基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理
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基于
注塑
模具钢
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自动化
表面
处理
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毕业设计外文资料译文 基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理 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 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 加工中心测定 的。 对于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 18000优化 的 参数 进行 表面研磨 ， 表面粗糙度 由大约 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 米至 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 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 一、 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 将在 2中得到 示范 和 开发 。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ，进给速率和 砂轮 尺寸 、研磨材料特毕业设计外文资料译文 性 （ 如磨料粒度 大小） 是球形研磨 工艺 中 主要的 参数 ，如图 1（ 球面研磨过程示意图 ） 所示。 注塑模具钢的球面研磨 最 优化参数 目前 尚未在文献 得到确切的 依据 。 近年来 ， 已 经 进行了一些研究 ， 确定 了 球 面 抛光工艺 的 最优参数 (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 3,4,5,6。 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 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 通过抛光 工艺， 表面粗糙度 可以 改善 大致为 40%至 90%3 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 。 利用田口正交法 ， 确定了表面球研磨最佳参数 。 选择 为 田口 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 。 毕业设计外文资料译文 图 3自动球面研磨 与 抛光工序 的 流程图 二、 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 一致。 球面研磨工具的安装及调整装置 的 设计 ，如 图 4（ 球 面 研磨工具及其调整装置 ） 所示 。 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 。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 毕业设计外文资料译文 球形研磨球 和 抛光工具 的安装，如图 5（ a. 球面研磨工具的图片 . 图片 ） 所示 。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。 三、 矩阵实验的规划 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 ,在次研究中 电气磨床被 假定为 四个因素 (参数 )， 指定为 从 （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 (白色氧化铝 (A),粉红氧化铝 ( 研究 . 这 三个数值的 大小取决于 每个因素 实验结果。 选定 进而研究 四 三级因素的球形研磨过程 。 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 平方等于质量特性 ) =10 ni 这里， 不同噪声条件下 所 观察 的 质量特性 毕业设计外文资料译文 n 实验 次数 从每 个 到的 信噪比 （ S/N） 数 据 ，经 计算 后， 运用差异分析技术 (变异 )和 歼比检验 来测定 每一个 主要的 因素 8。 优化 小而好类型的工程问题 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 。 四、 实验 工作 和结 果 : 这项研究使用的材料是 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。 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 数控控制器 (10。 用 测量前 机 加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可达到 图 6试验 显示了 球面磨削加工 工艺的 设置 。 一个由 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 这些代码经 过 可以传送到 装有 控制器的数控加工中心 上。 完成了 阵实验后， 表 2 （ 滑 表 层的 粗糙度 ） 总结了光滑 表面 的 粗糙度 计算 了每一个 阵实验的信噪比（ S/N） ,从而 用 于方程 1。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。 毕业设计外文资料译文 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 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 18000如表 4（ 优化组合球面研磨参数 ） 所示。 通过使用数据 方差分析 的 技术和 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 )。2， 13的 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 11。如果 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 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 改善了的抛光表面，可以在 30光学显微镜观察 下进行观察，如图 8.（未 加工表面、光滑面 和 抛光 面的测试样品的显微镜 象 (30)的 比较 ）所示。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 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 ，毕业设计外文资料译文 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)。模具 内部的 表面粗糙度 用 测量。 模具 内部的 表面粗糙度 滑表面 粗糙度 光表面 粗糙度 测物体的光滑表面的粗糙度改善了： (抛光表面的粗糙度改善了：( 五、 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 田口 确定了球面研磨的最佳参数。对于 最佳球面研磨参数是以下一系列的组合： 材料的磨料 为粉红氧化铝 ，进给量 料 500毫米 /分钟 ， 磨削深度 20微米，转速为 18000过使用最佳球面研磨参数， 试样 的 表面粗糙度 应用最优化表面磨削参数和最佳抛光参数，来加工模具的内部光滑曲面，可使模具内部的光滑表面改善 抛光表面改善 2006) 28: 6166 . of 30 004 / 5 004 / 30 005 005of in a a in s on a of an A a 8 000 a 0 m, a 0 mm/m by to a on be s to as to of o. 43, , 106 +88+88in is of of is an to on of to of 1. A 2. of as as 1. in in of 2). it on be by or a 36. is by 3, 45, 6. on or of 3. a of a 00 mm/a 00 N, a 0 m 7. of of .5 of 0%0% 37of to of a on a is 3. We by on a by a s to of a To 1. of 2. of 3. of of of a of of as in a of of of be of of m,by a by of is by a as 5. by a 4. of of s of be s 8. To of 0 of of as as () in to of 5. a of of . A mm/50 100 200C. of m) 20 50 80D. 12 000 18 000 24 000by , 2, . of A), of on 18to of be 8. S/N)is as a of an of of is an of a , , is by 8: =10 10 (1)of of , of by an of 8. of is to , be . be in 20) 9, is in of of 9. of is be to so be on a on to on a a M) 10. 4000 to be m. of A by to of to be AM be NC of , 8 , as , by . ( m) (m) (m) (y (m)1 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 3 2 2 1 3 3 2 1 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 1 3 2 2 1 3 3 2 1 3 1 2 1 2 3 2 3 . ( B C in is to of by of is a we , we . 7. of 0 mm/of 0 m; 00 as of an of in to ). ,13a of s of of 3, 11. as a on is by an As a a on to of of as . to be by 8% in . of 0 mm/of 0 8 000 . B 2 2 7 to 3 on . of a(m) y (m) S/N of A a= m of a 30 is 8. of 5% s of to A as NC of s to of 9). of 4000 a of m on on 8. of a 30)669. of a on of 5 of on a by a 18of of A),0 mm
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