模块五-模具成形零件的光整加工解析课件

1、 第六讲 照相腐蚀 第五讲 其他光整加工 第四讲 挤压研磨抛光 第三讲 超声波抛光 第二讲 电化学抛光 第一讲 研磨与抛光重要知识点模块五 模具零件的光整加工S X P I1 第六讲 照相腐蚀 第五讲 其他光整加工 第四讲 重要知识点2重要知识点2研磨是常用的一种对模具工作零件的光整加工方法零件经研磨后精度可达IT7IT6，Ra值可达 0.10.008m，形状精度亦有相应提高模具工作零件经研磨后，使用寿命可提高50%-100% 第一讲 研磨与抛光3 第一讲 研磨与抛光3一、研磨的机理1.研磨的机理研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量加工的精密加工方法。在被加工表面和研具之间置以游离磨料

2、和润滑剂，使被加工表面和研具之间产生相对运动，并施以一定压力，通过其间的磨料作用去除表面突起，提高表面精度、降低表面粗糙度。4一、研磨的机理4在研磨过程中，被加工表面发生复杂的物理和化学作用，其主要作用如下:（1）微切削作用（2）挤压塑性变形 （3）化学作用5在研磨过程中，被加工表面发生复杂的物理和化学作用，其主要作用2、研磨的特点 (1)尺寸精度高 (2)形状精度高 (3)表面粗糙度低 (4)表面耐磨性提高 (5)抗疲劳强度提高62、研磨的特点63、抛光机理抛光是一种比研磨切削更微小的加工，其加工过程与研磨基本相同。研磨时研具较硬，其微切削作用和挤压塑性变形作用较强，在尺寸精度和表面粗糙度两

3、方面都有明显的加工效果。抛光所用研具较软，其作用是进一步降低表面粗糙度，获得光滑表面，但不能改变表面的形状精度和位置精度，抛光加工后的表面粗糙度Ra值可达0.4m以下。73、抛光机理7二、研磨抛光的分类1、按研磨抛光中的操作方式划分(1)手工研磨抛光 8二、研磨抛光的分类8 （2）机械研磨抛光 a. 圆盘式磨光机 如图所示。用手持式对一些大型模具去除仿形加工后的走刀痕迹及倒角，抛光精度不高，其抛光程度接近粗磨。 9 （2）机械研磨抛光9 b. 电动抛光机 由电动机、传动软轴及手持式抛光机组成。 手持直式旋转研抛头 手持往复研抛头 10 b. 电动抛光机 手持直式旋转研抛头 手持往复研 c. 研

4、磨机的工作原理 11 c. 研磨机的工作原理 11三、研磨抛光的加工要素 研磨抛光的加工要素见表5-1。2、按研磨抛光的机理划分 (1)机械作用研磨抛光 (2)非机械作用研磨抛光3、按研磨抛光剂使用的条件划分 (1)湿研 (2)干研 (3)半干研12三、研磨抛光的加工要素2、按研磨抛光的机理划分12加工要素内容加工方式驱动方式手动、机动、数字控制运动方式回转、往复加工面数单面、双面研 具材料硬质（淬火钢，铸铁），软质（木材，塑料）表面状态平滑、沟槽、孔穴形状平面、圆柱面、球面、成型面磨 料材料金属氧化物，金属碳化物，氮化物，硼化物粒度0.0010.01m材质硬度、韧性研 磨 液种类油性、水性作

5、用冷却、润滑、活性化学作用加工参数相对运动1100m/min压力0.0013.0MPa时间视加工条件而定环 境温度视加工要求而定，超精密型为（201）0C净化视加工要求而定，超精密型净化间 000100级13加工要素内容加工方式驱动方式手动、机动、数字控制运动方式回转四、研磨抛光剂研磨抛光剂是由磨料和抛光液组成的均匀混合剂。1.磨料磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。2、研磨抛光液3、研磨抛光膏14四、研磨抛光剂14五、研磨抛光工具1、研具材料原则上研具材料硬度应比被加工材料硬度低，但研具材料过软会使磨粒全部嵌入研具表面而使切削作用降低。一般研具材料有低碳钢、灰铸铁、黄铜、紫铜，硬木、竹片、塑料

