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桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）外文翻譯譯文 第23頁 共22頁 編號： 畢業(yè)設計(論文)外文翻譯 （譯文） 院 （系）： 國防生學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 匡鵬來 學 號： 1000110105 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 曹泰山 職 稱： 講 師 2014年 3 月 9 日 一個描述電鑄鎳殼在注塑模具的應用的技術研究 ——Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, Departamento de Ingenieria Mecanica, Spain 摘要： 在過去幾年中快速成型技術及快速模具已被廣泛開發(fā)利用. 在本文中,使用電芯作為核心程序對塑料注射模具分析. 通過差分系統(tǒng)快速成型制造外殼模型. 主要目的是分析電鑄鎳殼力學特征、 研究相關金相組織,硬度,內部壓力等不同方面，由這些特征參數(shù)以生產電鑄設備的外殼. 最后一個核心是檢驗注塑模具. 關鍵詞：電鍍；電鑄；微觀結構；鎳 1. 引言 現(xiàn)代工業(yè)遇到很大的挑戰(zhàn)，其中最重要的是怎么樣提供更好的產品給消費者,更多種類和更新?lián)Q代問題. 因此,現(xiàn)代工業(yè)必定產生更多的競爭性. 毫無疑問,結合時間變量和質量變量并不容易,因為他們經常彼此互為條件; 先進的生產系統(tǒng)將允許該組合以更加有效可行的方式進行，例如,如果是觀測注塑系統(tǒng)的轉變、 我們得出的結論是,事實上 一個新產品在市場上具有較好的質量它需要越來越少的時間 快速模具制造技術是在這一領域, 中可以改善設計和制造注入部分的技術進步. 快速模具制造技術基本上是一個中小型系列的收集程序，在很短的時間內在可接受的精度水平基礎上讓我們獲得模具的塑料部件。其應用不僅在更加廣闊而且生產也不斷增多。 本文包括了很廣泛的研究路線,在這些研究路線中我們可以嘗試去學習，定義，分析，測試，提出在工業(yè)水平方面的可行性，從核心的注塑模具制造獲取電鑄鎳殼，同時作為一個初始模型的原型在一個FDM設備上的快速成型。 不得不說的是,先進的電鑄技術應用在無數(shù)的行業(yè)，但這一研究工作調查到什么程度,并根據這些參數(shù),使用這種技術生產快速模具在技術上是可行的. 都產生一個準確的，系統(tǒng)化使用的方法以及建議的工作方法. 2 制造過程的注塑模具 薄鎳外殼的核心是電鑄,獲得一個充滿epoxic金屬樹脂的一體化的核心板塊模具(圖1)允許直接制造注射型多用標本，因為它們確定了新英格蘭大學英文國際表卓華組織3167標準。這樣做的目的是確定力學性能的材料收集代表行業(yè)。 該階段取得的核心[4]，根據這一方法研究了這項工作,有如下: a,用CAD系統(tǒng)設計的理想對象 b模型制造的快速成型設備(頻分多路系統(tǒng)). 所用材料將是一個ABS塑料 c一個制造的電鑄鎳殼，已事先涂有導電涂料(必須有導電). d無外殼模型 e核心的生產是背面外殼環(huán)氧樹脂的抗高溫與具有制冷的銅管管道. 有兩個腔的注塑模具、 其中一個是電核心和其他直接加工的移動版. 因此,在同一工藝條件下，同時注入兩個標準技術制造，獲得相同的工作。 3 獲得電殼:設備 電鍍是電解質時電流的化學變化,電解所形成的直流電有兩個電極，陽極和陰極。當電流流經電路，在離子溶液中轉化為原子。 電鍍液用于這項工作是由氨基磺酸鎳400 毫升/升,氯化鎳(10克/升)、硼酸(50克/升),allbrite SLA(30毫升/升),allbrite703(2毫升/升). 選擇這種組合主要原因是我們考慮注塑模具程序是玻璃纖維. 氨基磺酸鎳讓我們獲得可以接受的內部壓力(測試不同工藝條件結果,而不是最佳工藝條件約2兆帕最高為50兆帕). 不過,這種內部壓力是由touenesulfonamode衍生物和甲醛水溶液使用的ALLbrite添加劑的結果。 這種添加劑也增加了殼的阻力. Allbrite703是一種可生物降解水溶液表使用劑 氯化鎳,有利于解決金屬統(tǒng)一分布在陰極，提高導電性的問題。硼酸作為PH值緩沖區(qū)。 該設備用于制造殼的測試如下： ● 聚丙烯:600毫米×400毫米×500毫米的尺寸 ● 三聚四氟乙烯電阻器,每一個有800W ● 具有機械攪拌系統(tǒng)的陰極 ●循環(huán)和過濾系統(tǒng)用的泵和聚丙烯過濾器。 ● 充電整流器. 最大強度在連續(xù)50個A和連續(xù)電流電壓介于0至16伏 ● 籃鈦鎳陽極(鎳硫回合電解鎳)純度99%以上 ● 氣體注入系統(tǒng) 一旦電流密度( 1-22A/dm）,溫度(35至55℃)和pH值,已經確定，執(zhí)行參數(shù)以及測試的進程部分不可改變。 4 獲得硬度 電殼硬度的測試一直保持在相當高的很穩(wěn)定的結果。如圖2，可以看到：電流密度值2.5到22A/dm，硬度值介于540到580高壓，PH值為4+-0.2和溫度為45攝氏度，如果PH減少到3.5和溫度為55攝氏度，硬度為520以上，高壓低于560.這一測試使常規(guī)組成不同于其他氨基磺酸鎳，允許其經營更加廣泛，然而，這種operatyivity將是一定的取決于其他因素，如內部壓力，因為他可能的變異。 改變PH值，電流密度和溫度等，另一方面，傳統(tǒng)的硬度氨基磺酸鎳承受的高壓在200-250之間，遠低于取得的一個實驗結果的電壓。對于一個注塑模具，硬度可以接受的起點300高壓這是必須考慮的，注塑模具中最常見的材料，有改善鋼（290高壓），整體淬火（520-595高壓），casehardened鋼鐵（760-8--高壓）等，以這樣一種方式，可以看到，注塑模具硬度水平的鎳是殼內的高范圍的材料。因為這是一個負責內部壓力的塑料注射液，這種方式與環(huán)氧樹脂灌漿將遵循它，相反對低韌性的殼補償，這就是為什么它是必定盡可能的外殼厚度均勻，并沒有重要的原因，如 腐蝕。 5 金相組織 為了分析金相結構、電流密度、溫度主要變化. 在正面橫向部分（垂直沉積）對樣品進行了分析，為了方便地封裝在樹脂，拋光。銘刻，在不同階段的混合乙酸和硝酸。該時刻間隔15,25,40,50之后再次拋光, 為了在金相顯微鏡下觀察奧林巴斯PME3-ADL3.3X/10X 必須要說的是，這一條規(guī)定顯示了圖片之后的評論，用于制造該模型的殼在FDM快速成型機里融化的塑料材料（澳大利亞統(tǒng)計局）鞏固和解決了該階層。后來在每一個層，擠出的模具都留下一個大約0.15毫米直徑橫向和縱向的線程。因此，在表面可以看到細線表面頭部的機器。這些西路將作為參考信息解決鎳的重復性問題。重復性的模型將作為一個基本要素來評估注塑模具的表面紋理。 表1測試系列： 表1. 檢驗系列 系列 pH 溫度(℃) 電流密度A/mm2 1 4.2?±?0.2 55 2.22 2 3.9?±?0.2 45 5.56 3 4.0?±?0.2 45 10.00 4 4.0?±?0.2 45 22.22 圖3說明該系列第一時刻表面的樣本 它顯示了流道起點的頻率復用機，這就是說，又一個很好的重復性。它不能仍然要注意四舍五入結構。在圖4 系列2，經過第二次，可以看到一條線的流道的方式與以前的相比不太清楚。在圖5系列3雖然第二次時刻開始出現(xiàn)圓形晶結果是非常困難的。此外，最黑暗的部分表明時刻不足的進程和組成。 這種現(xiàn)象表明，在低電流密度和高溫條件下工作，得到更小的晶粒尺寸和殼重現(xiàn)性好，就是所需要的足夠的應用程序。 如果分析橫向平面進行的沉積，可以在所有測試樣品和條件增長的結構層（圖6），犧牲一個低延展性取得令人滿意的高機械阻力，最重要的是添加劑的使用情況，氨基磺酸鎳液的添加劑通常創(chuàng)建一個纖維和非層狀結果[9].這個問題表明在任何情況下改變潤濕劑，由于該層結構的決定因素是這種結構的應力減速器（ALLbriteSLA)。另一方面，她也是測試的層狀結構不同厚度中的電流密度. 6 內部壓力 殼的一個主要特點是應該有其應用，如插入時要有一個低水平的內部壓力。測試不同的溫度很電流密度，所采取的措施取決于陰極彎曲張力計法。A鋼測試控制使用側固定和其他自由度固定（160毫米長，12.7毫米寬，0.3毫米厚）。金屬沉積只有在控制了機械拉伸力（拉深或壓應力），才能計算內部壓力。彈性的角度來看，斯托尼模型應用，假定鎳基質厚度，對部分鋼材產生足夠?。?微米）的影響。在所有測試情況下，一個能夠接受的應用程序在內部壓力在50兆帕的極端條件下和2兆帕的最佳條件下產生。得出的結論是，內部壓力在不同的工作條件和參數(shù)沒有明顯的變化條件下。 7 校驗注塑模具 試驗已進行了各種代表性熱塑性材料如聚丙烯、高密度聚乙烯和PC、 并進行了注射部件性能的分析，如尺寸，重量，阻力，剛度和柔性。對殼的力學性能進行了拉伸破壞性測試和分析。大約500個注射液在其余的條件下，進行了更多的檢驗 總體而言, 為分析一種材料，重要的是注意到行為標本中的核心和那些加工腔之間的差異。然而在分析光彈注入標本（圖7）有人注意到不同的國家之間張力存在兩種不同的類型的標本，是由于不同的模腔熱傳遞和剛度。這種差異解釋了柔性的變化更加突出的部分晶體材料，如聚乙烯和聚酰胺6. 