模具抛光技术研究【文献综述】

毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化模具抛光技术研究模具是工业生产中的重要工艺装备，是工业产品批量生产的有效工具。

在我国，模具制造属于专用设备制造业。

中国模具工业发展迅速，但仍然供不应求，国内模具自配率只有70%左右，其主要缺口集中于精密、复杂、大型、长寿命模具领域。

在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大的差距，我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间，自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属于商品模具。

专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。

国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。

因此，每年需要大量进口模具。

因此，改变国内现状才能使我国在国际模具领域中与发达国家的差距逐渐缩小，而抛光是提高模具质量的一个重要措施。

抛光技术，又称镜面加工,是制造平坦而且加工变形层很小, 没有擦痕的平面加工工艺，它是提高模具质量的重要工序。

抛光不仅增加工件的美观, 而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性及获得特殊性能。

在电子设备、精密机械、仪器仪表、光学元件、医疗器械等领域应用广泛。

抛光既可作为零件的最终工序, 也可用于镀膜前的表面预处理。

在工业产品向多样化、高档化发展的过程中, 如何提高直接影响产品质量的模具质量是一项重要的任务。

合理掌握的抛光方法，才可提高模具质量和使用寿命, 进而提高产品质量。

抛光可达到的表面光洁度取决于下面三个因素：1.抛光工艺。

2.模具钢钢材等级或材质。

3.钢材的热处理。

而其中的抛光工艺是很重要的因素,采用合理的抛光工艺, 就能达到预期的结果。

如果抛光工艺不合理，即使是最好的钢材也会被毁掉。

模具在抛光时还有一些注意事项，金刚沙膏是最常用的抛光磨料，采用适当的抛光工序和磨料能得到最佳的效果，最常用的手工抛光工具有棒、销、板等。

抛光工具的硬度直接影响到金刚砂的露出量和金属的去除量, 影响到抛光的光洁度和效率。

抛光时采用一定的规则可节省时间, 降低成本。

另外抛光必须在无尘的地方进行。

每个抛光工具, 只能用一种抛光膏。

手抛时, 抛光膏涂在工具上。

机抛时,抛光膏涂在工件上。

要根据抛光工具的硬度和抛光膏粒度采用适当的压力, 砂粒越细, 作用于抛光工具上的压力应越轻, 采用的抛光剂也越稀。

抛光应先从模具的角部, 凸台, 边缘或较难抛的部位开始，最终抛光方向应与脱膜方向一致。

对于要求尖锐的边缘和角, 应采用较硬的抛光工具。

在日常抛光过程中遇到的最大问题就是所谓的“过抛光”, 就是指抛光的时间越长, 模具表面的质量就越差。

发生抛光过度有二种现象: 即是“橘皮”和“点蚀”。

抛光过度多发生于机械抛光。

不规则粗糙的表面被称为“橘皮”, 产生“橘皮”有许多的原因, 最常见的原因是由于模具表面过热或渗碳过度而引起, 抛光压力过大及抛光时间过长是产生“橘皮”的主要原因。

比如: 抛光轮抛光, 抛光轮产生的热量会很容易造成“橘皮”。

较硬的钢材能承受的抛光压力会大一些, 相对较软的钢材容易发生抛光过度, 研究证明产生抛光过度的时间会因钢材的硬度不同而有所不同。

工件表面“点蚀”形成的原因是由于在钢材中有些非金属的杂质, 通常是硬而脆的氧化物, 在抛光过程中从钢材表面被拉出, 形成微坑或点蚀, 产生“点蚀”的主要因素有以下几点: 1. 抛光的压力过大, 抛光时间过长。

2. 钢材的纯净度不够, 硬性杂质的含量高。

3. 模具表面生锈。

4. 黑皮料未清除。

消除工件“橘皮”的措施：当发现表面质量抛得不好时, 许多人就会增加抛光的压力和延长抛光的时间, 这种作法往往会使表面的质量变得更差。

可采用以下的方法去补救: （1）把有缺陷的表面去除, 研磨的粒度比先前使用砂号略粗一级, 然后进行研磨, 抛光的力度要比先前的低一些。

（2）以低于回火温度25 摄氏度的温度进行应力消除, 在抛光前使用最细的砂号进行研磨, 直到达到满意的效果, 最后以较轻的力度进行抛光。

消除工件点蚀的措施：（1）小心地将表面重新研磨, 砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一级, 采用软质及削锐的油石进行最后步骤的研磨才再进行抛光程序。

（2）当砂粒尺寸小于1 mm 应避免采用最软的抛光工具。

（3）尽可能采用最短的抛光时间和最小的抛光力度。

随着光学和微电子学及其相关技术的发展，对所需材料的表面质量的要求越来越高。

超光滑表面的加工方法有抛光和超精密机械加工等。

超光滑表面加工的对象主要是晶体、陶瓷等硬脆性材料，主要应用于现代武器惯导仪表的精密陀螺的平面反射镜、激光核聚变反射镜、大规模集成电路的基片、计算机磁盘、磁头和蓝宝石红外探测器窗口的透镜等超光滑表面的加工。

