机械制图和识图基础

机械制图与识图基础

一个模具是由若干个零部件组装而成，设计者根据冲压产品的不同，设计不同的模具。设计者是以图样来表达其设计思想的，模具结构中每一个零部件，设计者都将会以图样的形式（标准件常用编码表示）表达出来，即“以图示物”。作为模具修理工、改制工，在进行模具修理、变更和零部件及治具加工等工作时，图纸是作业的必要依据。因此，我们必须学会看懂各种常用的机械图样，正确理解设计要求，才能按照图纸加工出合格的模具零部件，确保修模质量，提高修模效率。

一、投影与视图

工程上常用的机械图样，都是以视图来表达机械零件和部件的结构形状。要看懂图样首先要知道图样上的视图是根据什么原理和方法画出来的。掌握这些原理，了解视图的形成及画法是看懂机械图的基础。

1、投影的概念

投影概念是从日常生活中抽象出来的，太阳或灯光照射物体所得到的影子都可以看作是物体在平面上的投影。这些投影现象经科学总结，形成了用来绘制工程图样的投影方法。工程上常用的投影方法有两种：

中心投影法：特点是所有的投影线均交于一点。

平行投影法：特点是所有的投影线均互相平行。

在平行投影法中，投影线垂直于投影面的投影称为正投影。由于它能正确表达物体的真实形状和大小，作图方便，故机械图样都是采用正投影法绘制的。

2、正投影的投影特性

物体的形状各有不同，但其表面都是以直线和平面围成。物体的投影就是这些线、面投影的组合。所以研究物体的正投影特性，只要研究直线和平面的投影特性即可。根据直线和平面相对于投影面的位置不同（平行、垂直、倾斜），其投影特性各有不同。

⑴直线的投影特性：

直线平行于投影面，投影等于实际长度；

直线垂直于投影面，投影积聚于一点；

直线倾斜于投影面，投影小于实际长度；

⑵平面的投影特性：

平面平行于投影面，投影成实际形状；

平面垂直于投影面，投影积聚于一线；

平面倾斜于投影面，投影为小于实际形状的类似形；

3、三视图的形成

在机械制图中，物体的正投影称为视图。由于物体在一个投影面上只能得到一个方向的视图，而一个视图不能唯一确定物体的空间形状，所以必须增加投影面，从物体的几个方向进行投影。一般较简单的物体，用三视图来表达物体的形状。三视图的形成过程是：

设定三个互相垂直的平面作为投影面，分别是正立投影面V（简称正面），水平投影面H（简称水平面），侧立投影面W（简称侧面）。将物体正放其中（正放是指物体的主要表面与投影面平行），然后用正投影法分别向三个投影面进行投影，得到物体的三视图。

4、三视图的投影规律

熟悉与掌握三视图的投影规律，找出图与图、图与物的关系，是制图与识图的关键。

⑴三视图与物体空间方位的关系，即图与物的关系：

主（前）视图反映物体上下、左右位置，即物体的高与长。

俯（顶）视图反映物体左右、前后位置，即物体的长与宽。

左（右）视图反映物体上下、前后位置，即物体的高与宽。

⑵三视图之间的三等关系，即图与图的关系：

从三视图的形成与图—物关系可以看出，物体各相应部分的三视图有以下关系：主（前）视图与俯（顶）视图之间应保持长度相等；主（前）视图与左（右）视图之间应保持高度相等；左（右）视图与俯（顶）视图之间应保持宽度相等。

5、物体上可见与不可见部分的表示法

根据国标规定：物体上可见部分的轮廓线用粗实线表示；不可见部分用虚线表示；孔的中心线和轴线用点划线表示；断裂处的边界线用波浪线或双折线表示；视图与剖视的分界面用波浪线表示。

6、六个基本视图

对于形状复杂的物体，只采用三个视图往往不能完整、清楚地表达出内、外形状，必须增加更多的投影面以得到更多的视图。按照国家标准规定，采用六面体的六个面作为基本投影面，将物体放在其中，从上、下、左、右、前、后六个方向分别向基本投影面投影，就得到六个基本视图。

