模具制造PPT教案.pptx

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1、模具(mj)制造第一页，共52 页。4.1 4.1 切削切削(qixio)(qixio)加加工工 现代模具制造的加工设备其特征是多轴 现代模具制造的加工设备其特征是多轴CNC CNC 控制 控制(kngzh)(kngzh)和高精度定位系 和高精度定位系统，目的是要获得产品的高精度和降低不合格品率。目前，热处理后的工件可 统，目的是要获得产品的高精度和降低不合格品率。目前，热处理后的工件可通过铣加工，最终强度可以达到 通过铣加工，最终强度可以达到2000MPa 2000MPa。各种工艺，如。各种工艺，如EDM EDM 加工型腔，尽量 加工型腔，尽量用铣加工代替，这可以缩短加工工艺链。硬度达 用铣

2、加工代替，这可以缩短加工工艺链。硬度达HRC 62 HRC 62 的钢材也能用当今标准 的钢材也能用当今标准的 的HSC HSC 铣床加工。铣床加工。对于注射和压铸模具，可综合采用铣削和电火化加工方法来加工。由于铣 对于注射和压铸模具，可综合采用铣削和电火化加工方法来加工。由于铣削加工去除材料的能力更大，所以为了缩短加工时间，应使铣削量达到最大。削加工去除材料的能力更大，所以为了缩短加工时间，应使铣削量达到最大。然而，对于复杂的轮廓、薄细形体和深腔要用后续的电火花加工完成，可用 然而，对于复杂的轮廓、薄细形体和深腔要用后续的电火花加工完成，可用HSC HSC 切削石墨或铜而得到电极。切削石墨或

3、铜而得到电极。第1 页/共52 页第二页，共52 页。当用 当用CNC CNC 机床加工零件时，首先根据零件图编写 机床加工零件时，首先根据零件图编写CNC CNC机床用的程序。程序被读进 机床用的程序。程序被读进CNC CNC 系统 系统(xtng)(xtng)中，然后，在 中，然后，在机床上安装工件和刀具。并且根据程序运行刀具。最后进行 机床上安装工件和刀具。并且根据程序运行刀具。最后进行加工。加工。一台数控机床设定一个特定位置。通常，在这个位置进 一台数控机床设定一个特定位置。通常，在这个位置进行换刀和设定编程的绝对零点。这个位置称为参考位置 行换刀和设定编程的绝对零点。这个位置称为参考

4、位置(点 点)。把刀具移动到参考点，有两种方法：把刀具移动到参考点，有两种方法：1)1)手动回参考点；手动回参考点；2)2)自 自动返回参考点。动返回参考点。下面两个坐标系被指定在不同位置：下面两个坐标系被指定在不同位置：1)1)零件图纸上的坐标系。在零件图纸上设定坐标系，该坐标 零件图纸上的坐标系。在零件图纸上设定坐标系，该坐标系上的坐标值用作编程数据。系上的坐标值用作编程数据。2)2)由 由CNC CNC 设定的坐标系。该坐标系在实际机床工作台上设定。设定的坐标系。该坐标系在实际机床工作台上设定。用程序编制从刀具当前位置到要设定坐标系零点的距离设定 用程序编制从刀具当前位置到要设定坐标系零

5、点的距离设定该坐标系。该坐标系。第2 页/共52 页第三页，共52 页。按照零件图纸坐标系编制的程序指令，刀具 按照零件图纸坐标系编制的程序指令，刀具(doj)(doj)在 在CNC CNC 设定的坐标 设定的坐标系中移动，把工件加工成图纸指定的形状。因此，为了正确地把工件加工 系中移动，把工件加工成图纸指定的形状。因此，为了正确地把工件加工成图纸指定的形状，两个坐标系必须设在同一位置。成图纸指定的形状，两个坐标系必须设在同一位置。根据零件形状、加工数量可以使用简单的方法把两个坐标系设在同一位置。根据零件形状、加工数量可以使用简单的方法把两个坐标系设在同一位置。1)1)使用工件的基准面和基准点

6、。使刀具 使用工件的基准面和基准点。使刀具(doj)(doj)中心与工件基准点重合，在 中心与工件基准点重合，在这个位置上设定由 这个位置上设定由CNC CNC 指定的坐标系。指定的坐标系。2)2)把工件直接安装在夹具上。使刀具 把工件直接安装在夹具上。使刀具(doj)(doj)中心与参考点重合，在该位置 中心与参考点重合，在该位置设定 设定CNC CNC 指定的坐标系。夹具应安装在距参考点预先设定的位置。指定的坐标系。夹具应安装在距参考点预先设定的位置。3)3)把工件装在托盘上，然后把工件和托盘一起装在夹具上。夹具和坐标系 把工件装在托盘上，然后把工件和托盘一起装在夹具上。夹具和坐标系的规定

7、与 的规定与(2)(2)相同。相同。第3 页/共52 页第四页，共52 页。当进行 当进行(jnxng)(jnxng)钻孔、攻丝、镗孔、铣削等加工时，必须选择适当的刀具。给每 钻孔、攻丝、镗孔、铣削等加工时，必须选择适当的刀具。给每把刀具赋给一个编号，在程序中指令不同的编号时，应选择相应的刀具。例如，当把 把刀具赋给一个编号，在程序中指令不同的编号时，应选择相应的刀具。例如，当把01 01 号赋给钻头时，当这把刀具放在 号赋给钻头时，当这把刀具放在ATC ATC 的 的01 01 号位时，通过指令 号位时，通过指令T01 T01 可以选择刀具。该 可以选择刀具。该功能称为刀具功能。功能称为刀具

