第五章模具光整加工与模具快速
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第五章_模具光整加工与模具快速
交错，以致形成碎片，最后成为切屑脱离工
件。
2．研磨的特点
① 尺寸精度高。② 形状精度高。③ 表面 粗糙度值低。④ 表面耐磨性好。
⑤ 耐疲劳强度提高。
⑥ 研磨存在一些缺点。劳动强度大，研磨 时间长，效率较低；不能提高各表面间的 位置精度；研磨剂易飞溅，容易污染环境， 使临近的机械设备受到腐蚀。
3．研磨加工方法的分类及应用
3．超声波抛光
超声波抛光是利用超声波能传递高能量的特 性，通过产生超声振动的装置，带动工具端面作 超声频振动，迫使工具和工件间的磨料悬浮液撞 击被加工部位而实现加工的一种方法。超声波抛 光适合于脆硬材料的抛光，其基本原理如图5-7 所示。
超声波抛光有如下特点。
① 超声波抛光适用于加工各种硬脆材料，特别 是不导电的非金属材料，如玻璃、陶瓷、石英、 金刚石等。
② 光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微 量切削和挤压的过程，表面加工均匀，切削力和 切削热很小，可获得很高的表面质量。
③ 光整加工属于微量加工，不能纠正较大的表 面缺陷，其加工前要进行精加工。
2．光整加工的方法
① 手工研抛。 ② 挤压研磨。 ③ 电化学研抛。 ④ 磁力研抛。 ⑤ 超声波研抛。 ⑥ 玻璃珠喷射研抛。
电解磨削抛光特点如下。
① 加工范围广，生产效率高。
② 加工精度高，表面质量好。 ③ 砂轮磨损量小。
④ 电解磨削抛光装置结构简单，操作方便，工作 电压低，电解液无毒
⑤ 电解磨削抛光的局限性。抛光后质 量不高，且残留氧化膜，所以抛光后仍需 手工抛光处理；电解磨削抛光模具刃口时， 不易磨得非常锋利。
5.1.4 其他光整加工
1．电化学抛光
又称“电解抛光”，是利用金属在电解液中 的电化学阳极溶解现象，使工件表面溶解形成光 滑表面的一种抛光方法，其原理如图5-5所示。
件。
2．研磨的特点
① 尺寸精度高。② 形状精度高。③ 表面 粗糙度值低。④ 表面耐磨性好。
⑤ 耐疲劳强度提高。
⑥ 研磨存在一些缺点。劳动强度大，研磨 时间长，效率较低；不能提高各表面间的 位置精度；研磨剂易飞溅，容易污染环境， 使临近的机械设备受到腐蚀。
3．研磨加工方法的分类及应用
3．超声波抛光
超声波抛光是利用超声波能传递高能量的特 性，通过产生超声振动的装置，带动工具端面作 超声频振动，迫使工具和工件间的磨料悬浮液撞 击被加工部位而实现加工的一种方法。超声波抛 光适合于脆硬材料的抛光，其基本原理如图5-7 所示。
超声波抛光有如下特点。
① 超声波抛光适用于加工各种硬脆材料，特别 是不导电的非金属材料，如玻璃、陶瓷、石英、 金刚石等。
② 光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微 量切削和挤压的过程，表面加工均匀，切削力和 切削热很小，可获得很高的表面质量。
③ 光整加工属于微量加工，不能纠正较大的表 面缺陷，其加工前要进行精加工。
2．光整加工的方法
① 手工研抛。 ② 挤压研磨。 ③ 电化学研抛。 ④ 磁力研抛。 ⑤ 超声波研抛。 ⑥ 玻璃珠喷射研抛。
电解磨削抛光特点如下。
① 加工范围广，生产效率高。
② 加工精度高，表面质量好。 ③ 砂轮磨损量小。
④ 电解磨削抛光装置结构简单，操作方便，工作 电压低，电解液无毒
⑤ 电解磨削抛光的局限性。抛光后质 量不高，且残留氧化膜，所以抛光后仍需 手工抛光处理；电解磨削抛光模具刃口时， 不易磨得非常锋利。
5.1.4 其他光整加工
1．电化学抛光
又称“电解抛光”，是利用金属在电解液中 的电化学阳极溶解现象，使工件表面溶解形成光 滑表面的一种抛光方法，其原理如图5-5所示。
光整加工