在同一张图纸上，六个基本视图若按标准配置时，一律不标注视图名称，否则在视图上方注出视图名称“×向”，在相应的视图附近用箭头指明投影方向，并注上同样的字母。在画面中，并不是任何物体都需要画出六个基本视图，而应根据不同物体结构形状的特点，选用必要的几个基本视图。

7、尺寸的标注

视图只能表示物体的形状，物体的真实大小及各部分之间的相对位置，则要由尺寸来确定。根据国家标准规定，标注一个完整的尺寸，一般应由尺寸线、尺寸界线、尺寸数字和箭头四个部分组成。标注尺寸时应遵守下列三个基本规则：

⑴物体的真实大小应以图上所注尺寸数字为依据，与图样大小无关。

⑵图中尺寸以mm为单位时，在图上不需标注单位。若采用其它单位时，必须注明。

⑶物体的每一个尺寸，一般只标注一次，并且应标注在表示该结构最清晰

的图形上。

8、剖视图

剖视图的形成包括“剖”与“视”两个过程。“剖”就是用一个假想的剖切平面P，在物体有孔或槽的位置将其剖开。“视”就是移去剖切平面和观察者之间的部分，将剩下的部分向投影面投影，并在剖切平面与物体相接触的断面上画出剖面符号即45度的剖面线。包括全剖、半剖、局部剖三种剖视图。看图时要注意剖切的方向。

9、剖面图

只画出断面形状的图形称剖面图。包括移出剖面图（将剖面图画在视图轮廓线外面）和重合剖面图（将剖面图画在视图轮廓线以内）。

二、第一角投影法与第三角投影法

物体在空间上设立两个互相垂直的投影面体系V/H，这两个互相垂直的投影面可将空间分成四个分角Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，将物体放在第Ⅰ分角进行投影，称为第一角投影法。将物体放在第Ⅲ分角进行投影，称为第三角投影法。ISO国际标准规定，在表达机件结构时，第一角投影法与第三角投影法等效。中国、德国等国家采用第一角投影法，美国、日本等国家采用第三角投影法。

1、两种投影法的相同之处

⑴视图都是在三个互相垂直的投影面进行正投影得到的。

⑵展开投影面时，都规定V面不动，将H面、W面旋转到与V面成一个平面。

⑶各视图间都遵循“长对正、高平齐、宽相等”的投影规律。

2、两种投影法的不同之处：

⑴第一角投影法是将物体放在观察者与投影面之间，保持“人—物—图”的关系；第三角投影法是将投影面放在观察者与物体之间，保持“人—图—物”的关系，并假想投影面是透明的，视图是观察者通过透明投影面看物体而得到的。

⑵将三视图表示在一个平面上，第一角投影法规定V面不动，将H面向下旋转90度，将W面向右旋转90度，与V面重合，得到视图；第三角投影法规定V面不动，将H面向上旋转90度，将W面向左旋转90度，与V面重合，得到视图。

一角投影法中，俯视图的下方和左视图的右方都表示物体的前面，而第三角投影法中，顶视图的下方和右视图的左方表示物体的前面。

⑸在ISO国际标准中，为区别两种画法，规定了两种画法的标记符号：

3、两种投影法具有对应关系。（从图中可以看出）

三、模具零部件图纸的查找：

每个人查找模具零部件图纸的方法，因客观条件、个人习惯等不同而各有不同。一般地说，查找模具零部件图纸需要经过以下步骤：

1、确定查找的对象：如图号、模号、零部件编码（部番）或零部件的大致形状

及其在模具中的（大致）位置（在哪块板、在哪个工位等）。

2、已知零部件编码（部番）的，可直接在图纸夹本或电脑图中查找部件图（零

件图）或零部件尺寸。

3、仅知零部件的大致形状和位置的，可先在零部件分布图、组立图或电脑中的

模具图中查找该部件图（零件图）该零部件的图形代码（部番），再根据图形代码（部番号）查找部件图（零件图）或零部件尺寸。

4、必要时对照模具零部件确认查找的图纸是否正确。

5、同一模具有多个相似图形时，要尤其注意做好确认工作。

四、模具图纸的识读

模具图纸是指导模具维修、加工、检验的技术资料。识读模具的零部件图纸，要根据零件图上一组视图分析和想象出零件的结构形状，通过图上标注的符号、代号、数字以及文字说明等，了解零件的尺寸和技术要求，