8、功能。当开始实际加工时，需要旋转主轴并供给冷却液。为此，需要控制主轴电机和冷 当开始实际加工时，需要旋转主轴并供给冷却液。为此，需要控制主轴电机和冷却泵的启动停止操作。指令机床部件的启停操作的功能称为辅助功能。通常，该功能 却泵的启动停止操作。指令机床部件的启停操作的功能称为辅助功能。通常，该功能用 用M M 代码指令。例如，当指令 代码指令。例如，当指令M03 M03 时，主轴以指令的主轴速度按顺时针方向旋转。时，主轴以指令的主轴速度按顺时针方向旋转。第4 页/共52 页第五页，共52 页。通常加工一个零件要用多把刀。刀具有不同 通常加工一个零件要用多把刀。刀具有不同(b tn)(b tn)

9、的长度。根据使 的长度。根据使用的刀具去更换程序是相当麻烦的。因此应预先测量使用的每把刀具的长 用的刀具去更换程序是相当麻烦的。因此应预先测量使用的每把刀具的长度。并在 度。并在CNC CNC 中设定标准刀具的长度和每把刀具的长度之间的差，即使刀 中设定标准刀具的长度和每把刀具的长度之间的差，即使刀具改变了，也不需要更换程序便可实现加工。该功能称为刀具长度补偿。具改变了，也不需要更换程序便可实现加工。该功能称为刀具长度补偿。第5 页/共52 页第六页，共52 页。因为刀具有半径 因为刀具有半径(bnjng)(bnjng)，所以刀具中心的轨迹相对，所以刀具中心的轨迹相对于工件的轮廓偏移了一个刀具

10、的半径 于工件的轮廓偏移了一个刀具的半径(bnjng)(bnjng)。如果刀具。如果刀具半径 半径(bnjng)(bnjng)储存在 储存在CNC CNC 中的话，刀具可离开加工零件 中的话，刀具可离开加工零件形状为刀具半径 形状为刀具半径(bnjng)(bnjng)的轨迹移动。该功能称为刀具半 的轨迹移动。该功能称为刀具半径 径(bnjng)(bnjng)补偿。补偿。第6 页/共52 页第七页，共52 页。G G 代码分为以下两类：代码分为以下两类：1)1)非模态 非模态G G 代码。代码。G G 代码只在它的程序段中有效 代码只在它的程序段中有效(yuxio)(yuxio)。2)2)模态

11、模态G G 代码。在指令同组其它 代码。在指令同组其它G G 代码前该 代码前该G G 代码一直有效 代码一直有效(yuxio)(yuxio)。N1 G91G46G00X80.0Y50.0D01;N2 G47G01X50.0F120.0;N3 Y40.0;N4 G48X40.0;N5 Y-40.0;N6 G45X30.0;N7 G45G03X30.0J30.0;N8 G45G01Y20.0;N9 G46X0;N10 G46G02X-30.0Y30.0J30.0;N11 G45G01Y0;N12 G47X-120.0;N13 G47Y-80.0;N14 G46G00X80.0Y-50.0;第7

12、页/共52 页第八页，共52 页。注塑模具制造中广泛应用深孔钻削 注塑模具制造中广泛应用深孔钻削(枪钻 枪钻)，这种方法需要一个特别的机床或，这种方法需要一个特别的机床或用其他机床连接深孔钻削装置，如铣床。钻削在水平面内操作，与普通的钻床或 用其他机床连接深孔钻削装置，如铣床。钻削在水平面内操作，与普通的钻床或铣床有四个重要的不同：铣床有四个重要的不同：机床钻孔的深度能够相当大。机床钻孔的深度能够相当大。钻头支撑可非常接近工件，如同钻削夹具。钻头支撑可非常接近工件，如同钻削夹具。钻头的切削刃直接受到压力 钻头的切削刃直接受到压力(yl)(yl)润滑和冷却。润滑和冷却。钻头钻通固体材料，不需预钻

13、。钻头钻通固体材料，不需预钻。有两种钻头，区别是内部去屑或外部去屑，外部去屑方法是最常用的。有两种钻头，区别是内部去屑或外部去屑，外部去屑方法是最常用的。横截面上的深孔钻 第8 页/共52 页第九页，共52 页。1 1 枪钻材料 枪钻材料 钻头的工作端，由硬质合金制成。比高速钢更硬，寿命更 钻头的工作端，由硬质合金制成。比高速钢更硬，寿命更长。头部是用铜焊将其焊接 长。头部是用铜焊将其焊接(hnji)(hnji)在一根长的钢管上，钢管另 在一根长的钢管上，钢管另一端被固定在机床夹头上。工作端全新时约 一端被固定在机床夹头上。工作端全新时约40 mm 40 mm 长，切削刃 长，切削刃部可重磨，

