对于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理外文翻译@中英文翻译@外文文献翻译

南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 张 荣 学 号： 05010144 外文出处： Int J Adv Manuf Techool(2006)28: DoI.10.1007/s00170-004-2328-8 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 该篇外文资料内容与课题有一定的相关性，译文比较正确地表达了原文的意义、概念描述基本符合汉语的习惯，语句较通畅，层次较清晰。翻译质量良。 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 对 于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理 外文翻译中英文翻译 外文文献翻译 摘要 本 文 研究 了 注塑模具钢自动研磨与球面抛光加工工序 的 可能性 ，这种 注塑模具钢 PDS5 的 塑 性 曲面 是在 数控加工中心 完成的。 这项研究已经完成了磨削刀架 的设计 与 制造 。 最佳表面研磨参数 是在 钢铁 PDS5 的 加工中心测定 的。 对于 PDS5注塑模具钢 的最佳球面研磨参数是以下一系列的组合：研磨 材料的磨料 为 粉红氧化铝 ，进给量 500 毫米 /分钟 ， 磨削深度 20 微米，磨削转速为 18000RPM。 用优化 的参数 进行 表面研磨 ， 表面粗糙度 Ra 值 可由大约 1.60 微米改善至 0.35 微米 。 用球抛光 工艺和 参数优化抛光 ， 可以进一步改善表面粗糙度 Ra 值 从 0.343 微米至 0.06微米左右 。在 模具 内部 曲面的测试部分 ， 用最佳参数 的 表面研磨、抛光 ， 曲面表面粗糙度就可以提高约 2.15 微米到 0.07 微米 。 关键词 自动化表面处理 抛光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法 1 引言 塑胶工程材料由于其重要特点 ,如耐化学腐蚀性、低密度、易于制造 ,并已日渐取代金属部件 在 工业 中广泛 应用 。 注塑成型 对于 塑料制品 是 一个重要 工艺。 注塑模具的表面质量是 设计 的本质要求 ,因为它直接影响了塑胶产品 的外观 和性能。 加工工 艺 如 球面 研磨、抛光常用 于 改善表面光洁度 。 研磨工具 (轮子 )的安装已广泛用于传统模具 的制造 产业 。 自动化表面研磨加工工具 的 几何模型 将在 1中 介绍 。 自动化表面处理 的球磨 研磨工具 将得到 示范 和 开发 。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ，进给速率和 砂轮 尺寸 、研磨材料特性 如图 1 所示。 图 1 球面研磨过程示意图 图 2 球面抛光过程示意图 比如 ，人们 发现 , 用碳化钨球滚 压的方法可以使 工件表面 的 塑性变形减少 ,从而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲劳 强度 3-6。 抛光的 工艺 的过程 是由 加工中心 3,4和 车床 5,6共同完成的。对 表面粗糙度有重大影响 的 抛光 工艺 主要 参数，主要是 球或滚子材料 ， 抛光 力， 进给速率 ,抛光速度 ,润滑、抛光 率及其他因素等。 注塑模具钢PDS5 的 表面抛光的参数优化 ， 分别结合 了 油脂润滑剂 ， 碳化钨球 ,抛光速度 200 毫米 /分钟 ,抛光力 300 牛， 40 微米 的进给量 7。 采用最佳参数 进行表面研磨和球面抛光的深度 为 2.5 微米 。 通过抛光 工艺， 表面粗糙度 可以 改善大致为 40%至 90%3-7。 