塑料知识

一、塑料的定义

塑料是以树脂为主要成分，在一定温度和压力下塑造成一定形状，并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。

树脂是指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。广义地讲，在塑料工业中作为塑料基本材料的任何聚合物都可称为树脂。

二、塑料的分类

塑料目前尚无确切的分类，一般分类如下：

1．按塑料的物理化学性能分

热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。

热固性塑料：因受热或其它条件能固化成不熔不溶性物料的塑料。`如酚醛塑料、环氧塑料等。

2．按塑料用选分

通用塑料： -般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

工程塑料： -般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性. . 能，可以作为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚矾等。

特种塑料： -般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。

3．按塑料成型方法分

模压塑料：供模压用的树脂混合料。如一般热固性塑料。

层压塑料：指浸有树脂的纤维织物，可经叠合、热压结合而成为整体材料。

注射、挤出和吹塑塑料： -般指能在料筒温度下熔融、流动，在模具中迅速硬化的树脂混合科。如一般热塑性塑料。

浇铸塑料：能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料。如MC尼龙。

反应注射模塑料：一般指液态原材料，加压注入模腔内，使其反应固化制得成品。如聚氨脂类。

4．按塑料半制品和制品分

模塑粉：又称塑料粉，主要由热固性树脂（如酚醛）和填料等经充分混合、按压、粉碎而得。如酚醛塑料粉。

增强塑料：加有增强材料而某些力学性能比原树脂有较大提高的一类塑料。

泡沫塑料：整体内合有无数微孔的塑料。

薄膜：一般指厚度在O.25毫米以下的平整而柔软的塑料制品。

三、塑料的基本性能

1．质轻、比强度高。塑料质轻，一般塑料的密度都在0.9 ~ 2.3克／厘米3之间，只有钢铁的1／8 ~1／4、铝的1／2左右，而各种泡沫塑料的密度更低，约在0.01 ~ O.5克／厘米3之间。按单位质量计算的强度称为比强度，有些增强塑料的比强度接近甚至超过钢材。例如合金钢材，其单位质量的拉伸强度为160兆帕，而用玻璃纤维增强的塑料可达到170 ~ 400兆帕。

2．优异的电绝缘性能。几乎所有的塑料都具有优异的电绝缘性能，如极小的介电损耗和优良的耐电弧特性，这些性能可与陶瓷媲美。

3．优良的化学稳定性能。一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力，特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好，甚至能耐"王水"等强腐蚀性电解质的腐蚀，被称为"塑料王"。

4．减摩、耐磨性能好。大多数塑料具有优良的减摩、耐磨和自润滑特性。许多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用塑料的这些特性，在耐磨塑料中加入某些固体润滑剂和填料时，可降低其摩擦系数或进一步提高其耐磨性能。

5．透光及防护性能。多数塑料都可以作为透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料象玻璃一样透明。有机玻璃化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，可用作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能，大量用作农用薄膜。塑料具有多种防护性能，因此常用作防护保装用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。

6．减震、消音性能优良。某些塑料柔韧而富于弹性，当它受到外界频繁的机械冲击和振动时，内部产生粘性内耗，将机械能转变成热能，因此，工程上用作减震消音材料。例如，用工程塑料制作的轴承和齿可减小噪音，各种泡沫塑料更是广泛使用的优良减震消音材料。

上述塑料的优良性能，使它在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛用途；它已从过去作为金属、玻璃、陶瓷、木材和纤维等材料的代用品，而一跃成为现代生活和尖端工业不可缺少的材料。

然而，塑料也有不足之处。例如，耐热性比金属等材料差，一般塑料仅能在100℃以下温度使用，少数200℃左右使用；塑料的热膨胀系数要比金属大3 ~ 10倍，容易受温度变化而影响尺寸的稳定性；在载荷作用下，塑料会缓慢地产生粘性流动或变形，即蠕变现象；此外，塑料在大气、阳光、长期的压力或某些质作用下会发生老化，使性能变坏等。塑料的这些缺点或多或少地影响或限制了它的应用。但是，随着塑料工业的发展和塑料材料研究工作的深入，这些缺点正被逐渐克服，性能优异的新颖塑料和各种塑料复合材料正不断涌现。