14、直到剩余的长度不足以在孔内起导向作用。工作端 部可重磨，直到剩余的长度不足以在孔内起导向作用。工作端越短，偏离的危险就越大。越短，偏离的危险就越大。2 2 钻头的切削刃 钻头的切削刃 切削刃的角度取决于被切削的材料，短刃大约 切削刃的角度取决于被切削的材料，短刃大约30 30、长刃大、长刃大约 约20 20，如图，如图4-12 4-12 所示。这是麻花钻和深孔钻最明显的区别。没 所示。这是麻花钻和深孔钻最明显的区别。没有凿尖刃，但是钻头非常尖锐，明确规定的 有凿尖刃，但是钻头非常尖锐，明确规定的V V 形切削刃，围绕 形切削刃，围绕着钻头中心和所谓的 着钻头中心和所谓的W W 形槽旋转，保持钻

15、头在中心上，甚至当 形槽旋转，保持钻头在中心上，甚至当切削刃在工件内部离导向套很远处时仍然可以工作。当钻头逐 切削刃在工件内部离导向套很远处时仍然可以工作。当钻头逐步进入工件时，头部和杆部 步进入工件时，头部和杆部3/4 3/4 圆柱比麻花钻上非常窄的棱边 圆柱比麻花钻上非常窄的棱边能提供更好的导向，这就有助于防止钻头偏离。能提供更好的导向，这就有助于防止钻头偏离。第9 页/共52 页第十页，共52 页。3 3 钻头定位 钻头定位 采用类似钻削夹具的方法来进行，钻套属于钻头且随钻头一起供 采用类似钻削夹具的方法来进行，钻套属于钻头且随钻头一起供货。钻套导向在出屑盒顶端被固定到机器上，出屑盒用来

16、收集返回的 货。钻套导向在出屑盒顶端被固定到机器上，出屑盒用来收集返回的冷却液和切屑，并且 冷却液和切屑，并且(bngqi)(bngqi)精确地定位钻头。导向面紧紧对着工件 精确地定位钻头。导向面紧紧对着工件表面固定，以致于通过出屑槽返回的冷却液和切屑能进入出屑盒而无 表面固定，以致于通过出屑槽返回的冷却液和切屑能进入出屑盒而无渗漏。渗漏。4.4.切削刃的冷却 切削刃的冷却 钻头在整个长度上有一孔，让冷却液通过高压吸入，冷却液出口 钻头在整个长度上有一孔，让冷却液通过高压吸入，冷却液出口正好在切削刃后面，它冷却和润滑钻头，使孔内摩擦最小，冷却液还 正好在切削刃后面，它冷却和润滑钻头，使孔内摩擦

17、最小，冷却液还通过钻头的扇形开口，将切屑冲出。然后冷却液与切屑分离，经过过 通过钻头的扇形开口，将切屑冲出。然后冷却液与切屑分离，经过过滤后重新吸入。滤后重新吸入。枪钻在工件表面(biomin)的定位 第10 页/共52 页第十一页，共52 页。4.2 电火花加工(ji gng)电火花加工是一种复制成形工艺，在绝缘溶液中通过短暂的、连续的放电而去除材料。碳氢化合物是标准(biozhn)的绝缘体，也可以使用含有可溶有机酸成分的水作为介质。工具电极一般加工成模具的形状，以复制模具轮廓。第11 页/共52 页第十二页，共52 页。在连续的放电冲击下，工件和电极上的材料被加热到熔化或 在连续的放电冲击

18、下，工件和电极上的材料被加热到熔化或气化温度并在电子或机械力的作用下爆裂开。通过对工艺参数的 气化温度并在电子或机械力的作用下爆裂开。通过对工艺参数的合理选择，可使工件上的材料去除量远远多于电极上的材料去除 合理选择，可使工件上的材料去除量远远多于电极上的材料去除量，工具损耗量甚至仅占工件损耗量的 量，工具损耗量甚至仅占工件损耗量的0.1%0.1%以下。以下。放电两极都有凹坑产生，其尺寸与放电的能量有关。于是，放电两极都有凹坑产生，其尺寸与放电的能量有关。于是，高放电能量的粗加工和精加工之间应有区别。放电凹坑使模具表 高放电能量的粗加工和精加工之间应有区别。放电凹坑使模具表面形成特定结构、特定

19、粗糙度，并且呈现席形表面。碎屑从放电 面形成特定结构、特定粗糙度，并且呈现席形表面。碎屑从放电间隙中冲走并沉积到容器底部。可将放电动作设计成相对运动，间隙中冲走并沉积到容器底部。可将放电动作设计成相对运动，只需要将工具电极和夹具一起抬高很短一段距离便可，提升运动 只需要将工具电极和夹具一起抬高很短一段距离便可，提升运动导致间隙里的绝缘体改变。对于平面型腔而言，这种冲洗设计确 导致间隙里的绝缘体改变。对于平面型腔而言，这种冲洗设计确实足够了。但对于复杂的轮廓，还需要对工件和工具电极加双重 实足够了。但对于复杂的轮廓，还需要对工件和工具电极加双重压力 压力(yl)(yl)或吸力冲刷。或吸力冲刷。第

