金屬零件制造所使用模具的表面精加工技術(shù)

高威昊，王 晶，侯亞峰，侯國良

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

模具表面精加工處理是一項難度較大的工作內(nèi)容，主要是因為其工作強度較大，對工作經(jīng)驗要求較高，模具表面精加工處理成為限制模具行業(yè)發(fā)展進(jìn)步的重要阻礙。金屬零件制造用模具表面精加工主要可分為兩類，一類是模具表面精加工傳統(tǒng)技術(shù)，它的技術(shù)特點是以手工研磨拋光技術(shù)為主，以數(shù)字式模具拋光設(shè)備為輔對模具表面進(jìn)行精細(xì)處理；另一類是模具表面精加工非傳統(tǒng)技術(shù)，該技術(shù)的特點主要是電化學(xué)拋光、超聲波拋光、激光拋光、磁流變拋光技術(shù)等。

1 模具制造技術(shù)

（1）第三代制模技術(shù)。第三代制膜技術(shù)是指高速銑削加工技術(shù)，該技術(shù)不但加工效率較高，加工精度與模具表面質(zhì)量同樣優(yōu)越，與傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)相比，該技術(shù)熱變形較小，適合加工各類對溫度較為敏感的材料或極易出現(xiàn)熱變形的材料，如鎂合金；該技術(shù)切削力度較小，能更好加工剛性較差的零件；加工人員適當(dāng)選擇加工時的刀具與切削量，還能使用該技術(shù)處理加工硬材料，如HRC60等。

（2）先進(jìn)快速模具制造技術(shù)。激光快速成型技術(shù)在我國發(fā)展速度較快，現(xiàn)已達(dá)到世界先進(jìn)水平并朝著商品化的方向不斷發(fā)展；無模多點成型技術(shù)成為吉林工大的重點科技研究項目，現(xiàn)已自主設(shè)計并制造相關(guān)先進(jìn)設(shè)備；樹脂沖壓模具在我國國產(chǎn)轎車的試制中被成功應(yīng)用。

2 模具表面精加工傳統(tǒng)加工技術(shù)

（1）手工研磨拋光技術(shù)。手工研磨拋光技術(shù)屬于模具表面精加工傳統(tǒng)技術(shù)，不需要特殊的設(shè)備，僅依靠砂紙完成相關(guān)工作，操作較為簡單，對模具的適應(yīng)性較強，這種模具表面精加工技術(shù)多半依靠技師的經(jīng)驗與手感，需要加工人員長期的積累才能擁有該項技術(shù)。該技術(shù)對經(jīng)驗的依靠也會導(dǎo)致模具表面精加工質(zhì)量參差不齊，對模具加工的發(fā)展產(chǎn)生一定阻礙。

（2）數(shù)字式模具拋光設(shè)備。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各類新型加工機器也應(yīng)運而生，模具表面精加工可結(jié)合數(shù)字化的拋光設(shè)備，通過自動化技術(shù)手段進(jìn)行控制，利用電子技術(shù)設(shè)置技術(shù)參數(shù)，根據(jù)實際環(huán)境概況調(diào)整設(shè)備研磨的參數(shù)數(shù)值及工藝參數(shù)，能有效實現(xiàn)全自動化拋光技術(shù)及半自動化拋光技術(shù)。平整功能是數(shù)字式模具拋光設(shè)備所具有的主要特點，使用該設(shè)備對模具進(jìn)行處理，平整波紋長度基本可達(dá)75mm。與手工研磨拋光技術(shù)相比，數(shù)字式模具拋光設(shè)備可有效提高加工人員工作效率，且能最大程度保證模具拋光質(zhì)量的穩(wěn)定性，精確度較高，對受拋光材料的適應(yīng)性較高，能處理不同金屬零件制成的模具。

3 模具表面加工等級及拋光規(guī)范

為能規(guī)范模具表面加工的具體等級質(zhì)量，借此減少模具表面精加工所消耗的時間，有效降低加工成本，以往產(chǎn)品圖紙上技術(shù)要求一項中的“MDCA級”、“MDCB級”、“MDCC級”等類型的等級名稱已經(jīng)被廢止，開始啟用新的等級標(biāo)準(zhǔn)。