磨具基础知识

一、磨料的特性

二、硬度

磨具的硬度是指磨具表面的的磨料在外力作用下脱落的难易程度。磨粒容易脱落的硬度低，不易脱落的硬度高。我国生产的磨具硬度等级共分为七大级、14小级。

选择磨具的硬度主要决定于被加工材料的硬度，此外还应根据磨具与工具接触面积大小，工件形状、磨削的方式、冷却方式，磨具的结合剂种类等因素来综合考虑。

三、组织

磨具的组织是指磨具中磨料颗料分布的疏密程度。一般都以磨具中磨料体积所占的百分数来表示。

较紧的组织、磨料不易脱落，有利于保持形状，适用于或型磨削、重荷磨削和间断磨削。

较松的组织，磨料不易钝化、切削力强、磨削过程中发热少、能减少工件烧伤、变形、适于质地软而韧性大的材料、热敏材料、薄形工件和接触面积大的磨削加工。

四、结合剂

结合剂在磨具中起着粘结磨料的作用，使磨粒互连结成具有一定几何开头的磨具。常用的结合剂有陶瓷、树脂、橡胶等。

陶瓷结合剂(旧代号A、新代号V)制成的磨具比其它结合剂的磨具气孔大磨削效率高、磨损小、能较好的保持砂轮几何形状。是使用最广泛的一种结合剂。

五、粒度

磨具粒度的选择主要取决于被加工工件的表面光洁度和磨削生产效率的要求。

平面铣削加工基础知识

证平面铣削的顺利进行，在开始铣削之前，应对整个过程有个清楚的估计。比如要进行的是粗铣还是精铣？所加工的表面是否将作为基准？铣削过程中表面粗糙度、尺寸精度会有多大变化？另外，还需要正确选择铣刀的切削参数。本文分析了需要考虑的重点内容。

铣刀刀体的选择

铣刀的价格比较贵，一把直径为100mm的面铣刀刀体价格可能要超过600美元，所以应慎重选择，以能达到真正适合具体的加工需要。

首先，在选择一把铣刀时，要考虑它的齿数。例如直径为100mm的粗齿铣刀只有6个齿，而直径为100mm的密齿铣刀却可有8个齿。齿距的大小将决定铣削时同时参与切削的刀齿数目，影响到切削的平稳性和对机床切率的要求。每个铣刀生产厂家都有它自己的粗齿、密齿面铣刀系列。

在进行重负荷粗铣时，过大的切削力可使刚性较差的机床产生振颤。这种振颤会导致硬质合金刀片的崩刃，从而缩短刀具寿命。选用粗齿铣刀可以减低对机床功率的要求。所以，主轴孔规格较小时(如R-8、30#、40#锥孔)，可以用粗齿铣刀有效地进行铣削加工。

粗齿铣刀多用于粗加工，因为它有较大的容屑槽。如果容屑槽不够大，将会造成卷屑困难或切屑与刀体、工件摩擦加剧。在同样进给速度下，粗齿铣刀每齿切削负荷较密齿铣刀要大。

精铣时切削深度较浅，一般为0.25～0.64mm，每齿的切削负荷小(约0.05～0.15mm)，所需功率不大，可以选择密齿铣刀，而且可以选用较大的进给量。由于精铣中金属切除率总是有限，密齿铣刀容屑槽小些也无妨。

对于锥孔规格较大、刚性较好的主轴，也可以用密齿铣刀进行粗铣。由于密齿铣刀同时有较多的齿参与切削，当用较大切削深度(1.27～5mm)时，要注意机床功率和刚性是否足够，铣刀容屑槽是否够大。排屑情况需要试验验证，如果排屑有问题，应及时调整切削用量。

刀片的选择

某些加工场合选用压制刀片是比较合适的，有时也需要选择磨制的刀片。粗加工最好选用压制的刀片，这可使加工成本降低。压制刀片的尺寸精度及刃口锋利程度比磨制刀片差，但是压制刀片的刃口强度较好，粗加工时耐冲击并能承受较大的切深和进给量。压制的刀片有时前刀面上有卷屑槽，可减小切削力，同时