相比于超精密机械加工，抛光应用更为广泛。

随着社会的发展与进步，人们对物质的需求日趋多样化，同时，无论从审美的角度还是从使用的角度, 人们对自己的生活用品都提出了更高更细的要求。

如各类家电的外壳、日化用品的包装及饮料包装等等。

制造这些产品需要高质量的模具，高精度的模具生产离不开研磨和抛光技术。

也正是因为这种需求，使得抛光技术越来越先进，其应用领域也越来越广。

如今最常使用的抛光方法有：（一）机械方法。

1.散粒磨料抛光。

这种抛光技术设备简单，价格低廉，精度不高，适用于粗抛。

2.浴法抛光3. 低温抛光。

是指在冰结状态下对工件进行抛光加工。

4. 韧性磨削技术。

能够在小范围加工条件（进给量、切削深度均在微米级以下）加工。

5.超声波抛光。

6.离子束加工。

（二）化学方法。

这是一项很有前途的抛光新技术。

（三）激光方法。

激光抛光的实质就是去除材料表面一薄层物质。

（四）复合方法。

1．电化学－修磨抛光。

2．超声辅助电解抛光。

参考文献[1]赵建华.手工抛光模具型腔的质量分析[J].模具工业,1999,(02)：44.[2]Fury M ichael A. The early days of CM P [J]. Solid State Techno l, 1997, 40 (5) : 81-86.[3]张健,史宝军,杜运东,杨廷毅.化学机械抛光技术研究现状与展望[J].山东建筑大学学报,2009(04).[4]雷红,雒建斌,张朝辉.化学机械抛光技术的研究进展[J].上海大学学报,2003,9(6):494-00.[5]王兵,顾建峰,何辉辉.蓝宝石晶片抛光过程运动仿真及实验分析[J].设计与研究，2008(4):17-25.[6]李响,杨洪星,于妍.化学机械抛光技术的研究进展[J]. 趋势与展望, 2008,33(6):170-172.[7]陈景,刘玉岭,王晓云. 镁合金抛光机理与CMP工艺研究[J]. 微纳电子技术, 2008, 45 (2) :114 - 117, 122.[8]周国安,种宝春. 低k材料的化学机械抛光研究[J]. 显微、测量、微细加工技术与设备, 2008,45(5):392 - 395.[9]张朝辉,雒建斌,温诗铸. 化学机械抛光特性的应力偶模拟[J]. 计算力学学报, 2005, 22(2) : 160 - 163.[10]苏建修,杜家熙,陈锡渠. 基于磨损行为的单晶硅片化学机械抛光界面接触形式研究[J].摩擦学学报, 2008, 28 (2) :108 - 111.[11]M azaheri A R, Ahmadi G. Modeling the effect ofbumpy abrasive particles on chemicalmechanical poishing [J ].J Electrochem Soc,2002, 149(7):G370-G375.[12]M ullany B, Byrne G. The effect of slurry viscosityon chemical2mechanical polishing of siliconwafers[J ].J Mater ProcTech,2003,132: 28-34.[13]张朝辉,雒建斌,温诗铸. 化学机械抛光流动性能分析[J].润滑与密封,2004(4):31-33.[14]Zhang C H, Luo J B, Wen S Z. Multigrid technique incorporated algorithm for CMP lubricationequations [J]. Progress in Natural Science, 2004, 14(3):81-84.[15]Suresh B Y. Particle scale modeling of material removal and surface roughness in chemicalmechanical polishing [D]. Gainesville:University of Florida, 2005.30-83.[16]李中会,杨建国 ,邱明君.磁流变抛光技术及其质量控制的研究[J].工具技术,2010（03）.[17]阳志强,郭忠达,张明颂.磁场强度对磁流变抛光表面粗糙度的影响[J].西安工业大学学报,2007, 27(6):511–516.[18]李耀明,沈兴全,王爱玲.磁流变抛光技术的工艺试验[J].金刚石与磨料磨具工程,2009(05).[19]Chen S C, Tu G C, Huang C A. The electrochemical polishing behavior of porous austeniticstainless steel(A ISI 316L) in phosphoric-sulfuric mixed acids [J].Surface and CoatingsTechnology, 2005, 200(7):2065-2071.[20]刘爱华,徐中耀,郑兴华.碳钢2不锈钢复合金属电化学抛光工艺研究[J].电加工,1998,2:34236.[21]杜炳志,漆红兰.电化学抛光技术新进展[J].中国科学院上海冶金研究所,2007(02)：57.[22]路家斌,余娟,阎秋生. 磁辅助超精密加工技术[J].机械制造,2006,44(497):29-32.[23]方建成,金洙吉,徐文骥.磁场电化学磁粒复合光整加工实验研究[J].中国机械工程,2001,12. (9):1033-1035[24]赵雪松,杨明. 脉冲电化学机械抛光工具设计及其应用[J]. 现代制造工程,2005,(7):47-49.[25]沈健.模具45钢的窄脉冲电化学抛光[J]. 制造技术与机床,2005,(10):64-66.[26]江超,王又青,胡少六.激光抛光技术的发展与展望[J]. 激光技术,2002,（06）:423.。