【正文】 約占模具整個工作量的三分之一左右。模具成型表面的粗糙度對模具壽命和制件質(zhì)量都有較大影響。在采用磨削方法加工成形表面時，加工表面不可避免地會出現(xiàn)微細(xì)磨痕、裂紋和傷痕等缺陷，這些缺陷對于某些精密模具的影響尤為突出。另外，各種中小型冷沖壓模和型腔模的型腔、型孔成形表面的精加工手段，主要為電火花成形加工和電火花線切割加工方法，在電加工之后成形表面形成一層薄薄的變質(zhì)層。變質(zhì)層上的許多缺陷，除幾何形狀規(guī)則表面可以采用高精度的坐標(biāo)磨削加工外，多數(shù)情況需要依靠研磨拋光來去除變質(zhì)層，以保證成形表面的精度和表面粗糙度要求。3．研磨拋光分類(1) 按研磨拋光過程中操作者參與的程度分為：① 手工作業(yè)研磨拋光：特別是型腔中窄縫、盲孔、深孔和死角部位的加工，仍然是手工研磨拋光方法占主導(dǎo)地位。② 機械設(shè)備研磨拋光：主要依靠機械設(shè)備進(jìn)行的研磨拋光。它包括一般研磨拋光設(shè)備和智能自動拋光設(shè)備，這是研磨拋光發(fā)展的主要方向。機械設(shè)備研磨拋光質(zhì)量不依賴操作者的個人技藝，而且工作效率比較高，如擠壓研磨拋光、電化學(xué)研磨拋光等。(2) 按磨料在研磨拋光過程中的運動軌跡分為：① 游離磨料研磨拋光：在研磨拋光過程中，利用研磨拋光工具系統(tǒng)給游離狀態(tài)的研磨拋光劑以一定壓力，使磨料以不重復(fù)的軌跡運動進(jìn)行微切削作用和微塑性擠壓變形。 ② 固定磨料研磨拋光：是指研磨拋光工具本身含有磨料，在加工過程中研磨拋光工具以一定壓力直接和被加工表面接觸，磨料和工具的運動軌跡一致。(3) 按研磨拋光的機理分為：① 機械式研磨拋光：是利用磨料的機械能量和切削力對被加工表面進(jìn)行以微切削為主的研磨拋光。② 非機械式研磨拋光：主要依靠電能、化學(xué)能等非機械能形式進(jìn)行的研磨拋光。(4) 按研磨拋光劑使用的條件分為：① 濕研：將磨料和研磨液組成的研磨拋光劑連續(xù)加注或涂敷于研具表面，磨料在研具和被加工表面之間滾動或滑動，形成對被加工表面的切削運動。其加工效率較高，但加工表面的幾何形狀和尺寸精度不如干研。多用于粗研或半精研。② 干研：將磨料均勻地壓嵌在研具表層中，施以一定壓力使嵌砂進(jìn)行研磨加工?？色@得很高的加工精度和低的表面粗糙度，但加工效率低。一般用于精研。③ 半干研：類似濕研，使用糊狀研磨膏。粗、精研均可。4．研磨拋光的加工要素 表217 研磨拋光的加工要素5．手工研磨拋光1) 研磨拋光劑(1) 磨料。磨料在機械式研磨拋光加工中對被加工表面起著微切削作用和微擠壓塑性變形作用。磨料選擇正確與否對加工質(zhì)量起著重要作用。磨料的選擇主要有磨料的種類和粒度。磨料的種類有氧化鋁磨料、碳化硅磨料、金剛石磨料、氧化鐵磨料和氧化鉻磨料等。常用磨料的主要物理機械性能見表218。一般根據(jù)被加工材料的軟硬程度和表面粗糙度，以及研磨拋光的質(zhì)量要求選擇不同種類的磨料。常用磨料和適用范圍見表219。表218 常用磨料的主要物理機械性能 表219 常用磨料及其適用范圍表220 磨料粒度及可以達(dá)到的加工表面粗糙度(2) 研磨拋光液。研磨拋光液在研磨拋光過程中起著調(diào)合磨料、使磨料均勻分布和冷卻潤滑作用，通過改變磨料和研磨拋光液之間的比例來控制磨料在研磨拋光劑中的含量。研磨拋光液有礦物油、動物油和植物油三類。