此项 目 研究的目的是 ， 发展 注塑 模具 钢的 球形研磨 和 球面抛光工序 ，这种 注塑模具 钢的 曲面 实在 加工中心完成 的。 表面光洁度 的 球研磨 与球抛光 的 自动化流程工序 ，如图 3 所示。 我们开始自行设计和制造的球面研磨工具及加工中心 的 对 刀 装置 。利用田口正交 矩阵 法 ， 确定了表面球研磨最佳参数 。 选择 为 田口 L18 型矩阵实验相应 的 四个因素和三个层次 。用 最佳参数进行表面球研磨则适用于一个曲面表面光洁度 要求较高的 注塑模具 。 为 了 改善表面粗糙 ,利用最佳球 面 抛光 工艺 参 数，再进行对表层 打磨 。 PDS 试样的设计与制造 选择最佳矩阵实验因子 确定最佳参数 实施实验 分析并确定最佳因子 进行表面抛光 应用最佳参数加工曲面 测量试样的表面粗糙度 球研磨和抛光装置的设计与制造 图 3 自动球面研磨 与 抛光工序 的 流程图 2 球研磨的设计和对准装置 实施过程中可能出现的曲面 的 球研磨 ,研磨球 的中心应和 加工中心 的 Z 轴 相 一致。 球面研磨工具的安装及调整装置 的 设计 ，如 图 4 所示 图 4 球面研磨工具及其调整装置 电动磨床展开 了 两个 具有 可调支撑螺丝 的 刀架 。 磨床 中心正好与具有辅助作用 的圆锥槽线配合 。 拥有磨床 的 球接轨 ,当 两个可调支撑螺丝被收紧 时，其后的 对准部件就 可以拆除 。研磨 球中心坐标偏差约 为 5 微米 , 这是衡量一个数控坐标测量机 性能的重要标准。 机床的 机械振动 力 是 被 螺旋弹簧 所 吸收 。 球形研磨球 和 抛光工具 的安装，如图 5 所示 。 图 5 a.球面研磨工具的图片 . b. 球抛光工具 的 图片 为使 球面磨削加工和抛光加工 的进行， 主轴 通 过 球锁机制 而被 锁 定。 3 矩阵实验的规划 3.1 田口正交表 利用矩阵实验田口正交 法，可以 确定参数 的有影响程度 8. 为了配合上述球面研磨参数 ， 该材料磨料 的研磨 球 (直径 10毫米 ),进给速率， 研磨 深度 ,再次研究中 电气磨床被 假定为 四个因素 (参数 )， 指定为 从 A到 D（见表 1实验因素和水平 ）。 三个层次(程度 )的因素 涵盖了不同的范围特征 ,并用 了数字 1、 2、 3标明。 挑选三类磨料 ,即碳化硅 (SiC),白色氧化铝 (Al2O3,WA),粉红氧化铝 (Al2O3, PA)来 研究 . 这 三个数值的 大小取决于 每个因素 实验结果。 选 定 L18型正交矩阵进行实验 ，进而研究 四 三级因素的球形研磨过程 。 3.2 数据分析 的界定 工程设计问题 ,可以分为较小 而好的 类型 ,象征性最好类型 ,大 而好 类型 ， 目标 取向 类型等 8。 信噪比 (S/N)的 比值 ，常 作为目标函数 来 优化产品或 者 工艺设计 。 被加工面的 表面粗糙度值经 过 适当 地 组合磨削参数 ， 应小于原来的 未加工 表面 。 因此 ,球面研磨过程 属于工程问题中的 小 而好类型。这里的 信噪比 （ S/N） ,按下列公式定义 8: =10 log10 （ 平方等于质量特 性 ) =10 log10 ni iyn121 这里， yi 不同噪声条件下 所 观察 的 质量特性 n 实验 次数 从每 个 L18 型正交实验 得到的 信噪比 （ S/N） 数据 ，经 计算 后， 运用差异分析技术 (变异 )和 方差 检验 来测定 每一个 主要的 因素 8。 优化 小而好类型的工程问题 更是尽量使 最大而 定 。 各级 选择 的 最大化将 对最终的 因素有重大影响 。 最优条件可视 研磨球 而 待定 。 4 实验 工作 和结 果 这项研究使用的材料是 PDS5 工具钢 (相当于艾西塑胶模具 )9， 它 常用 于 大型注塑模具产品在国内汽车零件 领域和国内设备。 该材料的硬度约 HRC33(HS46)9。 具体好处之一是 , 由于 其 特殊的热处理前处理 ， 模具可直接用于未经进一步加工工序 而对 这一材料 进行 加工 。式样 的设计和制造 ,应 使 它 们可以安装在底盘 ，来 测 量相应的反力。 