20、12 页/共52 页第十三页，共52 页。在简单的垂直熔蚀中，熔蚀的形状由电极的形状和尺寸所决定(judng)。清角加工不易，但行星放电加工的引入使其熔蚀技术得到扩展。行星放电加工是一种在工件和电极之间有相对运动的加工技术，这种相对运动是垂直、偏心和盘旋三种运动的组合，行星放电加工也被称为三维或多维空间技术。偏心运动 手动受限于 Z 轴功能自动R 运动方向 Z 轴 Z 轴侧轴与 Z 轴相关Z 轴侧轴与 Z 轴无关旋转速率 可调 与工艺相关 与工艺相关与 R 运动组合第13 页/共52 页第十四页，共52 页。对于任意形状通孔的加工，线切割是相当经济的方法 对于任意形状通孔的加工，线切割是相当经

21、济的方法(fngf)(fngf)。开敞的。开敞的型腔壁可以先倾斜，然后进行线切割加工。线切割加工效率很高，在模板 型腔壁可以先倾斜，然后进行线切割加工。线切割加工效率很高，在模板上可直接加工型腔。上可直接加工型腔。工件的金属材料在与细丝电极之间在没有接触和机械作用的情况下被 工件的金属材料在与细丝电极之间在没有接触和机械作用的情况下被切割，电极在数控下像带锯一样穿过金属，去离子水是绝缘液体，通过同 切割，电极在数控下像带锯一样穿过金属，去离子水是绝缘液体，通过同轴喷管流入切割区，随后被清理并在分离设备中回收，现代线切割设备已 轴喷管流入切割区，随后被清理并在分离设备中回收，现代线切割设备已具有

22、 具有5 5 轴 轴CNC CNC 高精度定位系统。高精度定位系统。4.3 4.3 电火花线切割电火花线切割 去离子水比碳氢化合物的优点更多。能产生更宽的火花间隙，从而改善冲洗(chngx)及整个工艺，淬屑更少，无固体分解物体并且不会产生电弧，从而不容易把线弄断。第14 页/共52 页第十五页，共52 页。4.4 4.4 型面整修与抛光型面整修与抛光4.4.1 4.4.1 模具表面模具表面(biomin)(biomin)精整与符号精整与符号 精度要求 m 加工方法 规定 典型应用0.025 研磨,8000 钻石 0.025 Petri 盘，光学质量0.05 900 磨石,8000 钻石,抛光

23、0.05 且擦光 试管0.08 900 磨石,3000 钻石,抛光 0.08 且擦光 水晶玻璃杯0.10 600 磨石,3000 钻石,抛光 0.1 且擦光 不透明，发亮的表面0.100.20 900 拉磨石,900 拉磨石和蒸汽珩磨0.100.200.100.20 且蒸汽珩磨擦光不透明表面无光泽表面0.100.15 900 拉磨石和蒸汽珩磨擦光 0.100.15 且蒸汽珩磨擦光 半透明粗整0.2 600 拉磨石,3000 钻石擦光 0.2 且擦光 一般用途0.20.3 400600 磨石和喷砂 0.20.3 且喷砂 工艺制品，不规定精整纹理精整a)表面精整(jn zhn)符号与类型 b)精整

24、(jn zhn)记号涉及的范围图4-20 图纸上的精整(jn zhn)符号 第15 页/共52 页第十六页，共52 页。4.4.2 4.4.2 特殊 特殊(tsh)(tsh)纹理 纹理 像篮子编织图案、皮 像篮子编织图案、皮革等纹理是供应商制作的，革等纹理是供应商制作的，它是通过化学蚀刻方法将 它是通过化学蚀刻方法将表面部分材料去除而形成 表面部分材料去除而形成的。纹理由参考样本定义，的。纹理由参考样本定义，只需标定名称和代码。设 只需标定名称和代码。设计者必须要标识纹理范围 计者必须要标识纹理范围以及应用深度。以及应用深度。如图 如图4-22 4-22 所示，如果 所示，如果(rgu)(rg

25、u)产品图上没有清楚 产品图上没有清楚标识纹理将会出现问题，标识纹理将会出现问题，图 图4-22a)4-22a)中，制品的高度 中，制品的高度h h包括纹理部分，而图 包括纹理部分，而图4-4-22b)22b)中，纹理部分在高度 中，纹理部分在高度h h之上。由于纹理的深度通 之上。由于纹理的深度通常是 常是0.050.l mm 0.050.l mm，甚至更，甚至更大。大。a)纹理深度没有(mi yu)标识 b)纹理深度d 包括在高度h 内 c)纹理深度d 凸出于表面图4-22 零件图没有标深度d 的二义性 第16 页/共52 页第十七页，共52 页。1.EDM 1.EDM 蚀刻。各种纹理都能

26、被加工成进行电火花加工的电极，这 蚀刻。各种纹理都能被加工成进行电火花加工的电极，这个电极能满足模具 个电极能满足模具(mj)(mj)表面所要求的精整。在电火花加工工艺 表面所要求的精整。在电火花加工工艺中，电极深入到通常已淬过火的模具 中，电极深入到通常已淬过火的模具(mj)(mj)钢中。钢中。2.EDM 2.EDM 精整。用光滑的电极靠近相配的工件光滑面，就可以进行 精整。用光滑的电极靠近相配的工件光滑面，就可以进行精整。在整个与电极接触的区域产生均匀的精整，精整的晶粒大小 精整。在整个与电极接触的区域产生均匀的精整，精整的晶粒大小通过控制使用的电流强度掌握。要规定和检查精整的程度，可使用