有人注意到一個較低的柔性標本在的高密度聚乙烯分析測試管在鎳核心的情況下，量化30%左右。如尼龍6這個值也接近50%。 8 結論 經過連續(xù)的測試，注塑模具在不同條件下檢查的氨基磺酸鎳液使用添加劑。這就是說塑性好，硬度好和摩擦力好的層狀結構，已取得的力學性能是可以接受的。借鞋缺陷的鎳殼將部分取代環(huán)氧樹脂為核心的注塑模具，使注入的一系列中型塑料零部件達到可接受的質量的水平。 外 文 出 處: http://www.sciencedirect.com 參考資料 [1] A.E.W. Rennie, C.E. Bocking and G.R. Bennet, Electroforming of rapid prototyping mandrels for electro discharge machining electrodes, J. Mater. Process. Technol. 110 (2001), pp. 186–196. [2] P.K.D.V. Yarlagadda, I.P. Ilyas and P. Chrstodoulou, Development of rapid tooling for sheet metal drawing using nickel electroforming and stereo lithography processes, J. Mater. Process. Technol. 111 (2001), pp. 286–294. [3] J. Hart, A. Watson, Electroforming: A largely unrecognised but expanding vital industry, Interfinish 96, 14 World Congress, Birmingham, UK, 1996. [4] M. Monzón et al., Aplicación del electroconformado en la fabricación rápida de moldes de inyección, Revista de Plásticos Modernos. 84 (2002), p. 557. [5] L.F. Hamilton et al., Cálculos de Química Analítica, McGraw Hill (1989). [6] E. Julve, Electrodeposición de metales, 2000 (E.J.S.). [7] A. Watson, Nickel Sulphamate Solutions, Nickel Development Institute (1989). [8] A. 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Bales 譯 名 史蒂芬.巴萊斯 國 籍 美國 原文出處 Mold making technology January 2006 摘 要 現(xiàn)今對于成型塑料及如何獲得所操作的貴重機床的最好性能，已經有了極多的了解。該指南就模具涂層提供了重要的提示和信息。閱讀后，你應該對使用何種涂層有助于獲得滿足自己及用戶要求的產品標準，無論是選擇傳統(tǒng)還是最先進的涂層。畢竟，這些模具是你的投資，它們需要保護，以獲得高的成型制品的使用期。 關鍵詞：模具涂層 預防性維護（PM） 效益 鎳鈷 鉆石鉻 鎳-聚四氟乙烯鍍層 硬鉻 聚四氟乙烯 鎳氮化硼 電鍍鎳 紋理 涂料的關鍵作用 在向你介紹涂料在當今市場上廣泛應用前，你要注意到涂層的作用在模具預防性維護（PM）方面起了相當有效的作用。 模具預防性維護技術在保護你的模具和投資起著關鍵的作用，因為它節(jié)省了你的時間和金錢。一旦在模具涂層方面投資以改善模具的性能，模具預防性維修技術總是一個很好的選擇來保障你獲得最大的效益。這種技術是應該應用在每家生產單位的。 也請記得沒有什么涂料可以永久使用，一個表面磨損的模具上生產出的標準零件也是無法贏得客戶信任和保障自己利益的，但模具預防性維修技術是個使用到位時最具成本效益的方法，它可以告訴工作人員在生產過程中涂層的磨損狀況。各種涂層是不同的，它有助于讓員工了解涂層何時出現(xiàn)惡化，尤其是在高速運轉強磨損情況下比如出現(xiàn)鍍層穿孔的情況。 例如模具硬鉻鍍層穿孔周圍出現(xiàn)磨損是表示你需要對模具維護的一個跡象，你怎么區(qū)分有沒有磨損？因為硬鉻涂層要比普通鋼硬大概20個洛氏硬度，因此裸露的鋼基磨損的速度比有涂層的鋼快，造成表面細微或者明顯的邊界。 而鍍鎳層會使模具表面形成幾乎均勻的一種羽化效果，使其更加難以辨認磨損區(qū)域。