但是压制的刀片表面不像磨制刀片那么紧密，尺寸精度较差，在铣刀刀体上各刀

对于精铣，最好选用磨制刀片。这种刀片具有较好的尺寸精度，所以刀刃在铣削中的定位精度较高，可得到较好的加工精度及表面粗糙度。另外，精加工所用的磨制铣刀片发展趋势是磨出卷屑槽，形成大的正前角切削刃，允许刀片在小进给、小切深上切削。而没有尖锐前角的硬质合金刀片，当采用小进给、小切深加工时，刀尖会摩擦工件，刀具寿命短。

磨过的大前角刀片，可以用来铣削粘性的材料(如不锈钢)。通过锋利刀刃的剪切作用，减少了刀片与工件材料之间的摩擦，并且切屑能较快地从刀片前面离开。

作为另一种组合，可以将压制刀片装在大多数铣刀的刀片座内，再配置一磨制的刮光刀片。刮光刀片清除粗加工刀痕，比只用压制刀片能得到较好的表面粗糙度。而且应用刮光刀片可减小循环时间、降低成本。刮光技术是一种先进工艺，已在车削、切槽切断及钻削加工领域广泛应用。

冷却和涂层

平面铣削是否要冷却，当用一个大直径面铣刀铣削时，冷却液难以喷到整个铣刀。特别是铣削属于断续加工。刀片在频繁地切入、切出，实际上冷却液达不到刀尖，而是刀尖切入时被加热，切出时被冷却。这种很快地加热、冷却，极易引起热裂纹。如果刀片出现裂纹，并且在切削时从刀片座中落下，刀体将会受到严重的损坏。

现代的刀具涂层能使温度裂纹产生的概率大大降低，更加促进了干式切削的发展。特别是TiAlN涂层刀具很适合于干式切削。因为当切入金属时，切削的热量使TiAlN表面发生化学变化，产生了更硬的物质。

干式切削的优点是，操作者可以看清切屑实际的形状和颜色，为操作者提供了评定切削过程的信息，由于工件的化学成分不同，发出的信息也不一样：当加工碳钢时，形成暗褐色切屑，说明采用切削速度适当；当速度进一步提高，褐色切屑将变成蓝色。如果切屑变黑，表明切削温度过高，此时应降低切削速度。

不锈钢的导热率较低，其热量不能很好地传至切屑，所以加工不锈钢应选用适当的切削速度，使切屑带有淡淡的棕褐色。如果切屑变成深褐色，表明其切削速度已达最高限度。有时，为避免刀瘤，加工不锈钢切削热又是需要的。另外，冷却液会使切屑冷却太快而熔合在刀片上，导致刀具寿命降低。

过高的进给量会引起材料的堆积，而进给量过低又会使刀具与工件发生摩擦，也会导致过热。

干切的目标是调整切削速度与进给量，使热传到切屑而不是工件或铣刀上。因此，应避免使用冷却液，以便观察飞溅的切屑，适当地调整主轴速度和进给量。热切屑意味着热量没有传到零件和刀具上，不会发生热裂纹，从而延长了刀具寿命。但当加工易燃性的材料(如镁和钛)时，应注意冷却并备好灭火设施。

值得一提的是，当干切时，在螺纹/铣刀体的结合面应涂少量防止“咬死”(难以拆卸)的化合物也很重要，但要注意不要带进污物，否则会影响铣刀的安装精度。

顺铣和逆铣

大多数平面铣削都是在带有丝杠或滚珠丝杠的轻型机床上用逆铣方式来完成。但是，应尽量采用顺铣，这样会取得更好的加工效果。因为逆铣时，刀片切入前产生强烈摩擦，造成加工表面硬化，使下一个刀齿难以切入。当顺铣时，应使铣削宽度大约等于2/3铣刀直径，这可保证刀刃一开始就能立即切入工件，几乎没有摩擦。如果小于1/2铣刀直径，则刀片又开始“摩擦”工件，因为切入时切削厚度变小，每齿进给量也将因径向切削宽度的变窄而减小。“摩擦”的结果使刀具寿命缩短，对于硬质合金刀具，增加每齿进给量和减小切削深度是比较有利的。所以粗铣时，若径向切削宽度小于铣刀半径时，增加走刀量，其刀具寿命将会提高，加工时间随之缩短。当然，精铣需要工件表面光洁，所以应限制走刀量。