27、 通过控制使用的电流强度掌握。要规定和检查精整的程度，可使用VDI(VDI(德国工程组织 德国工程组织)颁布的切片比较，虽具有主观影响，大多数应 颁布的切片比较，虽具有主观影响，大多数应用还是满意的。用还是满意的。EDM 精整(jn zhn)切片比较 第17 页/共52 页第十八页，共52 页。4.4.3 4.4.3 喷砂和蒸汽 喷砂和蒸汽(zhn q)(zhn q)珩磨 珩磨 这种精整方法用于机加工和热处理之后，使得无光泽的表面达 这种精整方法用于机加工和热处理之后，使得无光泽的表面达到模塑面要求。在垂直或接近垂直的模塑面，这样的粗糙度会阻 到模塑面要求。在垂直或接近垂直的模塑面，这样的粗糙

28、度会阻碍顶出。碍顶出。对于低密度聚乙烯 对于低密度聚乙烯(LDPE)(LDPE)和少数其他塑料 和少数其他塑料(例如聚氨基甲酸酯 例如聚氨基甲酸酯PU PU 等 等)的产品，顶出实际可通过模塑表面的一定粗糙度来加以改进。的产品，顶出实际可通过模塑表面的一定粗糙度来加以改进。如果需要光面，在喷砂之后还要擦光。这样的粗糙度使用过程中 如果需要光面，在喷砂之后还要擦光。这样的粗糙度使用过程中会被磨掉，所以，必要时模具也要表面粗糙化处理，以保证作业 会被磨掉，所以，必要时模具也要表面粗糙化处理，以保证作业时不出现顶出问题。时不出现顶出问题。1.1.喷砂。四个等级的氧化铝 喷砂。四个等级的氧化铝(磨料

29、磨料)是喷砂时常用的，分为 是喷砂时常用的，分为80(80(最粗 最粗),#120),#120，#180#180 和 和240(240(最细 最细)，喷砂被固定，喷砂被固定(gdng)(gdng)用来清理热处 用来清理热处理留下的氧化皮。理留下的氧化皮。2.2.蒸汽珩磨。蒸汽珩磨并不涉及蒸汽。它实际是用手持喷管将非常 蒸汽珩磨。蒸汽珩磨并不涉及蒸汽。它实际是用手持喷管将非常细的玻璃球吹打到模具表面，采用压缩空气，整个过程用肉眼来 细的玻璃球吹打到模具表面，采用压缩空气，整个过程用肉眼来控制。当整个表面呈现无光泽时，这个过程即结束。需要处理的 控制。当整个表面呈现无光泽时，这个过程即结束。需要处

30、理的地方须在图纸上明确标出。地方须在图纸上明确标出。第18 页/共52 页第十九页，共52 页。4.4.4 4.4.4 抛光抛光(pogung)(pogung)和擦和擦光光 抛光是借助于工具，通过工件上自由磨粒作用，使金 抛光是借助于工具，通过工件上自由磨粒作用，使金属去除的方法。这些方法之间的差距仅在于去除的程度。属去除的方法。这些方法之间的差距仅在于去除的程度。抛光机和研磨机可获得较规则的表面，要是采用手工精整 抛光机和研磨机可获得较规则的表面，要是采用手工精整的话，特别是那些不熟练的操作者，容易造成表面波纹程 的话，特别是那些不熟练的操作者，容易造成表面波纹程度加大，甚至给原先平直并不粗

31、糙的表面也增加了波纹。度加大，甚至给原先平直并不粗糙的表面也增加了波纹。1 1 拉抛。拉抛是采用毡棍，以及和擦光同样 拉抛。拉抛是采用毡棍，以及和擦光同样(tngyng)(tngyng)的钻石膏沿塑模区域的拉磨方向上运动，工件固定。在与 的钻石膏沿塑模区域的拉磨方向上运动，工件固定。在与顶出方向成直角方向上车、铣、磨削加工，表面产生的脊 顶出方向成直角方向上车、铣、磨削加工，表面产生的脊起和沟槽，对于顶出会产生严重的问题，在有深槽的地方 起和沟槽，对于顶出会产生严重的问题，在有深槽的地方甚至会阻碍和破坏塑料件成型，这个问题必须通过在可能 甚至会阻碍和破坏塑料件成型，这个问题必须通过在可能产生这

32、些问题的模具零件上沿顶出方向的抛光来解决。普 产生这些问题的模具零件上沿顶出方向的抛光来解决。普通的抛光只能抹平脊起，波纹仍然存在，仍会影响顶出。通的抛光只能抹平脊起，波纹仍然存在，仍会影响顶出。拉抛影响模具性能。采用最小斜度的模具表面的图纸上，拉抛影响模具性能。采用最小斜度的模具表面的图纸上，必须规定采取拉抛，附加到产品的精整规格上。必须规定采取拉抛，附加到产品的精整规格上。2 2 钻石磨料。抛光是借助于工具，使带到工件上的磨料 钻石磨料。抛光是借助于工具，使带到工件上的磨料产生作用而使金属分离。磨料常用钻石磨料，用筛孔尺寸 产生作用而使金属分离。磨料常用钻石磨料，用筛孔尺寸划分其级别。划分

