自由曲面模具精整加工分析

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1、自由曲面模具精整加工分析谭文平（株洲金利金属容器厂株洲412005）摘要：模具型腔表面的精整加工，直接影响模具质量的好坏。本论文以电化学、磁研磨和机器人3种非传统抛光技术为例，概述了其工作原理和特点及应用，对超声、离子束2种超精密加工技术作了简要介绍，提出应以自动化技术引领工艺进步，注重产品质量和用户需求。关键词：精整加工；模具；抛光；机器人AnalysisofFreeSurfaceofMoldFinishingTanWenping(ZhuzhouJinliMetalContainerFactory,Zhuzhou,412005)Abstract:Themoldqualityisin

2、flectedbyfinishingofthemoldcavitysurfacedirectlyaffecting.Inthisthesis,wetakeelectrochemical,magneticgrindingandrobot3kindsofnon-traditionalpolishingtechniquesforexample,anoverviewofitsworkingprincipleandcharacteristicsandapplication.Brieflyintroducetwokindsofultra-precisionmachiningtechnologyo

3、fultrasound,ionbeam.Weproposedshouldleadtheprocessadvances,automationtechnologyandfocusonproductqualityanduserneedsKeywords:Finishing;Mould;Polishing;Robot1.引言模具是机械加工中重要的生产工具，因此用模具生产的产品的质量好坏，以及使用寿命的长短，都与模具表面粗糙度的高低有很大的关系。此外，产品的耐磨、防腐蚀和抗疲劳等性能的好坏也与模具表面质量有直接的关系。由于先进技术的发展特别是数控、电火花加工以及CAD/CAM系统的应用，使得复

4、杂曲面的加工基本实现了自动加工，然而模具的精加工技术却受到一定的限制，一直停留于手工操作的阶段，但是精加工工序占总加工量的30%～40%，因此成为模具加工行业的一大难题。2.非传统整形抛光2.1电化学光整加工电化学及其复合光整加工技术主要是依据金属工件表面的电化学阳极溶解原理，属于离子的去除。因此电化学光整加工工艺生产率约为机械光整加工的5～10倍。但是抛光效果也受到电解液和电流密度以及电解时间和电解温度的影响。传统的电化学抛光工艺加工已经具备很高的效率，但是表面粗糙度质量较差，只能较原来降低1～2级，此外酸性的电解溶液也会对坏境产生和大影响，因此大型、复杂零件的光整加工一般不采用电

5、化学加工技术[1]。日本学者对线切割加工型面进行光整加工采用脉冲电化学成对电极的方法，实验结果获得了较好的表面质量；但这种采用成型电极加工的方法，通用性较差[2]。电解加工采用脉冲电流主要目的是提高成型精度[3-8]。而且脉冲电化学光整加工对于提高工件表面质量有很大的作用，例如降低表面粗糙度、提高表面反射率等。通过一系列的实验证实影响表面质量的重要因素有：电流的密度以及电解液溶质。例如对1Crl8Ni9Ti试件和A3、45及T8钢试件，电流密度宜采用40～55A/m，电解液质量分数15～25。总之电化学加工已经成为一种重要的光整加工技术。2.2磁粒光整加工光整加工作为模具型腔加工的最

6、后一道工序，对于其后产品的质量有着很大的影响，但是对于型腔表面形状复杂模具，一般的光整加工手段却很难得到理想的效果。磁研磨加工法以其良好的柔性、自适应性、可控性特点，在复杂形状工件的光整加工中发挥了巨大的作用。因此这些年内越来越受到大家的关注。所谓磁研磨法，就是通过磁场中磁力的作用，将磁性研磨粒子吸压在工件表面，磁性研磨粒子在，工件表面与磁极之间的间隙中沿磁力线整齐排列，形成磁性刷，最后由于磁力的作用压附在工件表面上。旋转磁场或旋转工件使磁性刷与工件表面产生相对运动，从而完成对工件表面的研磨加工。磁力研磨的特点主要有：（1）工件表面与磁极之间的间隙，使得加工过程中具有很好的加工柔性，

7、因此可以对多种形状的表面进行加工处理；（2）位于加工间隙中的研磨粒子也形成了磁性刷，能够随着工件形状而改变，因此在工件表面的加工中，不受表面形状的限制，例如仿形压附、翻滚、分离；（3）磁力研磨加工中，对于过去所无法加工的领域，现在只需改变外部的磁铁变换磁力线的方向，就可以达到控制磁性研磨粒子的轨迹，使得磁性研磨粒子按照规定加工内表面[9]。（4）对于模具型腔、弯管内部、小瓶颈容器等普通刀具无法深入的内部表面的加工，磁力研磨技术再次发挥了其独特的穿透性能。2