磨削的最佳球面磨削参数适用于自有曲面零件的 表面精加工。为了提徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 9 高表面粗糙度，经过磨削的表面还要进一步抛光，并使用最佳球面抛光参数。 图 3 使用球面磨削和球面抛光工艺进行自动化表面精加工的流程图 2 球面磨削工具及其相关设备的设计 为了能够实现自由曲面的球面磨削加工，球磨的中心应与加工中心的 安装的磨削工具及其设计好的调整设备，如图 4所示。电磨轮用两个可调枢轴螺钉安装在刀架上。磨球中心在校准元件锥形槽的帮助下精确对准。已经对准的磨球通过两个可调枢轴螺钉固定；然后，可将校准元件移除。通过 约是 5 m。由床身振动引发的力通过螺旋弹簧吸收。已安装的球面加工磨削工具与球面抛光工具，如图 5所示。球面磨削加工和球面抛光加工都通过主轴锁定机构将主轴锁住。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 10 图 4 球面磨削工具及其调整设备的原理图图解 图 5 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 11 3 矩阵实验设计 口正交阵列的结构 通过使用田口正交阵列 8的矩阵实验有效地影响了一些参数的确定。为了匹配上述的球面磨削参数，在这次研究中将磨球（直径 10研磨材料、进给率、磨削深度和电磨轮转速选为四种实验要素（参数），并将其称为 因素 （见表 1）。每种要素根据其涉及的范围被分为三个状态，被定义为数字 1、 2、 3。三种名为碳化硅（ 白刚玉（ A）、 铬刚玉 （ 研磨材料被挑选出来学习研究。每种要素的三个数值都基于先期研究结果决定。选择 种状态下进行矩阵实验。 表 1 实验要素及其状态 据分析的定义 工程设计问题被分为既小且精密型 ,理论最佳型 ,既大且精密型 ,订单型 ,等等 8。信噪比（ S/N）被用作优化产品或工艺设计的目标函数。磨削表面的表面粗糙度 值由于磨削参数的合理组合应该比原表面更小。因此，球面磨削加工是既小且精密型的典型。 S/由以下等式决定 8： 其中： 不同噪音条件下质量特性的观察值 n：实验次数 在根据来自 ，通过使用方差分析（ 术和 8。根据等式 1，既小且精密型问题的最佳策略是最大化 。 当选择 最大值时，要素对 有重要影响。然后球面磨削的最佳条件可以被确定。 4 实验过程与结果 用于这次研究的材料是 具钢（同 20） 9，这种钢普遍用于汽车 零部件和家用电器领域的大型塑料注射产品的模具，硬度大约在 间 9。这种材徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 12 料的一个特点就是在机械加工之后，由于其特殊的预处理，模具可以不经过热处理直接进行进一步的精加工。设计并制造出样品以便于将其安装在测力计上用来测试反作用力。粗略地制造出 样品后将其安装在测力计上从而测量由 司制造，并装备了 司 制器（ 0M 型） 10的三轴加工中心在精铣所产生的力。预处理过的表面粗糙度通过 4000 设备的测量大约在 6 展 示了球面磨削加工的实验装置。 司制造的 发式探头也与加工中心的刀具库结合起来从而测量并决定磨削样品的协调点。球面抛光轨迹所需 码由 件产生。这些编码可以通过串行接口被传送到加工中心的 制器。 图 6 决定最佳球面磨削参数的实验装置 表 2 简单说明了测量出来的磨削表面的粗糙度值 执行了 18 矩阵实验之后，算出每一个 。四种要素每种状态下的平均 S/N 比通过从表 2的数值中取值都能得到，并在表 3 中列出。四种要素每种状态 下的平均 S/N 比如图 7 所示。 表 2 品的磨削表面粗糙度 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 13 表 3 要素各状态的平均 S/N 比 图 7 控制要素影响图 球面磨削加工的目的是通过决定每种要素的最佳状态从而将磨削样品的表面粗糙度值最小化。 由于记录是单调递减函数，我们应该将 S/此，我们决定将各要素的能取得 最大值的状态作为最佳状态。所以，根据矩阵实验，最佳研磨材料是铬刚玉；最佳进给率是 50mm/佳磨削深度是 20m；并且最佳转速时 18000表 4所示。 表 4 球面磨削参数的最佳组合 采用方差技术和 以确定它们的定义（见表 5）。显著性水平等于 90%的可信度）的 ,13是 据 1，要素的自由度为 2，并且合并误差的自由度是 13。大于 比率值能对表面粗糙度产生显著的影响，并用星号标记鉴别。结果，进给率和磨削深度都能对表面粗糙度产生显著影响。 通过五次验证实验观察使用磨削参数最佳组合的可重复性，如表 6所示。测量该样品徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 14 得到的表面粗糙度值 过使用球面磨削参数的最佳组合， 表面粗糙度提高了大约 78%。磨削表面使用最佳球面抛光参数进一步抛光。球面抛光后能得到 8所示的是用 30光学显微镜所观察到的 抛光改善后的表面粗糙度的情况。抛光加工后预加工表面的表面粗糙度提高了大约 95%。 表 6 验证实验所测试样品的表面粗糙度值 图 8 比较通过精密显微镜（ 30）观察到的测试样品的预加工表面、磨削表面和抛光表面 将从田口矩阵实验得到的球面磨削最佳参数用于自由曲面镶件的表面光洁度以改善其表面粗糙度。选择一个香水瓶作为测试载体。使用 铣后，镶件使用从田口举着恩实验得到的最佳球面磨削参数进行进一步的磨削。然后，磨削表面使用最佳球面抛光参数进行抛光，从而进一步提高测试目标的表面粗糙度（见图 9）。使用 4000设备测量镶件的表面粗糙度。镶件精铣表面一般的表面粗糙度值 削表面的平均为 且抛光表面的平均为 试目标的表面磨削后表面粗糙度提高了大约 ( 而表面抛光后大约提高了 ( 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 15 图 9 精铣、磨削、抛光后的香水瓶镶件 5 结论 在这次研究中，成功归纳了在加工中心上对自由曲面塑料注射模具进行自动化球面磨削和球面抛光的表面精加工的最佳参数。设计并制造了已安装的球面磨削工具（及其校准部件）。通过田口 阵实验的指导确定表面磨削的最佳球面磨削参数。塑料注射模具钢 最佳球面磨削参数包括了研磨材料铬刚玉（ 进给率 50mm/削深度 20m，和转速 18000品的表面粗糙度 过使用表面磨削的最佳球面磨削条件能大约能从 过将最佳球面磨削和球面抛光参数用于自由曲面镶件的表面精整，经测量，加工后磨削表面的表面粗糙度提高了大约 抛光表面的提高大约 感谢 作者感谢中华民国国科会对于本次研究的支持并批准了期刊号 9 参考文献 1 S (2000) of of 11,347 2 A,C (1997) A of (1):1726 3 H,C