33、其级别。第19 页/共52 页第二十页，共52 页。擦光采用手持旋转毡轮和钻石膏 擦光采用手持旋转毡轮和钻石膏#15#15、#9#9、#6#6 和 和#3#3，工件可旋转，工件可旋转也可静止。擦光分为两步，首先是 也可静止。擦光分为两步，首先是“切削 切削”，通过去除表面缺陷或划痕，通过去除表面缺陷或划痕，使表面精制，从而获得相对平滑的表面。第二步是 使表面精制，从而获得相对平滑的表面。第二步是“着色 着色”，切削过的表，切削过的表面进一步精制，产生最大的光泽。金刚石磨料使用不同工具时的嵌入 面进一步精制，产生最大的光泽。金刚石磨料使用不同工具时的嵌入情况如图 情况如图4-25 4-25 所示

34、，图 所示，图4-26 4-26 则表示各种磨料的作业过程 则表示各种磨料的作业过程(guchng)(guchng)。表面材料的去除量取决于植入 表面材料的去除量取决于植入“工具 工具”中磨料的尺寸。当磨粒切削时，中磨料的尺寸。当磨粒切削时，旋转并且逐渐随金属颗粒落下。磨粒植入比较硬的基体，例如木材、旋转并且逐渐随金属颗粒落下。磨粒植入比较硬的基体，例如木材、铜、铁或钢，在其脱落之前，使模具表面去除更多，但也更有可能使 铜、铁或钢，在其脱落之前，使模具表面去除更多，但也更有可能使表面刮伤。表面刮伤。图4-25 用软(左)、中等(中)和硬(右)工具将金刚右磨料(mlio)嵌入淬火钢表面 第20

35、页/共52 页第二十一页，共52 页。a)9 号磨粒抛光 b)6 号磨粒切削 c)3 号磨粒着色图4-26 不同磨料(mlio)与毡衬底用于抛光和擦光的不同阶段第21 页/共52 页第二十二页，共52 页。由于需要装饰或增加某些功能，经常需要在模具表面加工出纹 由于需要装饰或增加某些功能，经常需要在模具表面加工出纹理，或是出于包装的原因，或是使注塑制品表面抗刮伤和抗磨损 理，或是出于包装的原因，或是使注塑制品表面抗刮伤和抗磨损（例如羽毛或木材纹理）或是增加舒适的手感，模具纹理也用于掩（例如羽毛或木材纹理）或是增加舒适的手感，模具纹理也用于掩饰流痕和熔接痕。饰流痕和熔接痕。电化学腐蚀工艺的基础是

36、金属在酸和盐溶液中的溶解性。金属 电化学腐蚀工艺的基础是金属在酸和盐溶液中的溶解性。金属材料的溶解是材料的微观区域之间或材料与蚀刻介质 材料的溶解是材料的微观区域之间或材料与蚀刻介质(jizh)(jizh)之间的 之间的电压势差的结果。金属原子释放出电子并从金属点阵中以离子的形 电压势差的结果。金属原子释放出电子并从金属点阵中以离子的形式逸出，自由的离子在蚀刻介质 式逸出，自由的离子在蚀刻介质(jizh)(jizh)中，被阳离子和阴离子中和。中，被阳离子和阴离子中和。腐蚀下来的金属和阴离子相结合生成不能溶解的金属盐，然后通过 腐蚀下来的金属和阴离子相结合生成不能溶解的金属盐，然后通过过滤或离心

37、分离从蚀刻介质 过滤或离心分离从蚀刻介质(jizh)(jizh)中除掉。中除掉。几乎所有的金属，若没有某些合金元素，如镍或铬的限制，包 几乎所有的金属，若没有某些合金元素，如镍或铬的限制，包括不锈钢都可以用化学方法加工或产生纹理。除了钢模具，不含铁 括不锈钢都可以用化学方法加工或产生纹理。除了钢模具，不含铁的金属模具也可用化学方法处理。的金属模具也可用化学方法处理。4.5 4.5 电化学蚀刻电化学蚀刻(shk)(shk)第22 页/共52 页第二十三页，共52 页。模具的初始粗糙度对于腐蚀后表面的质量具有重要的影响，机加 模具的初始粗糙度对于腐蚀后表面的质量具有重要的影响，机加工的痕迹可能未被

38、覆盖并隐约可见。因此，在腐蚀模具表面应该用研 工的痕迹可能未被覆盖并隐约可见。因此，在腐蚀模具表面应该用研磨剂来磨平。允许的腐蚀深度取决于注塑条件。去除材料 磨剂来磨平。允许的腐蚀深度取决于注塑条件。去除材料(cilio)(cilio)的速 的速度取决于腐蚀介质、温度和材料 度取决于腐蚀介质、温度和材料(cilio)(cilio)的类型，随着温度的升高而增 的类型，随着温度的升高而增加。加。通常有两种腐蚀方法，浸渍蚀刻和喷射腐蚀。通常有两种腐蚀方法，浸渍蚀刻和喷射腐蚀。通常有两种腐蚀方法，浸渍蚀刻和喷射腐蚀。通常有两种腐蚀方法，浸渍蚀刻和喷射腐蚀。第23 页/共52 页第二十四页，共52 页。