试调这一径向铣削宽度，确定铣刀直径与径向铣削宽度之比的工作，最好在高精度机床上进行，以便在调整比率的同时，观察其工件表面粗糙度的变化。

铣削效率的评价

面铣工作效率可以用多种方式衡量，一种是通过确定每分钟金属切除量，即：WOC(切削宽度)×DOC(切削深度)×FR(走刀量)。如：3(WOC)×0.150英寸(DOC)×3.5英寸/minFR=15.75立方英寸/分。金属切除率表示的是切下的金属体积，所用的机床功率能否达到这个切除率要取决于被加工金属的硬度。因而有另外一种衡量方法，就是直接计算铣削所需动率。它等于：金属切除率×材料硬度系数。如：铝硬度系数约为0.3，则所需功率为15.75×0.3=4.725(马力)；4140钢硬度系数约为0.7，所需功率为15.75×0.7=11(马力)，硬度系数可查有关手册、资料

金属热处理的工艺及硬度表示一、热处理工艺

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。

加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。

金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。

冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作

为最终热处理。

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。

“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。

把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。

表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。

化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。

热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。

例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用

二、硬度表示

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

1.布氏硬度(HB)

以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入

材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

2.洛氏硬度(HR)

当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：

∙HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。

∙HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。

∙HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

3 维氏硬度(HV)

以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度HV值(kgf/mm2)。

塑料模具的抛光处理

随着塑料制品日溢广泛的应用，外观的需要往往要求塑料模具型腔的表面达到镜面抛光的程度。而生产光学镜片、镭射唱片等模具对表面粗糙度要求极高，因而对抛光性的要求也极高。抛光不仅增加工件的美观，而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性，还可以使模具拥有其它优点，如使塑料制品易于脱模，减少生产注塑周期等。因而抛光在塑料模具制作过程中是很重要的一道工序。

目前常用的抛光方法有以下几种：

1.1 机械抛光

机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。

1.2 化学抛光

化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解，从而得到平滑面。这种方法的主要优点是不需复杂设备，可以抛光形状复杂的工件，可以同时抛光很多工件，效率高。化学抛光的核心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10μm。

1.3 电解抛光

电解抛光基本原理与化学抛光相同，即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。与化学抛光相比，可以消除阴极反应的影响，效果较好。电化学抛光过程分为两步：

（1）宏观整平溶解产物向电解液中扩散，材料表面几何粗糙下降，Ra＞1μm。

（2）微光平整阳极极化，表面光亮度提高，Ra＜1μm。

1.4 超声波抛光

将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光。超声波加工宏观力小，不会引起工件变形，但工装制作和安装较困难。超声波加工可以与化学或电化学方法结合。在溶液腐蚀、电解的基础上，再施加超声波振动搅拌溶液，使工件表面溶解产物脱离，表面附近的腐蚀或电解质均匀；超声波在液体中的空化作用还能够抑制腐蚀过程，利于表面光亮化。

1.5 流体抛光

流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有：磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。流体动力研磨是由液压驱动，使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物（聚合物状物质）并掺上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

1.6 磁研磨抛光

磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以达到Ra0.1μm。

在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所要求的表面抛光有很大的不同，严格来说，模具的抛光应该称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的要求并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准。表面抛光一般只要求获得光亮的表面即可。镜面加工的标准分为四级：AO=Ra0.008μm，A1=Ra0.016μm，A3=Ra0.032μm，A4=Ra0.063μm，由于电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精确度，而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到要求，所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。

2.1 机械抛光基本程序

要想获得高质量的抛光效果，最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具和辅助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况，如机械加工、电火花加工，磨加工等等。机械抛光的一般过程如下：

（1）粗抛经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35 000—40 000 rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径Φ3mm、WA # 400的轮子去除白色电火花层。然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。为了节约时间,一般选择从#400开始。