6、、皮革和毛毡等。15五、研磨抛光工具152、研具(1)普通油石 一般用于粗研磨，(2)研磨平板(3)研磨环 (4)研磨芯棒 (5)研磨抛光辅助工具 电动往复式 如图5-3所示。 电动直杆旋转式 如图5-4所示。 电动弯头旋转式 如图5-5所示。162、研具16六.研磨抛光工艺过程1、研磨抛光余量研磨抛光余量取决于零件尺寸、原始表面粗糙度、最终精度要求等，原则上研磨抛光余量只要能去除表面加工痕迹和变质层即可。17六.研磨抛光工艺过程17淬硬后的成型表面粗糙度由Ra0.8m提高到Ra0.05m时的研磨抛光余量为:平面:取0.0150.03m;内圆:当d=25125mm时，取0.040.08m;外圆

7、:当d10mm时，取0.030.04m;当d1030mm时，取0.030.05m;当d3160mm时，取00.040.06m 。18淬硬后的成型表面粗糙度由Ra0.8m提高到Ra0.05m2.研磨抛光阶段和轨迹研磨抛光加工一般经过粗研磨细研磨精研磨抛光4个阶段。各部位的研磨顺序根据被加工面的具体情况确定。研磨抛光中，磨料的运动轨迹要使被加工表面各点有相同(或近似)的切削(磨削)条件。192.研磨抛光阶段和轨迹19一.电化学抛光的基本原理和特点 1.基本原理 电化学抛 光的基本原 理如图所示。第二讲 电化学抛光20一.电化学抛光的基本原理和特点第二讲 电化学抛光202、特点(1)电火花加工后的表

8、面，经过电化学抛光后可使表面粗糙度Ra值从3.21.6m降低到0.40.2m。 (2)电化学抛光的效率是普通手工研磨抛光的几倍。 (3)电化学抛光工艺方法简单，操作容易，而且设备简单，投资小。(4)电化学抛光不能消除原表面的租波纹，因此电化学抛光前零件表面应无波纹现象。212、特点21二.影响电化学抛光质量的因素(1)电解液 (2)电流密度 (3)电解液温度 (4)抛光时间(5)金属材料的金相组织状态 (6)抛光表面的原始表面粗糙度下一页返回上一页22二.影响电化学抛光质量的因素下一页返回上一页22三.抛光方式1.整体电化学抛光法 整体电化学抛光 如图所示。直流 电源电压为050V。下一页返回

9、上一页23三.抛光方式下一页返回上一页232.逐步电化学抛光法 逐步电化学抛光法如图所示。返回上一页242.逐步电化学抛光法 返回上一页243电解修磨抛光 在抛光工件和抛光工具之间施压以直流，利用通电后工件（阳极）与抛光工具（阴极）在电解液中发生的阳极溶液作用来进行抛光的一种工艺方法，如图所示。电解修磨抛光的工作原理 253电解修磨抛光电解修磨抛光的工作原理 251）电解修磨抛光不会使工件产生热变形或应力。2）工件硬度不影响加工速度。3）对型腔中用一般方法难以修磨的部分及形状， 可采用相应形状的修磨工具进行加工，操作方便、 灵活。4）粗糙度一般为Ra6.3-3.2m。5）装置简单，工作电压低，

10、电解液无毒，生产安全。电解修磨抛光的特点：26电解修磨抛光的特点：26 利用工具端面作超声频震动，并通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料的一种加工方法。 第三讲 超声波抛光27 利用工具端面作超声频震动，并通过悬浮液中的磨 工具作超声频振动，磨料液的液体分子和固体磨粒以极高速度和加速度不断撞击工件加工部位而抛磨加工表面；磨料液受工具断面的超声频振动而产生交变的冲击波和“空化现象”，使工件加工部位材料粉碎破坏达到加工目的。一、超声波加工的原理28 工具作超声频振动，磨料液的液体分子和固体磨粒以极高速1. 超声波发生器：将工频交流电转变为具有一定功率的超声频电振荡。2. 换能器：把超声频电振荡转变为超声