光整加工第一节概述常见的切削加工方法加工出的工作表面，如车削、铣削，包括普通磨削的工作表面放大后都有较明显的高低不平的微小峰谷。
而精密设备及仪器中的许多零件精度要求很高，表面粗糙度值要求很小，普通加工方法难以满足要求，需要采用光整加工方法。
光整加工是使被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时,实现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术,是先进制造技术的一个重要组成部分。
一、光（精）整加工的定义光整加工是指精加工后，从工件上不切除或只切除极薄的材料层，以降低工件表面粗糙度或强化其表面的加工方法。
光整加工可以获得比一般机械加工更高的表面质量。
精整加工是指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法。
光精整加工是指工件精加工或者在普通磨削后，用粒度很细的磨料对其表面进行微量切削和挤压、擦光的过程，主要用以降低工件表面粗糙度值或强化其表面或提高工件精度的加工方法。
二、光整加工技术特点进行光整加工的目的，主要是提高零件的表面质量。
无论是传统的光整加工方法，还是今年来出现的新工艺技术，都具有一下主要特点：1）光整加工的加工余量小，原则上只是前道工序公差带宽度的几分之一。
一般情况下，只能改善表面质量（减小粗糙度值，消除划痕、裂纹和毛刺等），不影响加工精度。
如果余量太大，不仅生产效率低，有时还可能导致工件的原有精度下降。
2）光整加工所用机床设备不需要很精确的成形运动，但磨具与工件之间的相对运动应尽量复杂。
因为光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微量切削和挤压、划擦的过程，只要保证磨具与工件加工表面能具有较大的随机性接触，就能使表面误差逐步均化到最终消除，从而获得很高的表面质量。
3）光整加工时，磨具相对于工件的定位基准没有确定的位置，一般不能修正加工表面的形状和位置误差，其精度要靠先行工序来保证。
三、光整加工技术分类为了保证和提高零件的表面质量，采用光整加工方法作为零件的终加工工序是十分有效的措施。
模具表面光整加工工艺技术
２ ０ （ ２ ４ — Ｏ ０ ４ １ ）： ７ ５ ．
Ｆｉ ｉ ｈ ｎ ａ ｈ ｎ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｕ ｆ ｃ ｆ Ｄｉ ｎ ｓ ｉ ｇ Ｍ ｃ ｉ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒ Ｓ ｒ ａ ｅ ｏ ｅ
ＬＩ ＡＮＧ ａｏｇｕ ｎｇ Ｘｉ － ａ
（ ｉ ｕ ｎ Ｈ ｅ ｖ ａ ｈ ｎ ｒ ｏ ｐ Ｃｏ Ｔａ ｙ ａ ａ ｙ Ｍ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｇｒ ｕ ．，Ｌｔ ．，Ｔａ ｙ ａ ３ ０ ４，Ｃｈ ｎ ） ｄ ｉｕ ｎ０ ０ ２ ｉａ
不 符合 现代 化生 产 的要 求 ， 生产 率 低 ， 动强 度 大 ， 且 劳 加 工质 量 常取决 于操 作 者 的主 观 因 素 ， 腔 表 面各 处 型 的切 削用量 无法 保持 稳 定 不 变 ， 终 的 加 工 质量 难 以 最 保 证 。采用 磁力 研磨 加 工 工 艺 ， 用 数 控 加 工 中心 对 运 复 杂表 面实 现类 似“ 形 加 工 ” 仿 的精 密研 磨 ， 模 具 表 使 面 的精 加工 实现 自动化 ， 但可 大 幅度提 高 生产率 ， 不 而 且 可对 各加工 参数 实现 自动控制 。
京 ： 械 工 业 出版 社 ，０ ０ 机 ２０．
大 。 当磁 感 应 强 度 达 到 Ｂ一０ ９Ｔ 时 ， ． 金属 去 除 量 为
最 大 ， 时可 达 ４ ， 此 ２ｍｇ 之后 不再增 加 。这是 因 为随 磁