4 模具表面精加工非傳統(tǒng)技術(shù)及特點

（1）噴丸強化技術(shù)。噴丸強化技術(shù)主要是利用質(zhì)地較硬的丸粒對金屬表面進(jìn)行沖擊，保持其高速與連續(xù)性，使金屬表面最終冷卻硬化。該技術(shù)的應(yīng)用能充分發(fā)揮丸粒的作用改變金屬表面的應(yīng)力分布狀態(tài)、表層的微觀形貌等參數(shù)，最大程度提高模具的疲勞強度、抗沖擊強度、磨損強度等。該技術(shù)的應(yīng)用還能有效處理模具表面的粗糙程度，去除因使用設(shè)備加工產(chǎn)生的電火花出現(xiàn)的表面變質(zhì)層，最終完成模具表面精加工處理。該技術(shù)操作過程較為簡單，能有效減少能源的浪費，適合落料模、冷作模、熱鍛模等多種模具，這些模具主要以疲勞失效形式為主，常會在鍛造過程中出現(xiàn)因局部變化破損出現(xiàn)的裂紋，而該技術(shù)能推遲裂紋出現(xiàn)的時間，進(jìn)而減少模具發(fā)生龜裂的可能性。

（2）電化學(xué)、電化學(xué)機械光整加工技術(shù)。電化學(xué)、電化學(xué)機械光整加工技術(shù)的處理原理是段化學(xué)陽極溶解，能有效清除加工過程中出現(xiàn)的金屬離子。該技術(shù)能有效避免變形層與模具材料中剩余的應(yīng)力發(fā)生作用，對刀具的磨損程度較小，可保證模具能長期使用不會產(chǎn)生毛刺。利用該技術(shù)完成模具表面精加工處理工作，能明顯提高模具的表面精加工處理質(zhì)量，改善模具表面的粗糙程度，最大范圍內(nèi)改善模具的波紋度。因此，該技術(shù)可被廣泛應(yīng)用于模具表面精加工處理中。

（3）磁流變拋光技術(shù)。磁流變拋光技術(shù)主要是利用磁流的變化對模具表面進(jìn)行精加工處理，磁性顆粒、基液與懸浮穩(wěn)定劑是磁流的組成部分，流變特性是磁流的主要特征，能使磁場能量發(fā)生劇烈變化，表現(xiàn)出極為顯著的固體相似性。使用該技術(shù)對模具表面進(jìn)行精加工處理，應(yīng)先利用拋光的磁流變流材料周圍的磁場，促使工件之間開始出現(xiàn)相對運動情況，之后對工件表面進(jìn)行快速剪切，直接去除工件表面出現(xiàn)的毛刺材料部分。該技術(shù)是電磁理論、流體力學(xué)等理論綜合研究產(chǎn)生的新技術(shù)，磁流變液是一種先進(jìn)的智能材料，在磁場的影響作用下能直接完成固態(tài)與液態(tài)的互逆轉(zhuǎn)變。

（4）CVD技術(shù)。CVD技術(shù)是化學(xué)氣相沉積技術(shù)，PVD技術(shù)是物理氣相沉積技術(shù)，這兩種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于模具表面精加工處理工作中，而CVD涂層技術(shù)與其他相比應(yīng)用范圍更廣。該技術(shù)擁有極為優(yōu)越的抗氧化能力，該技術(shù)處理之后產(chǎn)生的涂層自身結(jié)合力在切邊模、擠壓模等模具類型中表現(xiàn)較為突出。CVD技術(shù)能有效適用于各類金屬材料的成形與擠壓，利用該技術(shù)處理之后的模具具有較強的耐磨性，高溫抗氧化能力較強，耐腐蝕性能較強。需要注意的是，該技術(shù)需要高溫進(jìn)行處理形成涂層，因此在涂層形成之后需要進(jìn)行二次熱處理。

（5）激光拋光技術(shù)。激光拋光技術(shù)主要是由于激光技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步產(chǎn)生的，該技術(shù)能有效處理具有一定能量密度、波長特定的材料，使材料表面薄膜融化或蒸發(fā)，最終使模具表面光滑平整。該技術(shù)能有效延長模具的壽命，提高模具表面精加工處理的質(zhì)量水平，降低處理模具表面過程中投入的成本，有效提高模具的生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語

根據(jù)文中內(nèi)容可知，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類先進(jìn)技術(shù)開始被應(yīng)用于模具制造行業(yè)之中，極大提高了模具的產(chǎn)量與質(zhì)量，降低生產(chǎn)過程中所好肥的時間，減少了模具生產(chǎn)成本，為生產(chǎn)企業(yè)帶來較大經(jīng)濟(jì)收益。隨著先進(jìn)技術(shù)的不斷更新，各類金屬零件生產(chǎn)所使用模具技術(shù)也會不斷發(fā)展，模具產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也會不斷加快。