11、频机械振动。常用的换能器有：压电效应换能器和磁致伸缩换能器。3. 振幅扩大棒(变幅杆)：将换能器产生的小振幅(0.005-0.01mm)，转变为能满足超声波加工要求的振幅(0.01-0.1mm)。常用的变幅杆有锥形(扩大5-10倍)、指数曲线形(扩大10-20倍)和阶梯形(扩大20倍以上)三种。 二、超声波抛光机的组成291. 超声波发生器：将工频交流电转变为具有一定功率的超声频电3030三、抛光工艺1、抛光余量 超声波抛光时的抛光余量一般控制在0.020.04 mm 之内。2、抛光方式 一般要经过粗抛、细抛和精抛几个阶段。粗抛光时采用固定磨料或采用180左右的磨料进行抛光;细抛光时采用游离磨

12、料方式，磨料粒度为W40 左右; 精抛光时采用W5W3.5的磨料进行干抛(不加工作液)。3.工具 为避免工具受到大的破坏，其材料不宜过脆；一般用45钢。4.磨料悬浮液(磨料液)：由工作液和磨料混合而成。常用的工作液有水、煤油等。常用的磨料有碳化硅、碳化硼、金刚砂等。31三、抛光工艺31四、影响抛光效率的因素 1、工具的振幅和频率 2、工具对工件的静压力 3、磨料的种类和粒度 4、料液比下一页返回上一页32四、影响抛光效率的因素下一页返回上一页32五、影响抛光表面质量的因素超声波抛光的表面粗糙度和磨料的粒度、被加工材料性质、工具振幅等有关。磨料颗粒尺寸越小，工件材料硬度越高，超声振幅越小，则加工

13、表面粗糙度改观得越大。另外，采用机油和煤油工作液比水工作液更能获得好的表面粗糙度。返回上一页33五、影响抛光表面质量的因素返回上一页33六、超声波加工在特点1、适用于加工硬脆材料及不导电的非金属材料；2、工具对工件的作用力和热影响小，不会产生变形、烧伤和变质层，加工精度可达0.010.02mm，表面粗糙度Ra=10.1m；3、可以抛光薄壁、薄片、窄缝及低刚度零件；4、超声波抛光设备简单，使用和维修方便，操作容易；5、由于抛光时工具头无旋转运动，工具头可以用软材料做成复杂形状，抛光复杂的型孔和型腔表面。34六、超声波加工在特点1、适用于加工硬脆材料及不导电的非金属材3. 超声波旋转加工：采用烧结

14、金刚石工具，工具高速 旋转 (20005000r/min)，不用磨料液，用自来水 冲走屑末，加工效率比一般超声波加工提高数倍。 适宜深小孔加工和细长棒套料。1. 型孔和型腔加工: 加工圆孔的 直径范围为 0.1 90mm， 最大深度达100400mm2. 切割加工: 例如切割硅单晶片，工具为0.127mm厚 的软钢片。七、超声波加工的应用353. 超声波旋转加工：采用烧结金刚石工具，工具高速1. 型孔3636挤压研磨抛光属于磨料流动加工，也称挤压研磨。它不仅能对零件表面进行光整加工，还可以去除零件内部通道上的毛刺。一、基本原理挤压研磨抛光是将含有磨料的油泥状黏弹性高分子介质组成的黏性研磨抛光剂

15、，用一定压力挤过被加工表面，通过磨料颗粒的刮削作用去除被加工表面的微观不平材料的工艺方法。第四讲 挤压研磨抛光下一页返回37挤压研磨抛光属于磨料流动加工，也称挤压研磨。它不仅能对零件表挤压研磨抛光加工过程38挤压研磨抛光加工过程38二、特点 1、适用范围广 适用于各种复杂表面的加工, 加工材料范围广。2、抛光效果好 电火花线切割加工后的表面，经挤压研磨抛光后表面粗糙度可达Ra=0.040.O5m，尺寸精度可达0.0l0.0025mm，完全可以去除电火花加工后的表面质量缺陷。3、抛光效率高 挤压研磨抛光的加工余量一般为0.010.lmm，所需要的研磨抛光时间为几分钟至十几分钟，与手工研磨抛光相比