［ ３ 冯 慈 璋 ． 程 电磁 场 导 论 Ｅ ． 京 ： 等 教 育 出 版 社 。 ２ 工 Ｍ］ 北 高
粒磨削 的路程 越长 ， 复 加工 的频率 也越 高 ， 重 这样 既有
利于加 工 ， 有 利 于 表 面 粗 糙 度 Ｒ 也 ａ值 的降 低 。但 随 着磁极 头 回转 速度 的提 高 ， 磁刷 的离 心力增 大 ， 由此就 会 引起 磁磨粉 的飞散 ， 使其 失去 加工 能力 ， 影响加 工质 量 ， 验 中还 发现 当模 具 表 面为 凸 面 时这 种 现 象更 加 实 突 出。 因此 ， 表面形状 不 同 ， 极头 回转速度 应该 有所 磁 区别 。根据实 验结果 可 知 ， 工 凹 面 时磁 极 头 回转 速 加
模具成形表面的光整加工
02
模具成形表面的光整加工技术
研磨技术
研磨技术是通过研磨材料与模具表面间的摩擦和切削作用，去除模具表面的凸起和 凹陷，使表面更加平滑。
研磨材料可根据模具材料的硬度、研磨效率等要求选择，如金刚石、刚玉、碳化硅 等。
研磨技术适用于各种硬度的模具材料，尤其对于高硬度、高耐磨性的模具表面处理 具有显著效果。
电解抛光技术具有较高的加工 效率和较低的表面粗糙度，适 用于各种金属材料的模具表面 处理。
但电解抛光技术的设备成本较 高，且对环境有一定的污染。
超声波抛光技术
1
超声波抛光技术是利用超声波的振动作用，使抛 光工具与模具表面产生高频振动，从而去除表面 粗糙度，提高表面光洁度。
2
超声波抛光技术具有加工效果好、效率高、对环 境无污染等优点。
3
但超声波抛光技术的设备成本较高，且对于大型 模具的处理较为困难。
03
光整加工材料与工具
光整加工材料
研磨料
清洗剂
研磨料是光整加工的主要材料，根据 加工要求选择不同粒度的研磨料，如 金刚石研磨料、刚玉研磨料等。
清洗剂用于清除加工过程中产生的残 渣和污垢，保证加工表面的清洁度。
抛光剂
抛光剂通常由抛光粉、有机溶剂和结 合剂组成，根据抛光材料的不同选择 相应的抛光剂。
重要性
模具表面的质量直接影响制件的 表面质量和性能，因此对模具成 形表面的光整加工至关重要。
光整加工的目的
提高模具表面的耐磨 性、抗腐蚀性和抗疲 劳性能。
延长模具使用寿命， 降低生产成本。
降低制件表面的粗糙 度，提高制件的表面 质量和外观。
光整加工的方法与选择
机械抛光
利用抛光轮、抛光布等磨料对模具表面进行抛光，以达到 所需的表面粗糙度。适用于各种金属材料模具的抛光。
光整加工
（三）研磨特点: 1、尺寸精度高 研磨采用极细的磨粒，在低速、 低压作用下，逐次磨掉表面的凸峰金属，并且 加工热量少，被加工表面的变形和变质层很轻 微，可稳定获得高精度面。 2、形状精度高 由于微量切削，研磨运动轨迹 复杂，并且不受运动精度的影响，因此可获得 较高的形状精度。 3、表面粗糙度低 在研磨过程中，磨粒的运动 轨迹不重复，有利于均匀磨掉被加工表面的凸 峰，从而降低表面粗糙度。
①研具材料 研具：研磨抛光时直接和被加工表面接触的 研磨抛光工具。 一般研具材料：低碳钢，灰铸铁，黄铜和紫 铜，硬木、竹片、塑料、皮革 精密固定磨料研具材料：低发泡氨基甲酸， 乙酯油石
研磨油石、
砂轮
②普通油石 普通油石一般用于粗研磨，它由氧化铝、 碳化硅磨料和粘结剂压制烧结而成。 当被加工零件材料较硬时
4、表面耐磨性提高 由于研磨表面质量提高， 使摩擦系数减小，并且使有效接触表面积增 大，使耐磨性提高。 5、耐疲劳强度提高 由于研磨表面存在着残 余压应力，这种应力有利于提高零件表面的 疲劳强度。 6、不能提高各表面之间的位置精度。 7、多为手工作业，劳动强度大。
（四）抛光机理及抛光的作用 抛光是一种比研磨更微磨削的精加工。
电化学抛光属于小距离化学反应，电解产 物如不能及时排除，也影响抛光质量。抛光 时应采用搅拌或移动的方法，促使电解液流 动，保持抛光区电解液的最佳状态，缩小电 解液的温度变化，始终保证最佳抛光条件是 保证抛光质量的重要因素之一。