10機油應(yīng)用最普遍，煤油在粗、精加工中都可使用；動物油中含有油酸活性物質(zhì)，在研磨拋光過程中與被加工表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可加速研拋過程，又能增加零件表面光澤。常用研磨拋光液及其用途見表221。表221 常用研磨拋光液及其用途(3) 研磨拋光膏。研磨拋光膏是由磨料和研磨拋光液組成的研磨拋光劑。研磨拋光膏分硬磨料研磨拋光膏和軟磨料研磨拋光膏兩類。硬磨料研磨拋光膏中的磨料有氧化鋁、碳化硅、碳化硼和金剛石等，常用粒度為200、2W40等磨粉和微粉，磨料硬度應(yīng)大于工件硬度。軟磨料研磨拋光膏中的磨料多為氧化鋁、氧化鐵和氧化鉻等，粒度為W20及以下的微粉。軟磨料研磨拋光膏中含有油質(zhì)活性物質(zhì)，使用時根據(jù)需要可以用煤油或汽油稀釋。 2) 研磨拋光工具(1) 研具材料。研磨拋光時直接和被加工表面接觸的研磨拋光工具稱為研具。研具的材料很廣泛，原則上研具材料硬度應(yīng)比被加工材料硬度低，但研具材料過軟，會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鋼、灰鑄鐵、黃銅和紫銅，硬木、竹片、塑料、皮革和毛氈也是常用材料?；诣T鐵中含有石墨，所以耐磨性、潤滑性及研磨效率都比較理想，灰鑄鐵研具用于淬硬鋼、硬質(zhì)合金和鑄鐵材料的研磨。低碳鋼強度比灰鑄鐵高，用于較小孔徑的研磨。黃銅和紫銅用于研磨余量較大的情況，加工效率也比較高。但銅質(zhì)研具加工后表面光澤性差，因此常用于粗研磨，再用灰鑄鐵研具進(jìn)行精研磨。硬木、竹片、塑料和皮革等材料常用于窄縫、深槽及非規(guī)則幾何形狀的精研磨和拋光。精密固定磨料研磨拋光研具的材料是低發(fā)泡氨基甲(乙)酸脂油石，可進(jìn)行精密加工，其研磨拋光機理也是微切削作用，當(dāng)加工壓力增大時，油石與加工表面接觸壓強增大，參加微切削的磨粒增多，從而加速研磨拋光過程。(2) 普通油石。普通油石一般用于粗研磨，它由氧化鋁、碳化硅磨料和粘結(jié)劑壓制燒結(jié)而成。使用時，根據(jù)型腔形狀磨成需要的形狀，并根據(jù)被加工表面的粗糙度和材料硬度選擇相應(yīng)的油石。當(dāng)被加工零件材料較硬時，應(yīng)該選擇較軟的油石，否則反之。當(dāng)被加工零件表面粗糙度要求較高時，油石要細(xì)一些，組織要致密些。(3) 研磨平板。研磨平板主要用于單一平面及中小鑲件端面的研磨拋光，如沖裁凹模端面、塑料模中的單一平面分型面等。研磨平板采用灰鑄鐵材料，并在平面上開設(shè)相交成60176?；?0176。、寬1～3 mm、距離為15～20 mm的槽。研磨拋光時在研磨平板上放些微粉和拋光液進(jìn)行。(4) 外圓研磨環(huán)。外圓研磨環(huán)是在車床或磨床上對外圓表面進(jìn)行研磨的一種研具。研磨環(huán)有固定式和可調(diào)式兩類。固定式研磨環(huán)的研磨內(nèi)徑不可調(diào)節(jié)，而可調(diào)式研磨環(huán)的研磨內(nèi)徑可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)環(huán)磨外圓不同或外圓變化的需要。(5) 內(nèi)圓研磨芯棒。這是研磨內(nèi)圓表面的一種研具，根據(jù)研磨零件的外形和結(jié)構(gòu)不同，分別在鉆床、車床或磨床上進(jìn)行。研磨芯棒有固定式和可調(diào)式兩類。固定式研磨芯棒的外徑不可調(diào)節(jié)，芯棒外圓表面做有螺旋槽，以容納研磨拋光劑。