PDS5 试样的加工 完毕 后 ， 装在大底盘 上在 三 坐标 加工中心进行了铣 削，这种加工中心是由杨 钢铁公司 所生产 (中压型三号 ),配备 了 FANUC- 18M 公司 的 数控控制器 (OM 型 )10。 用 hommelwerket4000 设备 来 测量前 机 加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可达到 1.6 微米 。 图 6 试验 显示了 球面磨削加工 工艺的 设置 。 图 6 球面磨削加工 工艺的 设置 一个由 Renishaw 公司 生产的 视频触摸触发探头 ，安装在 加工中心 上，来 测量和 确定和原 始式样的 协调 。 数控代码所需要的磨球路径 由 PowerMILL 软件产 生。这些代码经 过 RS232 串口界面 ， 可以传送到 装有 控制器的数控加工中心 上。 完成了 L18 型 矩阵实验后， 表 2 （ PDS5 试样 光滑 表 层的 粗糙度 ） 总结了 光滑表面 的 粗糙度 Ra 值 ， 计算 了 每一个 L18 型 矩阵实验的信噪比（ S/N） ,从而 用 于方程 1。表 2： 通过表 2 提供的各个数值，可以得到 4 中不同程度因子的平均信噪比（ S/N），在图7 中已用图表显示。如下图 7： 球面研磨工艺的目标，就是通过确定每一种因子的最佳优化程度值，来使试样光滑表层的表面粗糙度值达到最小。因为 log 是一个减函数，我们应当使 信噪比（ S/N）达到最大。因此，我们能够确定每一种因子的最优程度使得 的值达到最大。因此基于这个点阵式实验的最优转速应该是每分钟 18000 转， 如表 4（ 优化组合球面研磨参数 ） 所示。 如 下表 4： 通过使用数据 方差分析 的 技术和 F 比检验 方法，进一步确定了每一种因子有什么主要的影响，从而确定了它们的影响程度 (见表 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，相当于 10%的影响程度。（或者置信水平为 90%）这个因子的自由度是 2，自由度误差是 13， 根据 F 分布表 11。如果 F 比值大于 2.76，就可以认为对表面粗糙度有显著影响。结果，进给量和磨削深度都对表面粗糙度有显著影响。 为了观察使用最优磨削组合参数的重复性能，进行了 5 种不 同类别的实验，如表 6 所示。获得被测试样的表面粗糙度值 Ra 大约是 0.35 微米。使用球研磨组合参数，可使表面粗糙度提高了 78%。使用球面抛光的优化参数，光滑表面进一步被抛光。经过球面抛光可获得粗糙度 Ra 值为 0.06 微米的表面。被改善了的抛光表面，可以在 30光学显微镜观察 下进行观察，如下图 8: 经过抛光工艺，工件机加工前的表面粗糙度改善了近 95%。 从田口矩阵实验 获得的球面研磨优化参数，适用于曲面光滑的模具，从而改善表面的粗糙度。选择 香水瓶为一个测试载体 。对于被测物体的模具数控加工中心，由 PowerMILL 软件 来 模拟测试 。经过精铣，通过使用从 田口矩阵实验 获得的球面研磨优化参数，模具表面进一步光滑。 紧接着 ,使用 打磨抛光的最佳参数 ，来对光滑曲面进行抛光工艺，进一步改善了被测物体的表面粗糙度。 (见图 9)。如下图 9： 图 9 表面粗糙度对比 模具 内部的 表面粗糙度 用 hommelwerket4000 设备 来测量。 模具 内部的 表面粗糙度Ra 的平均值为 2.15 微米，光滑表面 粗糙度 Ra 的平均值为 0.45 微米，抛光表面 粗糙度 Ra 的平均值为 0.07 微米。被测物体的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1%，抛光表面的粗糙度改善了： (2.15-0.07)/2.15=96.7%。 5 结论 在这项工作中 ,对 注塑模具的曲面 进行了 自动球 面 研磨与球面抛光加工 ，并将其工艺 最佳参数成功 地运用到 加工中心 上。 设计和制造了 球 面 研磨 装置 (及其 对准组件 )。通过实施 田