4、抛光时间——抛光开始时，表面平整速 度最大，随着时间增加，阳极金属去除总量增 加。不同金属材料都有一个最佳抛光时间，当 超过最佳抛光时间时，抛光质量逐渐变差。
淬硬后的成形表面由Ra0.8μm提高到 Ra0.05μm时的研抛余量为： 平面：0.015～0.03mm；当零件的尺寸公差较 大
第五章光整加工
第五章 光整加工
• 光整加工是指以降低零件表面粗糙度，提高表面 形状精度和增加表面光泽为主要目的的研磨和抛 光加工。
• 达到模具成形表面的精度和表面粗糙度高要求 • 去除特种加工成型表面形成的变质层
第五章 光整加工
§5-1 研磨与抛光
一、研磨抛光机理 二、研磨抛光分类 三、研磨抛光剂 四、研磨抛光工具 五、研磨抛光工艺
第五章 光整加工
三、研磨抛光剂 研磨抛光剂是由磨料和研磨抛光液组成的均匀混合剂。 1.磨料 ✓磨料：机械切削作用。 ✓磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。 ✓种类选择：粗加工选硬度大的磨料，精加工反之 ✓粒度选择：粗加工选较大的粒度，精加工反之
第五章 光整加工
三、研磨抛光剂 2.研磨抛光液 研磨抛光液在研磨抛光过程中起着调和磨料、使磨料 均匀分布和冷却润滑的作用，控制调节磨料在研磨抛光剂中 的含量。研磨抛光液有矿物油、动物油和植物油三类。10# 机油应用最普遍；煤油在粗、精加工中都可使用；猪油中含 有油酸活性物质，在研磨抛光过程中与被加工表面发生化学 反应，可提高研磨抛光效率，增加表面光泽。
第五章 光整加工
一、研磨抛光机理 2.研磨的特点
（1）可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度 尺寸精度高 ：达IT5级以上。 形状精度高 ：球体圆度可达0.025μm，圆柱体圆柱度可达0.1μm。 表面粗糙度低：Ra值可达0.16μm。
（2）可提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命 （3）研磨所用的设备和研具简单，成本低 （4） 研磨生产率低，余量不应超过0.01~0.03mm （5） 应用范围广（表面、材料）
第五章 光整加工
二、研磨抛光分类 1.按研磨抛光中的操作方式划分 （1）手工研磨抛光 （2）机械研磨抛光 2.按磨料在研磨抛光过程中的运动轨迹划分 （1）游离磨料研磨抛光 （2）固定磨料研磨抛光 3.按研磨抛光的机理划分 （1）机械作用研磨抛光 （2）非机械作用研磨抛光 4.按研磨抛光剂使用的条件划分 （1）湿研 （2）干研 （3）半干研
• 光整加工是指以降低零件表面粗糙度，提高表面 形状精度和增加表面光泽为主要目的的研磨和抛 光加工。
• 达到模具成形表面的精度和表面粗糙度高要求 • 去除特种加工成型表面形成的变质层
第五章 光整加工
§5-1 研磨与抛光
一、研磨抛光机理 二、研磨抛光分类 三、研磨抛光剂 四、研磨抛光工具 五、研磨抛光工艺
第五章 光整加工
三、研磨抛光剂 研磨抛光剂是由磨料和研磨抛光液组成的均匀混合剂。 1.磨料 ✓磨料：机械切削作用。 ✓磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。 ✓种类选择：粗加工选硬度大的磨料，精加工反之 ✓粒度选择：粗加工选较大的粒度，精加工反之
第五章 光整加工
三、研磨抛光剂 2.研磨抛光液 研磨抛光液在研磨抛光过程中起着调和磨料、使磨料 均匀分布和冷却润滑的作用，控制调节磨料在研磨抛光剂中 的含量。研磨抛光液有矿物油、动物油和植物油三类。10# 机油应用最普遍；煤油在粗、精加工中都可使用；猪油中含 有油酸活性物质，在研磨抛光过程中与被加工表面发生化学 反应，可提高研磨抛光效率，增加表面光泽。
第五章 光整加工
一、研磨抛光机理 2.研磨的特点