（2）半精抛半精抛主要使用砂纸和煤油。砂纸的号数依次为：#400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。实际上#1500砂纸只用适于淬硬的模具钢（52HRC 以上），而不适用于预硬钢，因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。

（3）精抛精抛主要使用钻石研磨膏。若用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨的话，则通常的研磨顺序是9μm（#1800）~ 6μm（#3000）~3μm （#8000）。9μm的钻石研磨膏和抛光布轮可用来去除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨痕。接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光,顺序为1μm（#14000）~ 1/2μm（#60000）~1/4μm（#100000）。

精度要求在1μm以上（包括1μm）的抛光工艺在模具加工车间中一个清洁的抛光室内即可进行。若进行更加精密的抛光则必需一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾，头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。

2.2 机械抛光中要注意的问题

用砂纸抛光应注意以下几点：

（1）用砂纸抛光需要利用软的木棒或竹棒。在抛光圆面或球面时，使用软

木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木，则更适用于平整表面的抛光。修整木条的末端使其能与钢件表面形状保持吻合，这样可以避免木条（或竹条）的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。

（2）当换用不同型号的砂纸时，抛光方向应变换45°~ 90°，这样前一种型号砂纸抛光后留下的条纹阴影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前，必须用100％纯棉花沾取酒精之类的清洁液对抛光表面进行仔细的擦拭，因为一颗很小的沙砾留在表面都会毁坏接下去的整个抛光工作。从砂纸抛光换成钻石研磨膏抛光时，这个清洁过程同样重要。在抛光继续进行之前，所有颗粒和煤油都必须被完全清洁干净。

（3）为了避免擦伤和烧伤工件表面，在用#1200和#1500砂纸进行抛光时必须特别小心。因而有必要加载一个轻载荷以及采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸进行抛光时都应沿两个不同方向进行两次抛光，两个方向之间每次转动45°~ 90°。

钻石研磨抛光应注意以下几点：

（1）这种抛光必须尽量在较轻的压力下进行特别是抛光预硬钢件和用细研磨膏抛光时。在用#8000研磨膏抛光时，常用载荷为100~200g/cm2，但要保持此载荷的精准度很难做到。为了更容易做到这一点，可以在木条上做一个薄且窄的手柄，比如加一铜片；或者在竹条上切去一部分而使其更加柔软。这样可以帮助控制抛光压力，以确保模具表面压力不会过高。

（2）当使用钻石研磨抛光时，不仅是工作表面要求洁净，工作者的双手也必须仔细清洁。

（3）每次抛光时间不应过长，时间越短，效果越好。如果抛光过程进行得过长将会造成“橘皮”和“点蚀”。

（4）为获得高质量的抛光效果，容易发热的抛光方法和工具都应避免。比如：抛光轮抛光，抛光轮产生的热量会很容易造成“橘皮”。

（5）当抛光过程停止时，保证工件表面洁净和仔细去除所有研磨剂和润滑剂非常重要，随后应在表面喷淋一层模具防锈涂层。

由于机械抛光主要还是靠人工完成，所以抛光技术目前还是影响抛光质量的主要原因。除此之外，还与模具材料、抛光前的表面状况、热处理工艺等有关。优质的钢材是获得良好抛光质量的前提条件，如果钢材表面硬度不均或特性上有差异，往往会产生抛光困难。钢材中的各种夹杂物和气孔都不利于抛光。

3.1 不同硬度对抛光工艺的影响

硬度增高使研磨的困难增大，但抛光后的粗糙度减小。由于硬度的增高，要达到较低的粗糙度所需的抛光时间相应增长。同时硬度增高，抛光过度的可能性相应减少。

3.2 工件表面状况对抛光工艺的影响

钢材在切削机械加工的破碎过程中，表层会因热量、内应力或其他因素而损坏，切削参数不当会影响抛光效果。电火花加工后的表面比普通机械加工或热处理后的表面更难研磨，因此电火花加工结束前应采用精规准电火花修整，否则表面会形成硬化薄层。如果电火花精修规准选择不当，热影响层的深度最大可达0.4mm。硬化薄层的硬度比基体硬度高，必须去除。因此最好增加一道粗磨加工，彻底清除损坏表面层，构成一片平均粗糙的金属面，为抛光加工提供一个良好基