固定式研磨芯棒一般由模具鉗工在鉆床上進(jìn)行較小尺寸圓柱孔的加工。芯棒長度應(yīng)為研磨零件長度的2～3倍。6．機械拋光由于手工拋光要消耗很長的加工時間，勞動消耗大，因此對拋光的機械化、自動化要求非常強烈。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，在拋光加工中相繼出現(xiàn)了電動拋光、電解拋光、超聲波拋光以及機械?超聲拋光、電解?機械?超聲拋光等復(fù)合工藝。應(yīng)用這些工藝可以減輕勞動強度，提高拋光的速度和質(zhì)量。圖 圓盤式磨光機(1) 圓盤式磨光機。，用手握住對一些大型模具去除仿形加工后的走刀痕跡及倒角，其拋光精度不高，拋光程度接近粗磨。(2) 電動拋光機。這種拋光機主要由電動機、傳動軟軸及手持式研拋頭組成。使用時傳動電機掛在懸掛架上，電機啟動后通過軟軸傳動手持拋頭產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運動。電動拋光機備有三種不同的研拋頭，以適應(yīng)不同的研拋工作。① 手持往復(fù)研拋頭。這種研拋頭工作時一端連接軟軸，另一端安裝研具或油石、銼刀等。在軟軸傳動下研拋頭產(chǎn)生往復(fù)運動，可適應(yīng)不同的加工需要。研拋頭工作端還可按加工需要在270176。 范圍內(nèi)調(diào)整，這種研拋頭裝上球頭桿，配上圓形或方形銅(塑料)環(huán)作研具，手持研拋頭沿研磨表面不停地均勻移動，可對某些小曲面或復(fù)雜形狀的表面進(jìn)行研磨。研磨時常采用金剛石研磨膏作研磨劑。 手持往復(fù)式研拋頭的應(yīng)用② 手持直式旋轉(zhuǎn)研拋頭。這種研拋頭可裝夾￠2～￠ 12 mm的特形金剛石砂輪，在軟軸傳動下作高速旋轉(zhuǎn)運動，加工時就像握筆一樣握住研拋頭進(jìn)行操作，可對型腔的細(xì)小部位進(jìn)行精加工。取下特形砂輪，裝上打光球用的軸套，用塑料研磨套可研拋圓弧部位。裝上各種尺寸的羊毛氈拋光頭，可進(jìn)行拋光工作。 手持直式研拋頭的應(yīng)用7．研磨拋光工藝過程 1) 研拋余量研拋余量大小取決于零件尺寸、原始表面粗糙度、精度和最終的質(zhì)量要求，原則上研拋余量要能去除表面加工痕跡和變質(zhì)層即可。研拋余量過大，將使加工時間增多，研拋工具和材料消耗增多，加工成本增大；研拋余量過小，則加工后達(dá)不到要求的表面粗糙度和精度。淬硬后的成形表面由Ra＝ μm提高到Ra＝：平面：～ mm。當(dāng)零件的尺寸公差較大時，研拋余量可以放在零件尺寸公差范圍以內(nèi)。 內(nèi)圓：當(dāng)尺寸為?25～?125 mm時，～ mm。外圓：當(dāng)d≤10 mm時，～ mm；當(dāng)d≥10～30 mm時，～ mm；當(dāng)d≥31～60 mm時，～ mm。 2) 研拋步驟及注意事項研磨拋光加工一般要經(jīng)過粗研磨→細(xì)研磨→精研磨→拋光四個階段。四個階段中總的研拋次數(shù)應(yīng)依據(jù)研拋余量以及初始和最終的表面粗糙度和精度而定。磨料的粒度從粗到細(xì)，每次更換磨料都要清洗工具和零件。研磨拋光過程中磨料的運動軌跡要保證被加工表面各點均有相同的或近似的切削條件和磨削條件。磨料的運動軌跡可以往復(fù)、交叉，但不應(yīng)該重復(fù)。要根據(jù)被加工表面的大小和形狀特點選擇適當(dāng)?shù)倪\動軌跡形式，可以有直線式、正弦曲線式、無規(guī)則圓環(huán)式、擺線式和橢圓線式等。 