金屬零件制造所使用模具的表面精加工技術

高威昊，王 晶，侯亞峰，侯國良

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

模具表面精加工處理是一項難度較大的工作內容，主要是因為其工作強度較大，對工作經驗要求較高，模具表面精加工處理成為限制模具行業發展進步的重要阻礙。金屬零件制造用模具表面精加工主要可分為兩類，一類是模具表面精加工傳統技術，它的技術特點是以手工研磨拋光技術為主，以數字式模具拋光設備為輔對模具表面進行精細處理；另一類是模具表面精加工非傳統技術，該技術的特點主要是電化學拋光、超聲波拋光、激光拋光、磁流變拋光技術等。

1 模具制造技術

（1）第三代制模技術。第三代制膜技術是指高速銑削加工技術，該技術不但加工效率較高，加工精度與模具表面質量同樣優越，與傳統的切削加工技術相比，該技術熱變形較小，適合加工各類對溫度較為敏感的材料或極易出現熱變形的材料，如鎂合金；該技術切削力度較小，能更好加工剛性較差的零件；加工人員適當選擇加工時的刀具與切削量，還能使用該技術處理加工硬材料，如HRC60等。

（2）先進快速模具制造技術。激光快速成型技術在我國發展速度較快，現已達到世界先進水平并朝著商品化的方向不斷發展；無模多點成型技術成為吉林工大的重點科技研究項目，現已自主設計并制造相關先進設備；樹脂沖壓模具在我國國產轎車的試制中被成功應用。

2 模具表面精加工傳統加工技術

（1）手工研磨拋光技術。手工研磨拋光技術屬于模具表面精加工傳統技術，不需要特殊的設備，僅依靠砂紙完成相關工作，操作較為簡單，對模具的適應性較強，這種模具表面精加工技術多半依靠技師的經驗與手感，需要加工人員長期的積累才能擁有該項技術。該技術對經驗的依靠也會導致模具表面精加工質量參差不齊，對模具加工的發展產生一定阻礙。

（2）數字式模具拋光設備。隨著我國科學技術的不斷發展，各類新型加工機器也應運而生，模具表面精加工可結合數字化的拋光設備，通過自動化技術手段進行控制，利用電子技術設置技術參數，根據實際環境概況調整設備研磨的參數數值及工藝參數，能有效實現全自動化拋光技術及半自動化拋光技術。平整功能是數字式模具拋光設備所具有的主要特點，使用該設備對模具進行處理，平整波紋長度基本可達75mm。與手工研磨拋光技術相比，數字式模具拋光設備可有效提高加工人員工作效率，且能最大程度保證模具拋光質量的穩定性，精確度較高，對受拋光材料的適應性較高，能處理不同金屬零件制成的模具。

3 模具表面加工等級及拋光規范

為能規范模具表面加工的具體等級質量，借此減少模具表面精加工所消耗的時間，有效降低加工成本，以往產品圖紙上技術要求一項中的“MDCA級”、“MDCB級”、“MDCC級”等類型的等級名稱已經被廢止，開始啟用新的等級標準。

4 模具表面精加工非傳統技術及特點

（1）噴丸強化技術。噴丸強化技術主要是利用質地較硬的丸粒對金屬表面進行沖擊，保持其高速與連續性，使金屬表面最終冷卻硬化。該技術的應用能充分發揮丸粒的作用改變金屬表面的應力分布狀態、表層的微觀形貌等參數，最大程度提高模具的疲勞強度、抗沖擊強度、磨損強度等。該技術的應用還能有效處理模具表面的粗糙程度，去除因使用設備加工產生的電火花出現的表面變質層，最終完成模具表面精加工處理。該技術操作過程較為簡單，能有效減少能源的浪費，適合落料模、冷作模、熱鍛模等多種模具，這些模具主要以疲勞失效形式為主，常會在鍛造過程中出現因局部變化破損出現的裂紋，而該技術能推遲裂紋出現的時間，進而減少模具發生龜裂的可能性。

（2）電化學、電化學機械光整加工技術。電化學、電化學機械光整加工技術的處理原理是段化學陽極溶解，能有效清除加工過程中出現的金屬離子。該技術能有效避免變形層與模具材料中剩余的應力發生作用，對刀具的磨損程度較小，可保證模具能長期使用不會產生毛刺。利用該技術完成模具表面精加工處理工作，能明顯提高模具的表面精加工處理質量，改善模具表面的粗糙程度，最大范圍內改善模具的波紋度。因此，該技術可被廣泛應用于模具表面精加工處理中。

（3）磁流變拋光技術。磁流變拋光技術主要是利用磁流的變化對模具表面進行精加工處理，磁性顆粒、基液與懸浮穩定劑是磁流的組成部分，流變特性是磁流的主要特征，能使磁場能量發生劇烈變化，表現出極為顯著的固體相似性。使用該技術對模具表面進行精加工處理，應先利用拋光的磁流變流材料周圍的磁場，促使工件之間開始出現相對運動情況，之后對工件表面進行快速剪切，直接去除工件表面出現的毛刺材料部分。該技術是電磁理論、流體力學等理論綜合研究產生的新技術，磁流變液是一種先進的智能材料，在磁場的影響作用下能直接完成固態與液態的互逆轉變。

（4）CVD技術。CVD技術是化學氣相沉積技術，PVD技術是物理氣相沉積技術，這兩種技術被廣泛應用于模具表面精加工處理工作中，而CVD涂層技術與其他相比應用范圍更廣。該技術擁有極為優越的抗氧化能力，該技術處理之后產生的涂層自身結合力在切邊模、擠壓模等模具類型中表現較為突出。CVD技術能有效適用于各類金屬材料的成形與擠壓，利用該技術處理之后的模具具有較強的耐磨性，高溫抗氧化能力較強，耐腐蝕性能較強。需要注意的是，該技術需要高溫進行處理形成涂層，因此在涂層形成之后需要進行二次熱處理。

（5）激光拋光技術。激光拋光技術主要是由于激光技術的發展與進步產生的，該技術能有效處理具有一定能量密度、波長特定的材料，使材料表面薄膜融化或蒸發，最終使模具表面光滑平整。該技術能有效延長模具的壽命，提高模具表面精加工處理的質量水平，降低處理模具表面過程中投入的成本，有效提高模具的生產效率。

5 結語

根據文中內容可知，隨著我國科學技術的不斷進步，各類先進技術開始被應用于模具制造行業之中，極大提高了模具的產量與質量，降低生產過程中所好肥的時間，減少了模具生產成本，為生產企業帶來較大經濟收益。隨著先進技術的不斷更新，各類金屬零件生產所使用模具技術也會不斷發展，模具產品的更新換代速度也會不斷加快。