16、，大大提高了生产率。下一页返回上一页39二、特点 三、黏弹性研磨抛光剂与设备挤压研磨抛光需选用黏弹性研磨抛光剂，也称为黏性磨料。它由磨料和特殊的流动介质均匀混合而成，其性能优劣直接影响到抛光效果。目前，国内外挤压研磨抛光机多为立式对置活塞式，通过两活塞的运动迫使研磨抛光剂作上下流动。图5-16为常用夹具的工作示意图。下一页返回上一页40三、黏弹性研磨抛光剂与设备下一页返回上一页404141四、工艺参数1.磨料的种类、粒度及磨料在研磨抛光剂中的含量 根据被加工零件的材料类型和加工要求选取。2.研磨抛光剂的黏度 根据加工要求选取。3.挤压压力 一般根据机床提供的范围选取。4.研磨抛光剂的流动速度及

17、流量 在机床提供的范围内选取。下一页返回上一页42四、工艺参数下一页返回上一页42一.喷丸抛光喷丸抛光是利用含有微细玻璃球的高速干燥流对被抛光表面进行喷射，去除表面微量金属材料，降低表面粗糙度的方法。喷丸抛光与喷砂使用的磨料类型不同，喷丸抛光所用的玻璃球颗粒更细，喷射后的玻璃球不循环使用。喷丸抛光的加工装置如图所示。第五讲 其他光整加工下一页返回43一.喷丸抛光第五讲 其他光整加工下一页返回43下一页返回44下一页返回44喷丸抛光在模具加工中主要用于去除电火花加工后的成型表面变质层。影响其加工速度的因素有磨料粒度、喷嘴直径、喷嘴到加工表面的距离、喷射速度和喷射角度。喷丸抛光的工艺参数如下:1、

18、磨料 喷丸抛光所用的磨料为玻璃球，磨料颗粒尺寸为10150m。2、载体气体 喷丸抛光的载体气体可用于燥空气、二氧化碳等，但不得用氧气。3、喷嘴 喷嘴材料要求耐磨性好，多采用硬质合金材料。喷嘴口径为0.131.2。下一页返回45喷丸抛光在模具加工中主要用于去除电火花加工后的成型表面变质层二、程序控制抛光程序控制抛光机适用于各种高精度复杂曲面的研磨抛光。程序控制抛光机由计算机、数控系统、机械系统和附件等组成。这种抛光方式能有效地保证加工质量，减轻人工研磨抛光的随意性，同时降低了劳动强度和提高了生产效率。下一页返回上一页46二、程序控制抛光下一页返回上一页46照相腐蚀广泛用于模具工作型面上的图形、文

19、字和花纹的加工，这是一种高质量、低成本、高效可靠的加工工艺，是照相制版和化学腐蚀的结合。一、特点1.用照相腐蚀加工的图文精度高，图案仿真性强，腐蚀深度均匀;2.用照相腐蚀加工模具图文可在零件淬火、抛光后进行;3.可以在曲面上加工图文;4.可靠性高(图文加工是零件加工的最后一道工序)。第六讲 照相腐蚀下一页返回47照相腐蚀广泛用于模具工作型面上的图形、文字和花纹的加工，这是二、对模具成型零件的要求1、材料要求 应具有良好的图文饰刻性能，即钢质晶粒细小，组织结构均匀。常用的有45钢、T8、TlO、P2O、40Cr、40CrMn等。另外，在加工前应对钢材的偏析及各向异性作相应处理。2、拔模斜度 如果型腔侧壁要做图文，则应有较大的拔模斜度。下一页返回上一页48二、对模具成型零件的要求下一页返回上一页483、表面粗糙度 表面粗糙度要适当。如果是亚光细砂纹，取表面粗糙度Ra=0.40.8m;细花纹或砂纹取Ra=1.6m