如何將模具型腔拋光成高亮鏡面?

在模具製造過程中，模具的成形部位往往需要進行表面拋光處理。掌握好拋光技術，可提高模具質量和使用壽命，進而提高產品質量。

01

模具拋光方法及工作原理

模具拋光通常使用油石條、羊毛輪、砂紙等，使材料表面發生塑性變形而去掉工件表面凸出部得到平滑面，一般以手工操作為主。表面質量要求高的可採用超精研拋的方法，超精研拋是採用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉運動。拋光可達到Ra0.008 μm的表面粗糙度。

02

模具拋光常用的工具及規格類別

1）模具拋光常用的工具有：砂紙，油石，絨氈輪，研磨膏，合金銼刀，鑽石磨針，竹片，纖維油石，圓轉動打磨機。

2）砂紙：150#，180#，320#，400#，600#，800#，1 000#，1 200#，1 500#；

3）油石：120#，220#，400#，600#；

4）絨氈輪：圓柱形，圓椎形，方形尖嘴；

5）研磨膏：1#（白色） 3#（黃色） 6#（橙色） 9#（綠色） 15#（藍色） 25#（褐色） 35#（紅色） 60#（紫色）；

6）銼刀：方，圓，扁，三角及其他形狀；

7）鑽石磨針：一般為3/32柄或1/8柄，有圓波形，圓柱形，長直柱形，長圓椎形；

8）竹片：各式形狀適合操作者及模具形狀而造，作用是壓著砂紙，在工件上研磨，達到所要求的表面粗糙度；

9）纖維油石：200#（黑色） 400#（藍色） 600#（白色） 800#（紅色）

03

拋光的工藝過程

（1）粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表面可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表面拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#240#320#400#600#800#1 000#。

（2）半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#600#800#1000#1200#1500#。實際上#1500砂紙只用適於淬硬的模具鋼（52HRC以上），而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表面損傷，無法達到預期拋光效果。

（3）精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常的研磨順序是9 μm（1 800#）6 μm（3 000#）3 μm（8 000#）。9 μm的鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的髮狀磨痕。接著用粘氈和鑽石研磨膏進行拋光，順序為1 μm（14 000#）1/2 μm（60 000#）1/4 μm（100 000#）。

（4）拋光的工作環境

拋光過程應分開在兩個工作地點完成，即粗磨加工地點和精拋加工地點分開，而且要注意清洗乾淨上一道工序殘留在工件表面的砂粒。

一般從用油石到1200#砂紙完成後粗拋光後，工件需轉到無塵間進行拋光，確保空氣中無灰塵微粒粘在模具表面。精度要求在1 μm以上（包括1 μm）的拋光工藝在清潔的拋光室內即可進行。若進行更加精密的拋光則必需在絕對潔淨的空間，因為灰塵、煙霧，頭皮屑和口水沫都有可能報廢高精密拋光表面。

拋光工藝完成後工件表面要做好防塵保護工作。當拋光過程停止時，應仔細去除所有研磨劑和潤滑劑，保證工件表面潔淨，隨後應在工件表面噴淋一層模具防鏽塗層。

05

影響模具表面拋光性的因素

（1）工件表面狀況

材料在機械加工過程中，表層會因熱量、內應力或其他因素而損壞，切削參數不當會影響拋光效果。電火花加工後的表面比機械加工或熱處理後的表面更難研磨，因此電火花加工結束前應採用電火花精修整，否則表面會形成硬化薄層。如電火花精修規準選擇不當，熱影響層的深度最大可達0.4 mm。硬化薄層的硬度比基體硬度高，必須去除。因此最好增加一道粗磨加工，為拋光加工提供一個良好基礎。

（2）鋼材的品質

優質的鋼材是獲得良好拋光質量的前提條件，鋼材中的各種夾雜物和氣孔都會影響拋光效果。要達到良好的拋光效果，工件必須在開始機械加工時要註明拋光的表面粗糙度，當一件工件確定需要鏡面拋光時，必須要選拋光性能好的鋼材並且都經過熱處理否則達不到預期的效果。

（3）熱處理工藝

如果熱處理不當，鋼材表面硬度不均或特性上有差異，會給拋光造成困難。

（4）拋光的技術

由於拋光主要是靠人工完成，所以人的技能目前還是影響拋光質量的主要原因。

一般認為拋光技術影響表面粗糙度，其實好的拋光技術還要配合優質的鋼材以及正確的熱處理工藝，才能得到滿意的拋光效果；反之，拋光技術不好，就算鋼材再好也做不到鏡面效果。

06

不同類型拋光應注意的事項

（1）模具砂紙打磨和油石研磨應注意的事項

1）對於硬度較高的模具表面只能用清潔和軟的油石打磨工具。

2）在打磨中轉換砂號級別時，工件和操作者的雙手必須清洗乾淨，避免將粗砂粒帶到下一級較細的打磨操作中。

3）在進行每一道打磨工序時，砂紙應從不同的45°方向去打磨，直至消除上一級的砂紋，當上一級的砂紋清除後，必須再延長25%的打磨時間，然後才可轉換下一道更細的砂號。