模具制造工藝過程及分析模具制造工藝是把模具設(shè)計轉(zhuǎn)化為模具產(chǎn)品的過程。模具制造工藝的任務(wù)就是研究探討模具制造的可能性和如何制造的問題，進(jìn)而研究怎樣以低成本、短周期制造高質(zhì)量模具的問題。下面研究模具制造的工藝。下面先了解這兩種模具的結(jié)構(gòu)組成。 模具結(jié)構(gòu)圖(a) 落料沖孔復(fù)合模；(b) 注塑成形模 模具制造工藝路線1．模具制造工藝路線的類別工藝路線是指進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)、研制、生產(chǎn)所涉及的各個環(huán)節(jié)，模具制造是該系統(tǒng)工程各個環(huán)節(jié)中的一環(huán)。然而，一套模具，從其使用性質(zhì)來看是服務(wù)于上述產(chǎn)品的開發(fā)、研制、生產(chǎn)過程的一套工具裝置，但模具制造過程完全獨立于產(chǎn)品開發(fā)、研制、生產(chǎn)的過程，使其成為另外的一項系統(tǒng)工程——模具制造工程。所以，工藝路線應(yīng)分為產(chǎn)品開發(fā)、研制、生產(chǎn)工藝路線和模具制造工藝路線。2．模具零件加工的工藝分析模具的零件圖是制訂加工工藝最主要的原始資料之一，在制訂加工工藝時，必須首先對其加以認(rèn)真分析。為了更深刻地理解零件結(jié)構(gòu)上的特征和主要技術(shù)要求，通常還要研究模具的總裝圖、部件裝配圖及驗收標(biāo)準(zhǔn)，從中了解零件的功用和相關(guān)零件的裝配關(guān)系，以及主要技術(shù)要求制訂的依據(jù)等。1) 零件的結(jié)構(gòu)分析由于使用要求不同，因此模具零件具有各種不同的形狀和尺寸。但是，如果從外形上加以分析，則各種零件都是由一些基本的表面和異形表面組成的?；颈砻嬗袃?nèi)外圓柱表面、圓錐表面和平面等；異形表面主要有螺旋面、漸開線齒形表面以及其他一些不規(guī)則曲面等。在研究具體零件的結(jié)構(gòu)特點時，首先要分析該零件是由哪些表面組成的，因為表面形狀是選擇加工方法的基本因素。例如，外圓表面一般由車削和磨削加工出來，內(nèi)孔圓柱面則多通過鉆、擴、鉸、鏜、磨削和電蝕等加工方法獲得；如果是非圓外表面和非圓內(nèi)孔表面，則一般用銑削、磨削和電蝕加工出來。除表面形狀外，表面尺寸對工藝也有重要的影響。以內(nèi)孔為例，大孔與小孔、深孔與淺孔、通孔與盲孔在工藝上均有不同的特點。大孔和淺孔的加工方法有很多，而小孔加工的方法卻不多，模具的小孔加工多采用鉆孔、電火花打孔和電火花線切割加工。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特點，在認(rèn)真分析了零件主要表面的技術(shù)要求之后，對零件的加工工藝即有了初步的認(rèn)識。首先，根據(jù)零件主要表面的精度和表面質(zhì)量的要求，可初步確定為達(dá)到這些要求所需的加工方法，再確定相應(yīng)的中間工序及粗加工工序所需的加工方法。例如，對于孔徑不大的IT7級精度的內(nèi)孔，最終加工方法取精鉸時，精鉸孔之前通常要經(jīng)過鉆孔、擴孔和粗鉸孔等加工。其次，要分析加工表面之間的相對位置關(guān)系，包括表面之間的尺寸聯(lián)系和相對位置精度。認(rèn)真分析零件圖上尺寸的標(biāo)注及主要表面的位置精度，即可初步確定各加工表面的加工順序。