探索模具制造中模具表面精加工技术

薛磊

摘 要：模具表面的精加工一直是模具加工中未能有效解决的一个难题，这个难题也导致了工人在精加工时工作强度加大，成为模具加工的瓶颈。传统精加工技术主要是以工人们手工打磨抛光和近年发展起来的机械精加工为主。非传统精加工主要包括超聲波加工、化学抛光、电化学和电化学机械光整加工、磁流变抛光技术、喷丸强化技术、激光抛光技术、电火花抛光技术等。下面我们就一些主要的精加工技术进行介绍。

关键词：模具制造;表面;精加工

表面精加工在模具制造中属于一项较为复杂且难度较大的工作，对做这项工作的人员有较高的要求，需要有丰富的加工经验，才能做好精加工这项工。现如今的模具表面精加工技术主要有两种——传统模具表面精加工技术和非传统模具表面精加工技术。

1 传统精加工技术

1.1 手工研磨抛光技术

手工研磨抛光是传统模具精加工所采用的主要手段，也是现在仍然广泛使用的方法之一。该方法不需要特殊的设备，操作简便，但是对于加工者的加工经验要求非常高，而且在加工中使得工人的劳动强度很大，对于工人的体能有较高要求。既然是人工操作依靠经验，手工研磨抛光技术就存在着质量不稳定的特点，比较容易出现质量问题，并且该方法效率底下，加工周期长（约占整个模具加工周期的1/3），工人们的工作环境也非常恶劣。这些原因制约了我国模具加工向更高层次的发展。

1.2 数字式模具抛光机技术

随着现代科技的进步，不断有新型的机器应用在模具抛光上面，数字式模具抛光机就是其中的一种，这种机器结合了数字化的自动控制，电子显示的参数设置，可以根据实际情况的变化来进行参数的调整和设置，可以实现自动或半自动抛光。这种机器的操作不是特别复杂，使得在对模具进行抛光操作时可以不用对工人的经验有过高的要求。

2 非传统精加工技术及特点

2.1 CVD技术

它也称化学气相沉淀技术，指的是化学气体或蒸汽在材料表面反应合成涂层或纳米材料的方法，简单来说就是一种热化学反应技术，而且这种化学反应需要依靠超高的温度来对材料进行处理，使之表面发生气相化学反应，在反应过程中出现的反应物沉淀会引起表面光滑。这项技术如今在模具表面精加工中非常常见，在切模方面具有显著的效果。

2.2 超声波抛光技术

超声波模具抛光机是采用高频电火花脉冲电源与超声波快速震动研磨的原理进行抛光。这种抛光的主要优点就是可以完成一般抛光工具难以深入的曲折位置进行抛光，而且还不会影响模具的精度。这种方法比较好的解决了用户过去因为模具有窄槽、边角等复杂位置而难以达到抛光要求这一难题。并且缩短了抛光时间，提高了抛光效率。

2.3 电化学和电化学机械光整加工技术

电化学复合光整加工主要靠的是金属模具的电化学阳极溶解原理来加工，利用磨具（磨料）的机械作用刮除工件表面钝化膜。作用力极小。我们将模具放入电解液中通电来进行阳极溶解的操作，可以防止在加工过程中导致的模具形变，对磨具的磨损很小，可以长期使用，并且不产生毛刺。利用电化学加工方式加工，大大提高了模具研磨的质量，改善了模具表面的粗糙度。根据数据分析，采用电化学加工方式加工的模具的表面平滑度是普通工艺加工的5倍，该技术可以广泛应用于模具的表面加工。

2.4 喷丸强化技术

在该技术中，弹丸是喷丸强化工艺中使用的形状为球形或无棱角的圆柱形且均为实心的介质材料。喷丸强化使用的弹丸包括玻璃丸、铸钢丸、不锈钢丸、切制钢丝、陶瓷丸、塑料丸等。喷丸强化是高速运动的弹丸喷射材料表面并使其表层发生塑性变形的过程，喷丸过程中，弹丸反复打击材料的表面，最终在材料表面附近形成一塑性变形层即强化层的深度，其深度为0.1～0.8mm。喷丸处理除了产生应力强化和组织强化外，还可以有效消除加工时产生的刀痕。这种技术较为简单易操作，还能有效的节约能源，适用于一些以疲劳失效形式为主的磨具，可以改善这些材料疲劳及应力腐蚀抗力。

2.5 磁流变抛光技术

磁流变抛光技术是利用磁流变抛光液在磁场中流变性进行抛光的一种超精密加工方法。磁流变液主要由磁性颗粒、载液和表长面活性剂组成。具有磁特性、流变性和稳定性等特点。在无外加磁场时，磁性微粒无规则分布，磁流变液为可流动液体状态;而在外加磁场作用下，磁性微粒呈链状分布，其流变特性急剧转变，表现为类似固体的性质;撤除磁场后，又会立刻恢复原液体性质。当磁流变抛光液在梯度磁场中发生流变时，磁流变抛光液在固态和液态之间进行形态的转变，此时磁流变抛光液与工件之间快速的相对运动，在模具表面快速进行剪切，从而使工件表面的毛刺或凸起等材料被去除。

2.6 激光抛光技术

激光抛光技术在现代激光技术的基础上发展起来的。根据激光与材料的相关特性可以把激光抛光技术分为两种：热抛光技术和冷抛光技术。其中，热抛光技术就是通过激光与模具表面接触产生大量的热量进而将模具表面需要去除的材料通过熔化或者蒸发等方式去掉。因此对模具材料的导热性有一定的要求。但是热抛光的方法分容易引发材料内部的裂纹，因此该种方法抛光的效果不是很好。而冷抛光则是利用模具材料吸收了光子之后会使表层材料的化学键被打断或者是晶格结构被破坏，从而去除多余的材料实现模具表面的抛光。此时激光与材料之间产生的热量可以忽略不计，因此不易产生裂纹，也不影响周围材料且容易控制材料的去除量的冷抛光技术非常合适。

3 结语

总之，随着科技发展飞速，很多国家都在进行模具制造业的改革，比如日本就已经研制出了数控研磨机，数控研磨机把模具进行三维曲面的自动化研磨抛光。在这种趋势下，大部分模具向精密化和大型化方向发展，模具的加工工艺也在不断得到提升，以后会有更多更先进的机器研发出来并投入使用，从而提升模具表面精加工技术。

参考文献：

[1]吴魁魁.模具制造中模具表面精加工技术分析[J].科学大众：科学教育，2019（01）：163.

[2]陈明耀.模具制造中模具表面精加工技术分析[J].中国新技术新产品，2015（10）：63.

[3]蒋新军.模具制造中模具表面精加工技术分析[J].内燃机与配件，2019（07）：91-92.