39、有多种覆盖 有多种覆盖(fgi)(fgi)技 技术可以防止非腐蚀区域材 术可以防止非腐蚀区域材料被去除，这些技术取决 料被去除，这些技术取决于要加工的纹理种类，覆 于要加工的纹理种类，覆盖 盖(fgi)(fgi)方法包括人工 方法包括人工覆盖 覆盖(fgi)(fgi)、丝印覆盖、丝印覆盖(fgi)(fgi)到光化学方法覆 到光化学方法覆盖 盖(fgi)(fgi)。光化学方法覆盖 光化学方法覆盖(fgi)(fgi)能确保完成高精 能确保完成高精度的加工。金属表面涂有 度的加工。金属表面涂有光敏涂层，它由胶片上的 光敏涂层，它由胶片上的图案复制而来。采用电火 图案复制而来。采用电火花熔蚀，特别是光

40、化学腐 花熔蚀，特别是光化学腐蚀（蚀刻）技术，几乎可 蚀（蚀刻）技术，几乎可以得到任何形状与图案的 以得到任何形状与图案的表面设计。表面设计。4.5 4.5 电化学蚀刻电化学蚀刻(shk)(shk)第24 页/共52 页第二十五页，共52 页。电火花熔蚀的模具表面具有平坦的圆形放射凹坑结构，而光化学腐蚀则完 电火花熔蚀的模具表面具有平坦的圆形放射凹坑结构，而光化学腐蚀则完全不同，放射凹坑呈锐角边且更深一些。两种结构都可以通过随后的硬（金刚 全不同，放射凹坑呈锐角边且更深一些。两种结构都可以通过随后的硬（金刚砂）或软（玻璃球）颗粒冲击得以纠正，并且调节到满意为止。用硬颗粒，轮 砂）或软（玻璃球）

41、颗粒冲击得以纠正，并且调节到满意为止。用硬颗粒，轮廓变得粗糙；用软颗粒，则变得光滑。廓变得粗糙；用软颗粒，则变得光滑。注塑制品成型表面的复制效果，取决于塑料的黏度、固化速度、注射压力 注塑制品成型表面的复制效果，取决于塑料的黏度、固化速度、注射压力和模具温度等参数。和模具温度等参数。熔液的黏度越低，复制的准确性就越高。因此，低熔化黏度的塑料能精确 熔液的黏度越低，复制的准确性就越高。因此，低熔化黏度的塑料能精确复制模具表面并具有锋利的边，形成紧密配合且抗损坏的表面。而高熔化黏度 复制模具表面并具有锋利的边，形成紧密配合且抗损坏的表面。而高熔化黏度的塑料形成圆形的、有光泽但容易损坏的注塑制品表面

42、。的塑料形成圆形的、有光泽但容易损坏的注塑制品表面。浇口和流道的尺寸和位置尤为重要。如果浇口的位置不合适，在远离浇口 浇口和流道的尺寸和位置尤为重要。如果浇口的位置不合适，在远离浇口的区域会发现复制效果很差，光泽增加，其原因是距离浇口稍远的塑料熔融已 的区域会发现复制效果很差，光泽增加，其原因是距离浇口稍远的塑料熔融已经 经(y jing)(y jing)冷却因此压力太低不能复制细节。冷却因此压力太低不能复制细节。在脱模过程中，有纹理的表面像侧向凹凸部分一样阻碍脱模。因此，蚀刻 在脱模过程中，有纹理的表面像侧向凹凸部分一样阻碍脱模。因此，蚀刻或电火花熔蚀的深度一定不能超过脱模斜度的要求，纹理的

43、方向是否与注射方 或电火花熔蚀的深度一定不能超过脱模斜度的要求，纹理的方向是否与注射方向垂直、平行或无规则是很重要的。向垂直、平行或无规则是很重要的。第25 页/共52 页第二十六页，共52 页。激光雕刻已经 激光雕刻已经(y jing)(y jing)初步可以用于注塑模具，激光束由透镜 初步可以用于注塑模具，激光束由透镜汇集起来，聚焦于加工对象上，能在焦点处产生高于 汇集起来，聚焦于加工对象上，能在焦点处产生高于2000W/mm2 2000W/mm2的能量密度，可在钢中产生约 的能量密度，可在钢中产生约2500 2500 的高温。同时，焦点暴露在含 的高温。同时，焦点暴露在含氧量很高的油气中

44、，于是，焦点处的钢便燃烧起来。如果激光束沿 氧量很高的油气中，于是，焦点处的钢便燃烧起来。如果激光束沿着钢表面移动，由于热应力的作用，就会从钢中分离形成氧化铁珠。着钢表面移动，由于热应力的作用，就会从钢中分离形成氧化铁珠。增加焦点处的激光束强度也可以使金属熔化，产生熔液也可以以炽 增加焦点处的激光束强度也可以使金属熔化，产生熔液也可以以炽热的微滴形式被气体火焰吹走。热的微滴形式被气体火焰吹走。激光束在焦点处的直径及激光轨迹的宽度约为 激光束在焦点处的直径及激光轨迹的宽度约为0.3mm 0.3mm。轨迹行。轨迹行间的标准宽度是 间的标准宽度是0.050.2mm 0.050.2mm。其。其0.05

