模具型腔新型振动抛光技术研究.pdfVIP

模具型腔新型振动抛光技术的研究 宋红文 囵 刘继光 (西南科技大学四川绵阳621000) 摘要：针对模具抛光的现状，提出一种新的模具型腔表面抛光的方法——振动抛光，振动抛光实现 是通过电动激励振动台。为了提高振动抛光的效率，我们设计的三维振动强化抛光装置在共振状态 下工作，零件与抛光介质之间产生充分的碰撞与摩擦，碰撞使工件表面可彻底改变零件微观不平度： 同时零件与介质之间摩擦完成微余量磨削，降低零件表面粗糙度，消除微观裂纹而达到振动抛光加 工。抛光介质是柔性磨粒，并不受模具异型形状的影响，能很好地“贴切”模具的异型表面。通过试 验零件表面粗糙度小于0．21ma，完全满足模具对表面粗糙度的要求。振动抛光代替人工抛光，不仅 将工人从繁重的加工中解放出来，且振动抛光属于高效节能环保新技术。该技术在模具精加工中有 较好的应用前景。 关键字：三维振动抛光模具 0引言 模具是以复映方式进行零件制造的一种工具．近年来，模具制造业的发展日趋迅猛，涉及面日 益广泛，模具在机械工业中的作用非常突出。随着科学技术发展，国内外市场竞争的加剧，对模具 的精度、性能、寿命和成本都提出了更高的要求。 模具曲面的形状加工基本上可实现自动化，为了去除机械加工或电火花加工在模具型腔表面 留下的刀痕或硬化层，在几何形状加工后必须对模具型腔表面进行抛光加工，以期获得所要求的精 度和表面粗糙度，因此抛光成为模具型腔的一道重要的工序，这部分时间占整个模具制造时间的 300／0--50％，制造成本的5‰30％，抛光已成为模具制造过程中的瓶颈。 模具抛光直接影响模具质量好坏，目前最常用的抛光方式是手工抛光，其次是电解抛光和超 声抛光等。在这些抛光中，手工抛光简单、成本低，可以抛光细小轮廓等优点成为主要抛光手段。 但加工能力差、生产效率低、劳动强度大，没经验的技术工人往往加工质量达不到要求。而其它方 法虽然效果不错，从产品质量、加工效率和工人的强度都有很大的改善，但由于模具型腔的复杂性、 多样性、不规则性，难以保证对零件所有表面进行加工，因此很多抛光技术很难在模具工业广泛的 推广。 针对模具抛光特点，我们设计研制利用振动原理，实现对模具复杂异型曲面的高效、低成本 抛光加工，该加工方法属于特种加工方法。 1振动抛光的概述 1．1国内外现状 振动加工是一种新兴的特种加工，有关振动应用的研究成果较多，该理论于20世纪五六十年 代提出，当时主要实现振动与传统加工结合，如振动车削，目前美国、俄罗斯将振动技术用于零件 表面抛光，得到高性能的表面的零件，而国外抛光所用的振动台是一维、二维机械偏心激振台，在 国内利用振动方式实现抛光也有报道。 1．2振动抛光的工作原理 振动抛光实现是通过激励振动台，使零件与强抛光介质之间产生碰撞、摩擦，而达到振动抛 光加工。 碰撞：振动加工过程中介质对零件撞击使工件表面层产生冷作硬化，且冷作强化形成稳定的 残余压应力，可部分或完全消除结构应力集中，同时碰撞可彻底改变零件微观不平度，达到抛光工 件的效果。 摩擦：振动加工过程中存在零件与介质之间摩擦作用，降低零件表面粗糙度、消除零件微观 裂纹，实现抛光目的。 1．3三维振动强化抛光装置的组成 我们设计出振动抛光加工装置为三层式的无需导轨支承结构，该装置可分别在三个方向上实 现振动参数单独无级调节控制，因此称该设备为三维振动强化抛光装置。 三维振动强化抛光装置是一种复杂的机电一体化高科技产品，该装置确定由三部分组成：无 导轨支承三维振动台、在线监控系统和抛光介质三部分组成。 无导轨支承三维振动台：概念设计无导轨支承三维振动台结构如图l。由机座l，变刚度弹簧 2，上、中、下三块台板3，板弹簧4，三个方向电动激振器5，振动连杆6，工作仓7夹具8等主 要零部件构成，装置为三层台面实现X、Y、z三个方向的振动，且三个相互正交方向振动可叠加 新型无导轨支承三维振动台结构。 在线测控系统：是由功率放大器、信号发生器、传感器、荷放大器、振动测试仪、数字频率计、 软件等构成，使振动台三个方向(x、Y、z)的振频、振幅具有实时检测且能单独无级调节的功能。 强化介质和抛光液：强化介质是由钢丸或瓷球、三乙醇胺、饮用水按一定比例组成；抛光液 由碳化硅磨料、三乙醇胺、饮用水按