唯一較明顯的差異是色彩，因為當鎳層磨損，它產生了關于鋼鐵的陰影或光環(huán)效應。之前再沒有其他明顯的跡象，而且出現(xiàn)這種情況的鋼，相比那些有鎳鍍層的無光澤的鋼還顯得更加亮。 這些了解使在涂層磨損前對模具的維護成為PM計劃的一個重要方面。如果錯過重要的模具磨損信息，就意味著將來更多的高昂的維修費用和額外的拋光費用。 測量磨損 一種被推薦的測量涂層磨損程度的工具便是電子測厚儀，它使用磁渦流相結合，以準確測量表面厚度。當一種新模具首次到你工廠時，花時間去測量表面厚度，特別是在高耐磨區(qū)常使用這個專門的工具。當運行新模具進行生產時，也要偶爾停下來重新測量這些區(qū)域。當你確定鍍層已經磨損到臨界水平，把模具取出并送去維修。 零件計數(shù)法 一定要記錄下測厚儀附帶的測量方法，并使用這些說明為該工具制定出一系列維修方法。相比起它零件計數(shù)，安裝在模具上的周期計數(shù)器，使工程師記錄下磨損程度，從而使PM計件的有效性加倍。零件計數(shù)是一種用來確定維修需求的好方法，特別是高容量成型項目。 從第一次運行模具，在它準備進行第一次維修工作前，保證件的計數(shù)的準確性。以此作為在下次維修的時間的依據。因此您知道大約何時模具將準備進行翻新工程，您可以提前安排與您的鍍層供應商的交易。這不僅給了他足夠的時間來安排您的模具維護，而且在這段時間內還允許您優(yōu)化的模具和機器。 涂料挑戰(zhàn) 即使在今天，還有些人對使用各種涂層，有時是很貴的涂層，能延長刀具的壽命或提高模具的性能的效果提出質疑。對于一些人，對硬鉻或鍍鎳的嘗試或結果都是為了想要實現(xiàn)那些目標。但是眾所周知，今天的工程塑料材料在注塑模具成型的都是粗制品。 模具維修面臨的挑戰(zhàn)超出玻璃和礦物填料，包括稻殼，木纖維，金屬粉末，阻燃劑和其他添加劑，更不用提樹脂了。此外，除氣和水分酸度往往伴隨著模具的磨損，越是昂貴的工具，越是要付出更大的代價。 此外，越來越多的復雜的模具設計都要涉及到更薄，更復雜的流動通道，更頻繁的移動核心。這些情況又都促使了更多的模具涂料品種的發(fā)展，用以提高模具工作的時間。 新的涂料科學 如果你使玻璃填充材料成型高度精密的部件，你可能認為使用硬鉻鍍層是一個典型且可靠的方法來從耐腐蝕和耐磨損方面保護模具。但是硬鉻不容易均勻的覆蓋如肋骨肋板等部位。而采用一個新的解決方案——鎳鈷合金涂層，就可以克服這種局限性。 鎳鈷 鎳鈷合金替代硬鉻具有很高的經濟性。因為使用硬鉻，需要一個符合陽極結構，才能完成模具的涂層。模具越重要的細節(jié)部位，就需要花費越多的時間建立陽極結構，加工成本變得越高。而鎳鈷合金不需要陽極，由于它的化學性能好，能更均勻覆蓋細節(jié)部位。 鈷有更好的耐磨性，硬度為60RC，比硬鉻低10RC。是否值得付出額外的代價一獲得硬鉻良好的磨損保護。所以不得不考慮在模具下接受加工的材料。什么是玻璃的百分比？耐磨損是比耐磨更受關注？ 鉆石鉻。 硬鉻和鎳鈷合金涂層提供了兩種很好的耐磨損性的解決方案，但在更磨損條件下，更新的產品鉆石鉻將能提供出色的保護。 它的RC硬度為85，是鉻與分散的納米尺寸的球形顆粒金剛石復合材料涂層。由于鉆石的硬度是無與倫比的，因此這種涂層也提供相當高保護。雖然羅克韋爾評級顯示鉆石鉻優(yōu)于氮化鈦（TIN）涂層，且它不會有損于待鍍工具維數(shù)的完整性。所不同的是它只能在130oF左右應用，而氮化鈦（TIN）涂層可以在800oF甚至更高的溫度下應用。 鉆石鉻可以鍍在硬鉻，熱處理鋼，氮化鋼和其他基本材料，如鋁，鈹銅，黃銅和不銹鋼。推薦的用途包括型芯，型腔，滑塊，推管，及旋轉的或無螺紋的型芯。它的抗擦傷性能使它做滑動型腔和型芯具有優(yōu)勢。 鉆石鉻也非常剝離，也對基礎材料沒有不利影響，在維修的時候鉆石鉻鍍層節(jié)省了時間和金錢。錫鍍層同樣也可以剝離，但它需要多達數(shù)天時間以過氧化氫反應為基礎的方法剝離。而鉆石鉻鍍層可在幾分鐘內與苛性堿溶液電解而分離。 此外，鉆石鉻做鍍層時可將厚度控制在0.001英寸和20英寸之間。錫一般只應用在厚度為一英寸的百萬分之一的薄鍍層。鉆石鉻可鍍復雜的細節(jié)部位，而錫在鍍這些部位時有局限性。錫潤滑性好，對鋼而言，摩擦系數(shù)是0.4，而鉆石鉻的摩擦系數(shù)是0.15，大約是鉻錫的三倍。 鎳氮化硼 當模具商談到特殊的涂層，這種涂層能提供出色的釋放性能，高耐磨性，耐熱性，耐腐蝕，含有氮硼化物粒子的鎳氮化硼也是一種考慮的材料。 鎳氮化硼相對于鋼來說摩擦系數(shù)相當?shù)?，?.05，另外硬度達到54RC，再經過加熱處理后，它的硬度可以高達67RC，這是它獨有的特性。鎳氮化硼可以鍍在任何摩擦系數(shù)185oF的基材上面，且容易剝離，而且又不損害被鍍的材料。