探索模具制造中模具表面精加工技術

薛磊

摘 要：模具表面的精加工一直是模具加工中未能有效解決的一個難題，這個難題也導致了工人在精加工時工作強度加大，成為模具加工的瓶頸。傳統精加工技術主要是以工人們手工打磨拋光和近年發展起來的機械精加工為主。非傳統精加工主要包括超聲波加工、化學拋光、電化學和電化學機械光整加工、磁流變拋光技術、噴丸強化技術、激光拋光技術、電火花拋光技術等。下面我們就一些主要的精加工技術進行介紹。

關鍵詞：模具制造;表面;精加工

表面精加工在模具制造中屬于一項較為復雜且難度較大的工作，對做這項工作的人員有較高的要求，需要有豐富的加工經驗，才能做好精加工這項工。現如今的模具表面精加工技術主要有兩種——傳統模具表面精加工技術和非傳統模具表面精加工技術。

1 傳統精加工技術

1.1 手工研磨拋光技術

手工研磨拋光是傳統模具精加工所采用的主要手段，也是現在仍然廣泛使用的方法之一。該方法不需要特殊的設備，操作簡便，但是對于加工者的加工經驗要求非常高，而且在加工中使得工人的勞動強度很大，對于工人的體能有較高要求。既然是人工操作依靠經驗，手工研磨拋光技術就存在著質量不穩定的特點，比較容易出現質量問題，并且該方法效率底下，加工周期長（約占整個模具加工周期的1/3），工人們的工作環境也非常惡劣。這些原因制約了我國模具加工向更高層次的發展。

1.2 數字式模具拋光機技術

隨著現代科技的進步，不斷有新型的機器應用在模具拋光上面，數字式模具拋光機就是其中的一種，這種機器結合了數字化的自動控制，電子顯示的參數設置，可以根據實際情況的變化來進行參數的調整和設置，可以實現自動或半自動拋光。這種機器的操作不是特別復雜，使得在對模具進行拋光操作時可以不用對工人的經驗有過高的要求。

2 非傳統精加工技術及特點

2.1 CVD技術

它也稱化學氣相沉淀技術，指的是化學氣體或蒸汽在材料表面反應合成涂層或納米材料的方法，簡單來說就是一種熱化學反應技術，而且這種化學反應需要依靠超高的溫度來對材料進行處理，使之表面發生氣相化學反應，在反應過程中出現的反應物沉淀會引起表面光滑。這項技術如今在模具表面精加工中非常常見，在切模方面具有顯著的效果。

2.2 超聲波拋光技術

超聲波模具拋光機是采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速震動研磨的原理進行拋光。這種拋光的主要優點就是可以完成一般拋光工具難以深入的曲折位置進行拋光，而且還不會影響模具的精度。這種方法比較好的解決了用戶過去因為模具有窄槽、邊角等復雜位置而難以達到拋光要求這一難題。并且縮短了拋光時間，提高了拋光效率。

2.3 電化學和電化學機械光整加工技術

電化學復合光整加工主要靠的是金屬模具的電化學陽極溶解原理來加工，利用磨具（磨料）的機械作用刮除工件表面鈍化膜。作用力極小。我們將模具放入電解液中通電來進行陽極溶解的操作，可以防止在加工過程中導致的模具形變，對磨具的磨損很小，可以長期使用，并且不產生毛刺。利用電化學加工方式加工，大大提高了模具研磨的質量，改善了模具表面的粗糙度。根據數據分析，采用電化學加工方式加工的模具的表面平滑度是普通工藝加工的5倍，該技術可以廣泛應用于模具的表面加工。

2.4 噴丸強化技術

在該技術中，彈丸是噴丸強化工藝中使用的形狀為球形或無棱角的圓柱形且均為實心的介質材料。噴丸強化使用的彈丸包括玻璃丸、鑄鋼丸、不銹鋼丸、切制鋼絲、陶瓷丸、塑料丸等。噴丸強化是高速運動的彈丸噴射材料表面并使其表層發生塑性變形的過程，噴丸過程中，彈丸反復打擊材料的表面，最終在材料表面附近形成一塑性變形層即強化層的深度，其深度為0.1～0.8mm。噴丸處理除了產生應力強化和組織強化外，還可以有效消除加工時產生的刀痕。這種技術較為簡單易操作，還能有效的節約能源，適用于一些以疲勞失效形式為主的磨具，可以改善這些材料疲勞及應力腐蝕抗力。

2.5 磁流變拋光技術

磁流變拋光技術是利用磁流變拋光液在磁場中流變性進行拋光的一種超精密加工方法。磁流變液主要由磁性顆粒、載液和表長面活性劑組成。具有磁特性、流變性和穩定性等特點。在無外加磁場時，磁性微粒無規則分布，磁流變液為可流動液體狀態;而在外加磁場作用下，磁性微粒呈鏈狀分布，其流變特性急劇轉變，表現為類似固體的性質;撤除磁場后，又會立刻恢復原液體性質。當磁流變拋光液在梯度磁場中發生流變時，磁流變拋光液在固態和液態之間進行形態的轉變，此時磁流變拋光液與工件之間快速的相對運動，在模具表面快速進行剪切，從而使工件表面的毛刺或凸起等材料被去除。

2.6 激光拋光技術

激光拋光技術在現代激光技術的基礎上發展起來的。根據激光與材料的相關特性可以把激光拋光技術分為兩種：熱拋光技術和冷拋光技術。其中，熱拋光技術就是通過激光與模具表面接觸產生大量的熱量進而將模具表面需要去除的材料通過熔化或者蒸發等方式去掉。因此對模具材料的導熱性有一定的要求。但是熱拋光的方法分容易引發材料內部的裂紋，因此該種方法拋光的效果不是很好。而冷拋光則是利用模具材料吸收了光子之后會使表層材料的化學鍵被打斷或者是晶格結構被破壞，從而去除多余的材料實現模具表面的拋光。此時激光與材料之間產生的熱量可以忽略不計，因此不易產生裂紋，也不影響周圍材料且容易控制材料的去除量的冷拋光技術非常合適。

3 結語

總之，隨著科技發展飛速，很多國家都在進行模具制造業的改革，比如日本就已經研制出了數控研磨機，數控研磨機把模具進行三維曲面的自動化研磨拋光。在這種趨勢下，大部分模具向精密化和大型化方向發展，模具的加工工藝也在不斷得到提升，以后會有更多更先進的機器研發出來并投入使用，從而提升模具表面精加工技術。

參考文獻：

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