（1）可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度 尺寸精度高 ：达IT5级以上。 形状精度高 ：球体圆度可达0.025μm，圆柱体圆柱度可达0.1μm。 表面粗糙度低：Ra值可达0.16μm。
（2）可提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命 （3）研磨所用的设备和研具简单，成本低 （4） 研磨生产率低，余量不应超过0.01~0.03mm （5） 应用范围广（表面、材料）
第五章 光整加工
二、研磨抛光分类 1.按研磨抛光中的操作方式划分 （1）手工研磨抛光 （2）机械研磨抛光 2.按磨料在研磨抛光过程中的运动轨迹划分 （1）游离磨料研磨抛光 （2）固定磨料研磨抛光 3.按研磨抛光的机理划分 （1）机械作用研磨抛光 （2）非机械作用研磨抛光 4.按研磨抛光剂使用的条件划分 （1）湿研 （2）干研 （3）半干研
模具加工快速成型及快速制模技术PPT学习教案
此工艺方法也称为液态光敏树脂选择性固化。是一种最早出 现的快速成形技术（RPT），它的原理如图所示。液槽中盛 满液态光敏树脂3，它在激光束的照射下快速固化。
该方法制件精度可控制在 0.1mm的范围内。适合成 形小件，能直接得到塑料 第9页/共20页 产品，表面粗糙度质量较 好 。 确定材料有污染，可 能使皮肤过敏。
2）激光快速成形 先在粉末颗粒外面包覆粘接剂，制成 覆膜金属。
3）逐层铺粉 逐层烧结最后制造出三维实体的实物。 4）去粉 用毛刷轻轻去除多余的粉末，粉末可以重复使用 。
5）去粘接剂 在快速成形机内成形后，接着就是脱脂（ 去粘接剂）的后处理。
6）烧结 粘接剂去除后，温度进一步升，达到700℃以上 烧结，以提高工件的强度。
粉、尼龙粉、金属粉、覆膜陶瓷粉）进行选择性烧结。是一种
将离散点一层一层堆积成三维实体的工艺方法，其原理如图6.7
所示。
成形时，送料筒上升，铺粉滚筒移
动，先在工作台上均匀地铺上一层
很薄的粉末材料（0.1~0.2）mm模型离散后的截面轮廓的信息 第11页/共，2对0页制件的实体部分所在区域的粉
三维模型的处理能力主要在两个方面上的应用：三位实 体造型（Solid Modeling）和表面造型（Surface Modeling）功 能。 快速成型行业中常用的软件如下：
1.三维模型的表达方法 12））构边造界型表立达体法几何表第达7页法/共20页 3）参量表达法 4）单元表达法
2．快速成型技术中常用的文件格式
与传统的加工方式相比，快速成形在加工周期和成本上都有着 无可比拟的优势，它突破了毛坯→切削加工→成品的传统加工模 式，不用刀具制造零件，基本上无废料。
图6.4是传统加工方式和快速成形制造的工艺流程的对比 。
该方法制件精度可控制在 0.1mm的范围内。适合成 形小件，能直接得到塑料 第9页/共20页 产品，表面粗糙度质量较 好 。 确定材料有污染，可 能使皮肤过敏。
2）激光快速成形 先在粉末颗粒外面包覆粘接剂，制成 覆膜金属。
3）逐层铺粉 逐层烧结最后制造出三维实体的实物。 4）去粉 用毛刷轻轻去除多余的粉末，粉末可以重复使用 。
5）去粘接剂 在快速成形机内成形后，接着就是脱脂（ 去粘接剂）的后处理。
6）烧结 粘接剂去除后，温度进一步升，达到700℃以上 烧结，以提高工件的强度。
粉、尼龙粉、金属粉、覆膜陶瓷粉）进行选择性烧结。是一种
将离散点一层一层堆积成三维实体的工艺方法，其原理如图6.7
所示。
成形时，送料筒上升，铺粉滚筒移
动，先在工作台上均匀地铺上一层
很薄的粉末材料（0.1~0.2）mm模型离散后的截面轮廓的信息 第11页/共，2对0页制件的实体部分所在区域的粉
三维模型的处理能力主要在两个方面上的应用：三位实 体造型（Solid Modeling）和表面造型（Surface Modeling）功 能。 快速成型行业中常用的软件如下：