盡管它比聚四氟乙烯鎳大約貴百分之二十，但是它能鍍摩擦系數(shù)高達1250oF的基材，并遠遠超過了最高限度為500oF的所有四氟乙烯涂層。 而且采用鎳氮化硼鍍層是一種自催化過程，它不需要陽極，因此節(jié)省大量的時間和降低了成本。此外，它也不會影響了模具的熱傳導性。應用在無螺紋的型芯合模，這一點對縮短生產周期很有必要。 深加強肋，型芯，粗糙表面和粘性聚合物這些需要潤滑以有好的釋放性，采用鎳-聚四氟乙烯復合材料可以大大改善釋放性能和提高樹脂的流動性，因為它的摩擦系數(shù)僅僅相當于鋼的0.01，能縮短百分之4甚至百分之八8倍的生產周期。 同時需要指出的，施用高潤滑性的純PTFE的模具，只有短期的利益。因為聚四氟乙烯在本身沒有硬度，所以不會持久。在鎳鍍層單位體積分散著百分之二十五的聚四氟乙烯，會使它擁有RC45的硬度，以補充腐蝕和磨損保護。 傳統(tǒng)與創(chuàng)新 盡管新涂層技術提供了很好的前景，但我們不能拋棄以往的可靠鍍層，例如像硬鉻或鍍鎳層。毫無疑問，他們仍然有其用途。 硬鉻 例如，硬鉻材料最大的好處是具有高達72的洛氏硬度，并且可以再在130oF的低溫下應用。當它以純凈物的形式應用，它可以使你的工具達到任意的SPI要求。 硬鉻是生產斷路器類模具非常好的選擇，因為他們使用的材料含有高達百分之四十的玻璃類材質。為了提高耐腐蝕性及預防在孔及周邊模具的損壞，經常在鍍厚度為0.0003至0.0005英寸硬鉻層后，被推薦進行鉆石含量高的拋光，從而增加保護。 它的缺點是成本問題，因為鍍鉻是在有陽極結構的有限區(qū)域進行的。假如您的模具有復雜的細節(jié)部位，它可能需要額外的結構構建電鍍陽極，從而增加了周期和費用。另一個缺點便是鉻對環(huán)境的影響，鉻是一種致癌物。一些公司試圖開發(fā)更好，更清潔的替代品，但到目前為止從模具角度看，還沒有什么材料能和硬鉻的好處相媲美。 化學鍍鎳 像硬鉻，鍍鎳已成功用于多年來，特別是保護模具，如PVC或溴化阻燃劑這樣的材料產生的腐蝕過脫氣。經?？梢钥吹竭@種樹脂產生橙色的生銹，正好腐蝕著眼前沒有保護措施的模具。產品成型為電子和醫(yī)療行業(yè)，由這種材料成型的制件，用于電子和醫(yī)療行業(yè)，往往無法容忍任何氧化副產物的存在。 鍍鎳有極強的抗氧化性作用，因為它在0.0002至0.0003英寸的薄鍍層上分布均勻。即使在有細節(jié)部位的致密區(qū)域，硬度為50RC鎳，可以提供理想的防腐蝕保護。在鍍層厚度方面它能做到非常準確，在0.002到0.003英寸之間并且可以將其磨碎。因此被用在較大的螺紋型芯，嵌件或尺寸要求精確的型腔。它也應用在整個模具底座，澆套，帶有銷釘?shù)陌搴椭鶢钪挝?，保持低的維修率，無生銹的運作狀態(tài)。 了解你的模具成品 在確定使用什么涂層時，如果需要的話，模具成品也必須考慮到，因為如前所述，實際上某些成品可能更加需要模具涂層，某些組合工作狀況非常好，改善潤滑性和釋放性。 SPI拋光標準中有四個等級：鉆石，紙，石材，爆炸型。每一種都使模具呈現(xiàn)不同的表面，有的表面像鏡子一樣光潔，有的是粗糙的紋理。每一種都再分為三個級別。 鉆石飾面有非常低的平均粗糙度，因此它是最完美，可靠的。表面平整沒有高低脊。例如，鋼鐵的紙飾面級別平均粗糙度為2-4，這和鉆石飾面A -1級別比起來是相當粗糙，后者級別的粗糙度非常低，基本上是RA-1級或者更低。粗糙的幾乎是無法估量的。 但是在成型應用時，許多塑料件像膠水那樣有粘性，成型無瑕疵且光滑的制件，這種粘性導致成型平滑的表面受到損害。一個很好的例子就是在一個拋光的直通型芯來成型材料為聚苯乙烯的制件，細條紋和阻力線和會出現(xiàn)在聚苯乙烯的制件上。這個是可以用在型芯鍍鉻來解決的，這種鍍層產生了有微裂紋的表面。使用聚四氟乙烯灌注到這些裂紋里面，然后在一次完成了A-1級鉆石標準。這個方法可以解決95% 類似的問題。 薄壁成型應用時，比如那些應用爆炸型能夠破壞了鉆石A-2級無瑕疵的表面，這種表面被磨光后，只留下一些用肉眼看不到得點。這種制品再加上鎳-聚四氟乙烯會提高釋放性和充型能力。 酚醛樹脂及其他熱固性材料都要求在進行好的拋光，并且在鉆石標準的表面下成型。與像鉻或鉆石鉻這樣的硬且有保護作用的鍍層結合，會加固模具表面和提高釋放性。 這個時候局部地使用聚四氟乙烯涂層好處很小，因為它不會保持長久。聚四氟乙烯適用于面積較大且有較光滑成型面的模具。成型熱固性模型便要求這樣的成型面，而聚四氟乙烯附著力有限，因此很不適應成型熱固性產品。 紋理和釋放性 今-現(xiàn)很多物品上面都有紋理，汽車儀表板，地板，傳呼機手機外殼，電腦部件等等。為了獲得有紋理的有足夠潤滑性的表面，模具上鍍層是必不可少的。 紋理表面需要保護。