45、mm 0.05mm 的偏移量产生 的偏移量产生Ra Ra 为 为1.5m 1.5m 的表面粗糙度，几乎与腐蚀产生的表面质量相同。型腔一层 的表面粗糙度，几乎与腐蚀产生的表面质量相同。型腔一层一层的加工，层的厚度一般是 一层的加工，层的厚度一般是0.050.2mm 0.050.2mm 之间。一种特殊的控制 之间。一种特殊的控制装置确保激光束的渗透深度保持为预定的值（例如，在 装置确保激光束的渗透深度保持为预定的值（例如，在NC NC 程序中 程序中预先设定）。允许的公差是 预先设定）。允许的公差是0.025mm 0.025mm。在计算机上直接编程的方法首次提供了将任意硬度、任意种类 在计算机上直

46、接编程的方法首次提供了将任意硬度、任意种类的合金钢及其他材料直接加工成所需形状的可能性，而无需考虑材 的合金钢及其他材料直接加工成所需形状的可能性，而无需考虑材料的影响。因此，激光雕刻有望代替近年发展起来的大多数快速加 料的影响。因此，激光雕刻有望代替近年发展起来的大多数快速加工工艺。虽然激光雕刻加工出的模具表面质量和尺寸还不能满足所 工工艺。虽然激光雕刻加工出的模具表面质量和尺寸还不能满足所有的要求，但是，这种工艺和其他工艺如磨削、腐蚀或铣削等的结 有的要求，但是，这种工艺和其他工艺如磨削、腐蚀或铣削等的结合可满足所有的需求。因此其优点远不止仅可以加速制造过程，可 合可满足所有的需求。因此其

47、优点远不止仅可以加速制造过程，可以用同一材料批量生产工具。以用同一材料批量生产工具。4.5 4.5 电化学蚀刻电化学蚀刻(shk)(shk)第26 页/共52 页第二十七页，共52 页。利用含镍的电极沉淀物电铸到阳模型 利用含镍的电极沉淀物电铸到阳模型(即心轴 即心轴)上形成型腔。阳模型与产品很 上形成型腔。阳模型与产品很相似，而阴模型与阳模型正相反。阳模型可以用金属或非金属材料制造。相似，而阴模型与阳模型正相反。阳模型可以用金属或非金属材料制造。阳模型的夹持轴上可以设置塑料保护层，以及与电铸液阴极连接的金属导 阳模型的夹持轴上可以设置塑料保护层，以及与电铸液阴极连接的金属导线，要求对阳模型进

48、行表面处理，以防止镍粘着在阳模型表面。也可以使用 线，要求对阳模型进行表面处理，以防止镍粘着在阳模型表面。也可以使用(shyng)(shyng)金属模型，若使用 金属模型，若使用(shyng)(shyng)塑料 塑料(绝缘材料 绝缘材料)等非金属材料则必须附加 等非金属材料则必须附加制备导电体，一般通过化学镀银工艺达到这种要求，银镀层的厚度 制备导电体，一般通过化学镀银工艺达到这种要求，银镀层的厚度0.5m 0.5m。然后，将心轴悬挂在电铸液槽中。然后，将心轴悬挂在电铸液槽中。4.5 电化学蚀刻(shk)a)钢模型(心轴)b)镍层 c)铜替补(t b)层 d)待组装型腔 e)制品 第27 页/

49、共52 页第二十八页，共52 页。根据溶液的成分、沉积参数、电流密度、溶液温度、根据溶液的成分、沉积参数、电流密度、溶液温度、pH pH 值等因素，沉 值等因素，沉积 积2-4 mm 2-4 mm 厚的镍层需要 厚的镍层需要1015 1015 天，如果需要的话，可在铜溶池里附加沉积 天，如果需要的话，可在铜溶池里附加沉积一层铜加固层，根据表面尺寸和其他因素，沉积厚度为 一层铜加固层，根据表面尺寸和其他因素，沉积厚度为520 mm 520 mm 或更厚的 或更厚的硬铜层，直到达到所需的外形尺寸。硬铜层，直到达到所需的外形尺寸。镍用于塑料加工的最重要特征如下：镍用于塑料加工的最重要特征如下：1)1

50、)镍的耐磨性几乎与铬合金相同。用于注射 镍的耐磨性几乎与铬合金相同。用于注射(zhsh)(zhsh)模具的电铸型腔通常 模具的电铸型腔通常所使用镍的硬度约为 所使用镍的硬度约为 4448HRC 4448HRC。2)2)抗腐蚀性镍具有良好的抗氧化性。然而，更重要的是，它能抵抗腐蚀性 抗腐蚀性镍具有良好的抗氧化性。然而，更重要的是，它能抵抗腐蚀性溶剂，如聚氯乙烯 溶剂，如聚氯乙烯(PVC)(PVC)生产过程中的盐酸。生产过程中的盐酸。3)3)塑料产品需要良好的脱模能力，而高质量的电铸镍表面是柔软的、无孔 塑料产品需要良好的脱模能力，而高质量的电铸镍表面是柔软的、无孔的，具有最佳的抛光性。塑料产品能