1.三维模型的表达方法 12））构边造界型表立达体法几何表第达7页法/共20页 3）参量表达法 4）单元表达法
2．快速成型技术中常用的文件格式
与传统的加工方式相比，快速成形在加工周期和成本上都有着 无可比拟的优势，它突破了毛坯→切削加工→成品的传统加工模 式，不用刀具制造零件，基本上无废料。
图6.4是传统加工方式和快速成形制造的工艺流程的对比 。
第5章 模具零件的光整加工
1—抛光套 2—砂轮 3—软轴 图5—4 手持电动直杆旋转式研磨抛光工具
③电动弯头旋转式 手 持电动弯头旋转式 研磨抛光工具如图 5-5所示，它可以伸 入型腔，对有角度 的拐槽、弯角部位 进行研磨抛光加工。
1— 工件 2—抛光环 3—软环 图5—5 手持电动弯头旋转式研磨抛光工具
3. 研磨抛光工艺过程
1— 研磨套 2—研磨环 3—限位螺钉 4—调节螺钉 图5—1 外圆研磨环
研磨芯棒 固定式研磨芯棒的外径不可调 节，芯棒外圆表面带有螺旋槽，以容纳 研磨抛光剂。可调节芯棒如图5-2所示。
1— 芯棒 2—螺母 3—研磨套 4—套 图5—2 可调式内圆研磨芯棒
①电动往复式 如图5-3所示。它 的质量约0.5kg操作灵活方便。工 作时手握研磨柄，动力从软轴传 来，带动球头杆作直线往复运动， 最大行程为20mm，往复次数为 5000次/min。球头杆前端配 2~6mm大小的圆形或矩形研磨环， 可进入狭长沟槽研磨抛光。若将 球头杆换成油石夹头、砂纸夹头 或金刚石什锦锉刀等，可进行较 大尺寸平面或曲面的研磨抛光。
表5—5研磨运动轨迹的形式
（3）手工抛光工艺
抛光前工件的表面粗糙度值应小于Ra3.2-1.6μm。 且抛光前应保留0.10-0.12mm的抛光余量。
序号 1 2 3 4 内 容
用细锉刀或刮刀先粗加工表面，教硬的表面可用油石加工，不应 留有明显的刀纹和加工痕迹 用细纱布把表面抛光（砂光） 用研磨膏、金刚砂抛光时应用毡布或毛尼布蘸取机油与煤油的混 合物在工件表面上摩擦，加工速度比研磨要快 选用抛光剂应先粗后细
3、半干研
精研均可。
类似湿研，使用糊状研磨膏，用于粗、
5.1.2 研磨抛光工艺
研磨抛光加工要素 驱动方式 加工方式 运动形式 手动、机动、数字控制 回转、往复 内 容
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2．快速成形的特点
① 成形材料范围广。目前，树脂、塑料、纸、 石蜡、金属材料、陶瓷及复合材料都已在快速成 形技术中得到应用。 ② 可进行自由制造。RP采用将三维形体转化为 二维平面分层的制造原理，不受几何形状限制， 能直接制造任意形状复杂的制件，并能制造复合 材料的制件。
③ 加工效率高。
5.2.2 快速成形工艺的种类
5.1.4 其他光整加工
1．电化学抛光
又称“电解抛光”，是利用金属在电解液中 的电化学阳极溶解现象，使工件表面溶解形成光 滑表面的一种抛光方法，其原理如图5-5所示。
电化学抛光后表面粗糙度一般可达Ra = 0.1m， 还可改善工件表面的物理性能，但不适用于形状 和尺寸加工。
其特点如下。
① 电解抛光不受工件材质和性能的限制，硬质 合金、粉末冶金、淬火钢、不锈钢、耐热钢等都 可进行抛光。
② 加工质量好。这是由于刮削均匀性好，可 去除前工序中形成的表面变质层和微观不平等缺 陷，而不破坏工件原始形状精度。一般挤压研磨 抛光的尺寸精度可达0.01～0.0025mm，表面粗糙
度Ra值可达0.04～0.025m。
③ 加工效率高。挤压研磨抛光时间短，一般 只需几分钟至十几分钟，是手工研磨效率的10倍 以上，而且可以实现多件同时抛光。
5.1.2 研磨加工
1．研磨的原理
研磨时，在模具工作表面嵌入或涂覆磨料， 并添加研磨液与辅助填料，在研具工作表面对运动，通过磨料颗粒的微切削作用和研 磨液的物理化学作用，从工件被加工表面切除一 层极薄的材料，以获得尺寸精度高，表面粗糙度 值低的工件.