紋理的峰段是第一個受磨損的模具細節(jié)部位，很有必要周期性的用表面光度計測量紋理谷底深度及峰高。模具涂層有助于降低維修率和減少重修紋理表面完整性的次數(shù)。 如果鉆石飾面在釋放性上問題，尤其是當使用諸如成型硅橡膠，軟質PVC，熱塑性彈性體和一些軟聚丙烯材料成型紋理時，爆破磨光可能解決這個問題。這些產品往往是拋光的表面，然而采用光爆破表面會改善釋放性。添加鎳涂-聚四氟乙烯層，你會得到更好的釋放性。 和鎳鈷涂層一樣，硬鉻和化學鍍鎳都助于保護紋理表面。與硬鉻相比，化學鍍鎳鈷涂層分布均勻，這使它成為帶有肋及凸臺結構的模具的理想選擇。也比較容易依附在深肋板等復雜結構上面，并且它結合了鈷的防腐蝕保護作用和化學鍍鎳潤滑的性質。 總結 如果你在找提高模具性能的方法，表面處理和模具的合適組合，延長兩者之間的防護性維修的生產周期，會帶來額外的效益。您的涂層供應商會是寶貴的資源，他能教會你的員工如何將使用的的涂層隨時間推移耐磨，以及如何減少停機時間，降低成本。 基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理 摘要 本文研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性，這種注塑模具鋼PDS5的塑性曲面是在數(shù)控加工中心完成的。這項研究已經完成了磨削刀架的設計與制造。 最佳表面研磨參數(shù)是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁，進給量500毫米/分鐘，磨削深度20微米，磨削轉速為18000RPM。用優(yōu)化的參數(shù)進行表面研磨，表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米。 用球拋光工藝和參數(shù)優(yōu)化拋光，可以進一步改善表面粗糙度Ra值從0.343微米至0.06微米左右。在模具內部曲面的測試部分，用最佳參數(shù)的表面研磨、拋光，曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米到0 0.07微米。 關鍵詞: 自動化表面處理 拋光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法 一、引言 塑膠工程材料由于其重要特點,如耐化學腐蝕性、低密度、易于制造,并已日漸取代金屬部件在工業(yè)中廣泛應用。 注塑成型對于塑料制品是一個重要工藝。注塑模具的表面質量是設計的本質要求,因為它直接影響了塑膠產品的外觀和性能。 加工工藝如球面研磨、拋光常用于改善表面光潔度。 研磨工具(輪子)的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具的制造產業(yè)。自動化表面研磨加工工具的幾何模型將介紹。自動化表面處理的球磨研磨工具將得到示范和開發(fā)。 磨削速度, 磨削深度，進給速率和砂輪尺寸、研磨材料特性（如磨料粒度大?。┦乔蛐窝心スに囍兄饕膮?shù)，如圖1（球面研磨過程示意圖）所示。注塑模具鋼的球面研磨最優(yōu)化參數(shù)目前尚未在文獻得到確切的依據。 步距 研磨高度 球磨研磨 進給速度 工作臺 圖1 球面研磨過程示意圖 進給 研磨球 工作臺 研磨深度 研磨表面 近年來 ，已經進行了一些研究，確定了球面拋光工藝的最優(yōu)參數(shù)(圖2) （球面拋光過程示意圖）。 比如，人們發(fā)現(xiàn), 用碳化鎢球滾壓的方法可以使工件表面的塑性變形減少,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞強度。 拋光的工藝的過程是由加工中心和車床共同完成的。對表面粗糙度有重大影響的拋光工藝主要參數(shù)，主要是球或滾子材料，拋光力， 進給速率,拋光速度,潤滑、拋光率及其他因素等。注塑模具鋼PDS5的表面拋光的參數(shù)優(yōu)化，分別結合了油脂潤滑劑，碳化鎢球,拋光速度200毫米/分鐘,拋光力300牛，40微米的進給量。采用最佳參數(shù)進行表面研磨和球面拋光的深度為2.5微米。 通過拋光工藝，表面粗糙度可以改善大致為40％至90％。 圖2 球面拋光過程示意圖 此項目研究的目的是，發(fā)展注塑模具鋼的球形研磨和球面拋光工序，這種注塑模具鋼的曲面實在加工中心完成的。表面光潔度的球研磨與球拋光的自動化流程工序，如圖3所示。 我們開始自行設計和制造的球面研磨工具及加工中心的對刀裝置。利用田口正交法，確定了表面球研磨最佳參數(shù)。選擇為田口L18型矩陣實驗相應的四個因素和三個層次。 用最佳參數(shù)進行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度要求較高的注塑模具。 