零件的熱處理要求影響到加工方法和加工余量的選擇，同時對零件加工工藝路線的安排也有很大的影響。例如，要求滲碳淬火的零件，熱處理后一般變形較大。對于零件上精度要求較高的表面，工藝上要安排精加工工序(磨削加工或電蝕加工，通孔則多用電火花線切割加工)，而且要適當(dāng)加大精加工工序的加工余量。在研究零件圖時，如發(fā)現(xiàn)圖樣上的視圖、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求有錯誤或遺漏，或零件的結(jié)構(gòu)工藝性不好時，應(yīng)提出修改意見。但修改時必須征得設(shè)計人員的同意，并經(jīng)過一定的批準(zhǔn)手續(xù)，必要時應(yīng)與設(shè)計者協(xié)商進(jìn)行改進(jìn)分析，以確保在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，更容易地將零件制造出來。3．模具零件加工的工藝過程模具由各種零件組成，其制造過程包括零件的加工、鉗工裝配以及模具的試模和調(diào)整。毛坯經(jīng)過車、銑、刨、磨、熱處理和鉗工等加工，改變其形狀、尺寸和材料性能，使之變?yōu)榉蠄D樣要求的零件的過程，稱為工藝過程。對于同一個零件，由毛坯制成零件的途徑是多種多樣的，也就是說，一個零件可以有幾種不同的工藝過程。工藝過程不同，則生產(chǎn)率、成本以及加工精度往往也有顯著的差別。為了保證零件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本，在制定工藝過程時，應(yīng)根據(jù)零件圖樣的要求和工廠的實際生產(chǎn)條件，制定出一種最合理的工藝過程。若將其內(nèi)容以一定的格式寫成文件，用于指導(dǎo)生產(chǎn)，則此文件稱為該零件的工藝規(guī)程。模具制造屬于單件或小批生產(chǎn)。模具零件的工藝規(guī)程一般都定得比較簡單，而且往往與零件的工藝路線卡合在一起，以表格的形式寫在卡片上，此卡片稱為工藝卡?？ㄆ母袷胶蛢?nèi)容根據(jù)各工廠的具體情況而定。模具零件工藝卡的內(nèi)容大致包括工種、施工說明及工時定額等，但通常將加工(或裝配)內(nèi)容及要求簡要地編寫在工藝卡片的該工序上。必須指出的是，工藝規(guī)程并不是一成不變的，隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展和提高，它也必須作相應(yīng)的修改，以把新的技術(shù)成果反映到工藝規(guī)程中，使其不斷完善。4．模具制造工藝路線的編在模具制造過程中有必要編制如下有關(guān)工藝文件：模具制造的基本工藝路線、模具零件制造的工藝路線和模具制造工藝規(guī)程等。1) 模具制造的基本工藝路線，是在接受模具制造的委托時，首先根據(jù)制品零件圖樣或?qū)嵨铮治鲅芯亢蟠_定模具制造過程中所需要涉及到的相關(guān)部門及其所承擔(dān)的任務(wù)。 模具制造的基本工藝路線2) 模具零件制造的工藝路線模具零件制造的工藝路線是指根據(jù)模具零件設(shè)計要求，確定模具零件在加工過程中所需要的加工工序、使用的設(shè)備及所需協(xié)作的相關(guān)部門。模具零件制造的工藝路線是指導(dǎo)模具零件加工流程的工藝文件，一般用卡片形式標(biāo)明模具零件加工過程中所需要的每一道工序、順序及完成的加工內(nèi)容。不同模具零件在制造過程中，因