础。

注塑成型常见问题及原因分析

一．龟裂

龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷，产生的主要原因是由于应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。

（－）残余应力引起的龟裂

残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手：

（1）由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。

（2）在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。

（3）一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。

（4）注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。

（5）非结晶性树脂，如 AS树脂、 ABS树脂、 PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力，应予以注意。

脱模推出时，由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙，使推出力过大，产生应力，有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。只要仔细观察龟裂产生的位置，即可确定原因。

在注射成型的同时嵌入金属件时，最容易产生应力，而且容易在经过一段时间后才产生龟裂，危害极大。这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力，而且随着时间的推移，应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。

通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件，而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小，比较适合嵌入件。

另外，成型前对金属嵌件进行预热，也具有较好的效果。

（二）外部应力引起的龟裂

这里的外部应力，主要是因设计不合理而造成应力集中，特别是在尖角处更需注意。

（三）外部环境引起的龟裂

化学药品、吸潮引起的水降解，以及再生料的过多使用都会使物性劣化，产生龟裂。

二、充填不足

充填不足的主要原因有以下几个方面：

⑴树脂容量不足。

⑵型腔内加压不足。

⑶树脂流动性不足。

⑷排气效果不好。

作为改善措施，主要可以从以下几个方面入手：

1）加长注射时间，防止由于成型周期过短，造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。

2）提高注射速度。

3）提高模具温度。

4）提高树脂温度。

5）提高注射压力。

6）扩大浇口尺寸。一般浇口的高度应等于制品壁厚的1／2～l／3。

7）浇口设置在制品壁厚最大处。

8）设置排气槽（平均深度0．03mm、宽度3～smm）或排气杆。对于较小工件更为重要。

9）在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的缓冲距离。

10）选用低粘度等级的材料。

11）加入润滑剂。

三、皱招及麻面

产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同，只是程度不同。因此，解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较差的树脂（如聚甲醛、PMMA 树脂、聚碳酸酯及PP树脂等）更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。

四、缩坑

缩坑的原因也与充填不足相同，原则上可通过过剩充填加以解决，但却会有产生应力的危险，应在设计上注意壁厚均匀，应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。

五、溢边

对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型条件上，则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方法：

1）降低注射压力。

2）降低树脂温度。

4）选用高粘度等级的材料。

5）降低模具温度。

6）研磨溢边发生的模具面。

7）采用较硬的模具钢材。

8）提高锁模力。

9）调整准确模具的结合面等部位。

10）增加模具支撑柱，以增加刚性。

ll）根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。

六、熔接痕

熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严重时，对制品强度产生影响（特别是在纤维增强树脂时，尤为严重）。可参考以下几项予以改善：

l）调整成型条件，提高流动性。如，提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等。

2）增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。

3）尽量减少脱模剂的使用。

4）设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。

5）若仅影响外观，则可改变烧四位置，以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等，予以修饰。

七、烧伤

根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤，采取的解决办法也不同。

1）机械原因，例如，由于异常条件造成料筒过热，使树脂高温分解、烧伤后注射到制品中，或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树脂的滞流，分解变色后带入制品，在制品中带有黑褐色的烧伤痕。这时，应清理喷嘴、螺杆及料筒。

2）模具的原因，主要是因为排气不良所致。这种烧伤一般发生在固定的地方，容易与第一种情况区别。这时应注意采取加排气槽反排气杆等措施。

3）在成型条件方面，背压在300MPa以上时，会使料筒部分过热，造成烧伤。螺杆转速过高时，也会产生过热，一般在40～90r／min范围内为好。在没设排气槽或排气槽较小时，注射速度过高会引起过热气体烧伤。

八、银线

银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此，一般应在比树脂热变形温度低10～15C的条件下烘干。对要求较高的PMMA树腊系列，需要在75t）左右的条件下烘干4～6h。特别是在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期（成型量）及干燥时间选用合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。

另外，料简内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时，例如聚苯乙烯和ABS树脂、AS树脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。

九、喷流纹

喷流纹是从浇口沿着流动方向，弯曲如蛇行一样的痕迹。它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。因此，扩大烧四横截面或调低注射速度都是可