為了改善表面粗糙, 利用最佳球面拋光工藝參數(shù)，再進行對表層打磨。 PDS試樣的設計與制造 選擇最佳矩陣實驗因子 確定最佳參數(shù) 實施實驗 分析并確定最佳因子 進行表面拋光 應用最佳參數(shù)加工曲面 測量試樣的表面粗糙度 球研磨和拋光裝置的設計與制造 圖3自動球面研磨與拋光工序的流程圖 二、球研磨的設計和對準裝置 實施過程中可能出現(xiàn)的曲面的球研磨,研磨球的中心應和加工中心的Z軸相一致。 球面研磨工具的安裝及調整裝置的設計，如圖4（球面研磨工具及其調整裝置）所示。電動磨床展開了兩個具有可調支撐螺絲的刀架。磨床中心正好與具有輔助作用的圓錐槽線配合。 擁有磨床的球接軌,當兩個可調支撐螺絲被收緊時，其后的對準部件就可以拆除。研磨球中心坐標偏差約為5微米, 這是衡量一個數(shù)控坐標測量機性能的重要標準。 機床的機械振動力是被螺旋彈簧所吸收。球形研磨球和拋光工具的安裝，如圖5（a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片）所示。為使球面磨削加工和拋光加工的進行，主軸通過球鎖機制而被鎖定。 模柄 彈簧 工具可調支撐 緊固螺釘 磨球 自動研磨 磨球組件 圖4 球面研磨工具及其調整裝置 圖5 a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片 三、矩陣實驗的規(guī)劃 3.1田口正交表 利用矩陣實驗田口正交法，可以確定參數(shù)的有影響程度。 為了配合上述球面研磨參數(shù)，該材料磨料的研磨球(直徑10毫米),進給速率，研磨深度,在次研究中電氣磨床被假定為四個因素，指定為從A到D（見表1實驗因素和水平）。三個層次的因素涵蓋了不同的范圍特征,并用了數(shù)字1、2、3標明。挑選三類磨料,即碳化硅,白色氧化鋁,粉紅氧化鋁來研究. 這三個數(shù)值的大小取決于每個因素實驗結果。選定L18型正交矩陣進行實驗，進而研究四——三級因素的球形研磨過程。 表1實驗因素和水平 因素 水平 1 2 3 A. 碳化硅 白色氧化鋁 粉紅氧化鋁 B. 50 100 200 C.研磨深度（μm） 20 50 80 D. 12000 18000 24000 3.2數(shù)據分析的界定 工程設計問題,可以分為較小而好的類型,象征性最好類型,大而好類型，目標取向類型等。 信噪比(S/N)的比值，常作為目標函數(shù)來優(yōu)化產品或者工藝設計。 被加工面的表面粗糙度值經過適當?shù)亟M合磨削參數(shù)，應小于原來的未加工表面。 因此,球面研磨過程屬于工程問題中的小而好類型。這里的信噪比（S/N）,η,按下列公式定義: η =?10 log 平方等于質量特性 =?10 log （1） 這里， y——不同噪聲條件下所觀察的質量特性 n——實驗次數(shù) 從每個L18型正交實驗得到的信噪比（S/N）數(shù)據，經計算后，運用差異分析技術(變異)和殲比檢驗來測定每一個主要的因素。 優(yōu)化小而好類型的工程問題問題更是盡量使η最大而定。各級η選擇的最大化將對最終的η因素有重大影響。 最優(yōu)條件可視研磨球而待定。 四、實驗工作和結果 這項研究使用的材料是PDS5工具鋼(相當于艾西塑膠模具)， 它常用于大型注塑模具產品在國內汽車零件領域和國內設備。 該材料的硬度約HRC33(HS46)。 具體好處之一是, 由于其特殊的熱處理前處理，模具可直接用于未經進一步加工工序而對這一材料進行加工。式樣的設計和制造,應使它們可以安裝在底盤，來測量相應的反力。 PDS5試樣的加工完畢后，裝在大底盤上在三坐標加工中心進行了銑削，這種加工中心是由鋼鐵公司所生產(中壓型三號),配備了FANUC-18M公司的數(shù)控控制器(0.99型)。用hommelwerket4000設備來測量前機加工前表面的粗糙度,使其可達到1.6微米。 圖6試驗顯示了球面磨削加工工藝的設置。 一個由Renishaw公司生產的視頻觸摸觸發(fā)探頭，安裝在加工中心上，來測量和確定和原始式樣的協(xié)調。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑由PowerMILL軟件產。這些代碼經過RS232串口界面，可以傳送到裝有控制器的數(shù)控加工中心上。 加工中心 數(shù)控機床 電腦 圖6 完成了L18型矩陣實驗后，表2 （PDS5試樣光滑表層的粗糙度）總結了光滑表面的粗糙度RA值，計算了每一個L18型矩陣實驗的信噪比（S/N）,從而用于方程（1）。通過表2提供的各個數(shù)值，可以得到四種不同程度因素的平均信噪比（S/N），在圖7中已用圖表顯示。 