② 立体平板印刷的局限性。成形时需要对整个二 维截面轮廓进行扫描固化，成形效率低，设备昂 贵；制作材料必须是光敏树脂，运行费用很高， 且光敏树脂性能不如工业塑料，较脆，易断裂， 不便于机械加工。
2．叠层实体制造
（1）成形原理
叠层实体制造加工原理如图5-11所示，首先 在供料滚筒6的作用下，底面涂有热熔胶和添加剂 的胶纸带5在工作台7上自右向左移动预定的距离， 同时工作台运动到Z向预定位置，再通过热压辊4 滚动来加热加压，使这层纸带通过热熔胶和下层 粘接到一起，激光束在控制系统作用下根据从构 建的制件CAD三维模型中提取想对应层的二维截 面轮廓信息切割出二维截面轮廓线，同时为了成 形后能够除去废料，将无轮廓区域切割成小方形 网格，完成此层的制作。
当激光束照射到液态光敏树脂6时，被照射的 液态光敏树脂发生固化反应，即可形成一层薄薄 的固化层，即零件的截面形状。
（2）立体平板印刷特点
① 立体平板印刷的优点。制件尺寸精度高，尺寸 误差可控制在0.1mm以内；表面质量好，尤其是上 表面非常光滑，可直接制造塑料件；SLA系统稳定 性好，可制造结构复杂的中空、精细制件。
蜡、工业甘油等。
5．研具
（1）手工研具 常用的手工研具有研磨砂纸、研磨平
板、外圆研磨环、内圆研磨芯棒等， （2）普通油石
普通油石一般用于粗研。。 （3）电动抛光机
6．研磨工艺参数
（1）研磨运动轨迹 （2）研磨压力 （3）研磨速度 （4）研磨余量 （5）研磨时间
5.1.3 抛光加工
1．抛光工具
抛光除了可采用研磨工具和抛光机外， 还有一些专用手工抛光工具，如平面抛光器、 球面抛光器、自由曲面抛光器等。此外，还 有配合抛光机使用的各种抛光磨头、抛光刷、 毛毡或尼龙夹持器等。
2．影响抛光质量因素
（1）“橘子皮”问题
抛光时压力过大、抛光时间过长时易出 现这种情况，在抛光表面出现橘子皮状纹 路，抛光工件材质较软时易出现。主要原 因抛光表面压力过大，导致表面产生微小 的塑性变形。解决方法是对工件表面进行 硬化处理或采用较软质抛光工具。
（2）“针孔状”问题
由于工件材料内含有杂质，抛光时这些 杂质从金属组织中脱离出来，形成针状小 坑。解决方法是避免用含氧化物抛光膏进 行机械抛光，控制好抛光时间，换用优质 钢材。
电解磨削抛光特点如下。
① 加工范围广，生产效率高。
② 加工精度高，表面质量好。 ③ 砂轮磨损量小。
④ 电解磨削抛光装置结构简单，操作方便，工作 电压低，电解液无毒，适于抛光尺寸要求不太严 格的塑料模、压铸模、橡胶模等。
⑤ 电解磨削抛光的局限性。抛光后质 量不高，且残留氧化膜，所以抛光后仍需 手工抛光处理；电解磨削抛光模具刃口时， 不易磨得非常锋利。
交错，以致形成碎片，最后成为切屑脱离工
件。
2．研磨的特点
① 尺寸精度高。② 形状精度高。③ 表面 粗糙度值低。④ 表面耐磨性好。
⑤ 耐疲劳强度提高。
⑥ 研磨存在一些缺点。劳动强度大，研磨 时间长，效率较低；不能提高各表面间的 位置精度；研磨剂易飞溅，容易污染环境， 使临近的机械设备受到腐蚀。
3．研磨加工方法的分类及应用
3．选择性激光烧结
（1）选择性激光烧结原理
SLS工作原理如图5-13所示，先将充有氩气的工 作室升温，并使温度低于粉末熔点。成形时，送 料筒上升，铺粉滚筒6滚动，在工作台7上铺上一 层粉末材料1，激光束根据计算机从构建的制件三 维CAD模型中提取二维截面轮廓信息对粉末进行 逐点扫描，使粉末熔化相互黏结形成一层截面轮 廓，未照射的粉末作为原型支撑。一层成形后， 工作台下降一个截面层厚度，再铺上一层粉末， 进行下一层成形。
② 超声波抛光设备简单，使用和维修方便，可 用比工件软的材料做成形状复杂的抛光工具，且 加工时工具和工件间不需作复杂的相对运动即可 对复杂型面、型腔进行抛光。
③ 对材料的作用力和热影响力小，不 会产生变形、烧伤和变质层，可以抛光薄
壁、薄片、窄缝及低刚度零件，加工精度
可达0.01～0.02mm，表面粗糙度Ra值可达
（2）选择性激光烧结特点