4）打磨時變換不同的方向可避免工件產生波浪等高低不平。

（2）鑽石研磨拋光應注意的事項

鑽石研磨拋光必須儘量在較輕的壓力下進行，特別是拋光預硬鋼件和用細研磨膏拋光時。在用8 000#研磨膏拋光時，常用載荷為100～200 g/cm2，但要保持此載荷的精準度很難做到。為了方便做到這一點，可以在木條上做一個薄且窄的手柄，或者在竹條上切去一部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控制拋光壓力，以確保模具表面壓力不會過高。當使用鑽石研磨拋光時，不僅工作表面要求潔淨，工作者的雙手也必須十分清潔。

（3）塑料模拋光應注意的事項

塑料模具的拋光與其他行業中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴格說，塑料模具的拋光應該稱為鏡面加工。它不僅對拋光本身有很高的要求並且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標準。

鏡面拋光的標準分為4級：

A0=Ra0.008 μm

A1=Ra0.016 μm

A3=Ra0.032 μm

A4=Ra0.063 μm

由於電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精確度，而化學拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質量又達不到要求，所以精密模具的鏡面加工還是以機械拋光為主。

拋光中注意事項如下：

1) 當一新模腔開始加工時，應先檢查工件表面，用煤油清洗乾淨表面，使油石面不會粘上汙物導致失去切削的功能。

2) 研粗紋時要按先難後易的順序進行，特別一些難研的死角，較深底部要先研，最後是側面和大平面。

3) 部分工件可能有多件組拼在一起研光，要先分別研單個工件的粗紋或火花紋，後將所有工件拼齊研至平滑。

4) 大平面或側平面的工件，用油石研去粗紋後再用平直的鋼片做透光檢測，檢查是否有不平或倒扣的不良情況出現，如有倒扣則會導致製件脫模困難或製件拉傷。

5) 為防止模具工件研出倒扣或有一些貼合面需保護的情況，可用鋸片粘貼或用砂紙貼在邊上，這樣可得到理想的保護效果。

6) 研模具平面用前後拉動，拖動油石的柄儘量放平，不要超出25°，因斜度太大，力由上向下衝，易導致研出很多粗紋在工件上。

7) 如果工件的平面用銅片或竹片壓著砂紙拋光，砂紙不應大過工具面積，否則會研到不應研的地方。

8) 儘量不要用打磨機修分模面，因砂輪頭修整的分模面比較粗糙以及有波浪高低不平，如必要用時，必須將砂輪頭粘修至同心度平衡。

9) 研磨的工具形狀應跟模具的表面形狀接近一致，這樣才能確保工件不被研變形。

07

如何解決拋光中出現的常見問題

（1）拋光過度

在日常拋光過程中遇到的最大問題就是「拋光過度」，就是指拋光的時間越長，模具表面的質量就越差。發生拋光過度有二種現象：即是「橘皮」和「點蝕」。拋光過度多發生於機械拋光。

（2）工件出現「橘皮」的原因

不規則粗糙的表面被稱為「橘皮」，產生「橘皮」有許多的原因，最常見的原因是由於模具表面過熱或滲碳過度而引起，拋光壓力過大及拋光時間過長是產生「橘皮」的主要原因。比如：拋光輪拋光，拋光輪產生的熱量會很容易造成「橘皮」。較硬的鋼材能承受的拋光壓力會大一些，相對較軟的鋼材容易發生拋光過度，研究證明產生拋光過度的時間會因鋼材的硬度不同而有所不同。

（3）消除工件「橘皮」的措施

當發現表面質量拋得不好時，許多人就會增加拋光的壓力和延長拋光的時間，這種作法往往會使表面的質量變得更差。

可採用以下的方法去補救：

1) 把有缺陷的表面去除，研磨的粒度比先前使用砂號略粗一級，然後進行研磨，拋光的力度要比先前的低一些。

2) 以低於回火溫度25 ℃的溫度進行應力消除，在拋光前使用最細的砂號進行研磨，直到達到滿意的效果，最後以較輕的力度進行拋光。

（4）工件表面「點蝕」形成的原因

由於在鋼材中有些非金屬的雜質，通常是硬而脆的氧化物，在拋光過程中從鋼材表面被拉出，形成微坑或點蝕，產生「點蝕」的主要因素有以下幾點：

1) 拋光的壓力過大，拋光時間過長。

2) 鋼材的純淨度不夠，硬性雜質的含量高。

3) 模具表面生鏽。

4) 黑皮料未清除。

（5）消除工件點蝕的措施

1) 小心地將表面重新研磨，砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一級，採用軟質及削銳的油石進行最後步驟的研磨才再進行拋光程序。

2) 當砂粒尺寸小於1 mm應避免採用最軟的拋光工具。

3) 儘可能採用最短的拋光時間和最小的拋光力度。

模具製造過程中型腔的拋光是非常重要的一道工序，它關係到模具的質量和壽命，也決定製品質量的好壞。掌握拋光的工作原理和工藝過程，選擇合理的拋光方法，可以提高模具質量和壽命，進而提高製品的質量。