表2 PDS5試樣光滑表層的粗糙度 實驗 序號 A B C D S/N(η(dB)) Mean 1 1 1 1 1 0.35 0.35 0.35 9.119 0.350 2 1 2 2 2 0.37 0.36 0.38 8.634 0.370 3 1 3 3 3 0.41 0.44 0.40 7.597 0.417 4 2 1 2 3 0.63 0.65 0.64 3.876 0.640 5 2 2 3 1 0.73 0.77 0.78 2.380 0.760 6 2 3 1 2 0.45 0.42 0.39 7.530 0.420 7 3 1 3 2 0.34 0.31 0.32 9.801 0.323 8 3 2 1 3 0.27 0.25 0.28 11.471 0.267 9 3 3 2 1 0.32 0.32 0.32 9.897 0.320 10 1 1 2 2 0.35 0.39 0.40 8.390 0.380 11 1 2 3 3 0.41 0.50 0.43 6.968 0.447 12 1 3 1 1 0.40 0.39 0.42 7.883 0.403 13 2 1 1 3 0.33 0.34 0.31 9.712 0.327 14 2 2 2 1 0.48 0.50 0.47 6.312 0.483 15 2 3 3 2 0.57 0.61 0.53 4.868 0.570 16 3 1 3 1 0.59 0.55 0.54 5.030 0.560 17 3 2 1 2 0.36 0.36 0.35 8.954 0.357 18 3 3 2 3 0.57 0.53 0.53 5.293 0.543 控制因素 信噪比 圖7 控制影響因素 拋光表面 Ra=0.07μm 內部表面 Ra=2.15μm 光滑表面 Ra=0.45μm 圖8 被測物體表面粗糙度 球面研磨工藝的目標，就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值，來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達到最小。因為? log是一個減函數(shù)，我們應當使信噪比（S/N）達到最大。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得η的值達到最大。因此基于這個點陣式實驗的最優(yōu)轉速應該是18000RPM，如表3（優(yōu)化組合球面研磨參數(shù)）所示。 表3 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù) 因素 水平 白色氧化鋁 50mm/min 20μm 18000rpm 從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，適用于曲面光滑的模具，從而改善表面的粗糙度。選擇香水瓶為一個測試載體。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心，由PowerMILL軟件來模擬測試。經過精銑，通過使用從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，模具表面進一步光滑。緊接著,使用打磨拋光的最佳參數(shù)，來對光滑曲面進行拋光工藝，進一步改善了被測物體的表面粗糙度。(見圖 9)。模具內部的表面粗糙度用hommelwerket4000設備來測量。模具內部的表面粗糙度RA的平均值為2.15微米，光滑表面粗糙度RA的平均值為0.45微米，拋光表面粗糙度RA的平均值為0.07微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1％，拋光表面的粗糙度改善了：(2.15-0.07)/2.15=96.7％。 五、結論 在這項工作中,對注塑模具的曲面進行了自動球面研磨與球面拋光加工，并將其工藝最佳參數(shù)成功地運用到加工中心上。 設計和制造了球面研磨裝置(及其對準組件)。通過實施田口L18型矩陣進行實驗，確定了球面研磨的最佳參數(shù)。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：材料的磨料為粉紅氧化鋁，進給量料500毫米/分鐘，磨削深度20微米，轉速為18000RPM。通過使用最佳球面研磨參數(shù)，試樣的表面粗糙度Ra值從約1.6微米提高到0.35微米。應用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù)，來加工模具的內部光滑曲面，可使模具內部的光滑表面改善79.1％，拋光表面改善96.7％。