① 选择性激光烧结优点。成形材料种类多，如塑 料、金属、陶瓷等都可作SLS材料；成形工艺简 单，可直接制造形状复杂的型腔，尺寸精度可达 0.1mm，无方向差别，余料去除方便。
② 选择性激光烧结的局限性。预热和冷却时间长， 成形效率低；SLS制件表面一般是多孔性的，表 面粗糙度受粉末颗粒及激光焦点大小的限制，后 处理工艺较复杂。
5.2 模具快速成形技术
5.2.1 模具快速成形技术的原理和特点
1．快速成形的原理
快速成形基本原理是首先利用计算机对产品 零件进行三维造型，然后进行平面分层处理，再 由计算机控制成形装置从零件基层开始，按每层 信息控制成形头逐层选择性成形和固化材料，得 到与计算机三维造形相对应的三维实体，再进行 后处理，得到所需制造的零件。
② 电解抛光后，在工件表面常常生成致密、牢 固的氧化膜，可提高工件表面的耐蚀性能，不产 生新的变质层及表面残余应力。
③ 抛光效率高，如抛光余量为0.10～ 0.15mm时，电解抛光时间为10～15min，是 手工抛光效率的几倍。
④ 工艺简单，操作容易，设备简单， 投资小。
2．电解磨削抛光
电解磨削抛光是将金属的电化学阳极 溶解作用和机械磨削作用相结合的一种磨 削工艺。它是靠金属的溶解（占95%～98%） 和机械磨削（占2%～5%）的综合作用来实 现加工的，其加工原理如图5-6所示。
研磨塑性材料时，研具与工件之间的 磨粒起滑动、滚动切削作用。滑动切削时， 磨料颗粒固定在研具上，靠磨粒在工件上 的移动进行切削；滚动切削时，磨料颗粒 基本呈自由状态，在研具和磨料之间滚动，
靠滚动进行切削。
研磨脆性材料时，除上述作用外，在压
力p作用下，磨粒颗粒还会使加工表面产生
裂纹，随着磨料颗粒运动，裂纹不断扩大、
（2）叠层实体制造特点
① 叠层实体制造的优点。与SLA相比设备加工低 廉，需要的激光器功率小，使用寿命长，造型材 料便宜，因而总的成本低，且不污染环境； LOM方法只需切割轮廓截面，成形速度快，且 无需设计支撑，制造时间短。
② 叠层实体制造的局限性。可供LOM制造材料 种类少，目前具有商业用途的只有纸，其他材料 尚在研制中。
目前，快速成形技术已有几十种，根据成形 方式大致可分为两类：一类是基于激光或其他光 源的成形技术，如立体平板印刷（SLA）、叠层 实体制造（LOM）、选择性激光烧结（SLS）等； 另一类是基于喷射的成形技术，如熔融沉积成形 （FDM）、三维印刷等。
1．立体平板印刷
（1）成形原理
首先采用计算机辅助设计构建零件的CAD三维 立体模型，通过计算机软件对模型进行平面分层， 提取每一层截面的形状信息。然后由激光发生器1 发出激光束2，按照截面的形状数据，从基层形状 开始逐点扫描，如图5-9所示。
第五章模具光整加工与 模具快速
2020/12/11
第五章模具光整加工与模具快速
5.1 模具光整加工
5.1.1 光整加工概述 1．光整加工的特点
光整加工是精加工后，在工件上不切除 或只切除极薄的材料层，以降低表面粗糙度， 增加表面光泽和强化其表面为主要目的而进 行的研磨和抛光加工（简称研抛）。 。
① 光整加工的加工余量小，主要用来改善表面 质量，少量用于提高加工精度（如尺寸精度、形 状精度）的加工，但不能用于提高位置精度的加 工。
3．抛光工艺
① 抛光过程中更换磨料粒度时，应清洗干净， 不能把上一道抛光工序的磨料带到下一道抛光工 序。 ② 每个抛光工具只能用同一粒度的研磨膏。 ③ 根据抛光工具硬度和研磨膏粒度选择适当的抛 光压力，磨料粒度越细，则抛光压力应越低。
④ 先抛光工件的角部、凸台、边缘及较难抛光 部位，最终抛光方向应与模具开启方向一致。对 于尖锐的边缘和角，宜采用较硬的抛光工具。
② 光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微 量切削和挤压的过程，表面加工均匀，切削力和 切削热很小，可获得很高的表面质量。
③ 光整加工属于微量加工，不能纠正较大的表 面缺陷，其加工前要进行精加工。
2．光整加工的方法
① 手工研抛。 ② 挤压研磨。 ③ 电化学研抛。 ④ 磁力研抛。 ⑤ 超声波研抛。 ⑥ 玻璃珠喷射研抛。