模具制造中提高质量的关键：零件表面研磨与抛光加工

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在工业产品向多元化、高端化发展的过程中，如何提高直接影响产品质量的模具质量是一项重要的工作。模具制造过程中，外形加工后的光洁度处理、镜面处理称为零件表面磨削。它与抛光一起是提高模具质量的重要工序。掌握合理的抛光方法可以提高模具的质量和使用寿命，从而提高产品质量。

11种常见抛光方法及工作原理

1.1 机械抛光

机械抛光是通过切削或使材料表面产生塑性变形而去除工件表面凸出部分，以获得光滑表面的抛光方法，一般采用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，当对表面质量要求较高时，可采用超精磨抛光方法。超精磨抛光采用特制磨具，在含有磨料的磨削抛光液中紧压工件表面，高速旋转，此技术可达到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各种抛光方法中最好的。光学镜头模具常采用此方法。机械抛光是模具抛光的主要方法。

1.2 化学抛光

化学抛光是材料表面微观凸起部分先溶解在化学介质中，而不是凹陷部分，从而获得光滑表面的过程。此方法可抛光形状复杂的工件，可同时抛光多个工件，效率高。精度一般为Ra10μm。

1.3电解抛光

电解抛光的基本原理与化学抛光相同，就是选择性地溶解材料表面的微小凸起物，使表面变得光滑。与化学抛光相比，它可消除阴极反应的影响，效果更佳。

1.4超声波抛光

超声波抛光是利用超声振动作用于工具截面，通过磨料悬浮液对脆硬材料进行抛光的一种加工方法。工件置于磨料悬浮液中，置于超声场中，借助超声波的振荡使磨料在工件上移动，从而实现表面的磨削抛光。超声波加工宏观力小，不会造成工件变形，但工装制作和安装较困难。

1.5 流体抛光

流体抛光是依靠液体的流动及其携带的磨料颗粒冲刷工件表面而达到抛光的目的，流体动力磨削是以液压为动力，介质主要采用在低压下具有良好流动性的特殊化合物（聚合物类物质）并添加磨料制成，磨料可以是碳化硅微粉。

1.6 磁力研磨抛光

磁力研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷对工件进行磨削，此方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，选用合适的磨料，加工表面粗糙度可达Ra0.1μm。

1.7电火花超声波复合抛光

为了提高表面粗糙度Ra为1.6μm以上的工件的抛光速度，采用超声波与专用的高频窄脉冲高峰值电流脉冲电源进行复合抛光，超声振动和电脉冲腐蚀同时作用于工件表面，迅速降低其表面粗糙度，对模具车削、铣削、电火花、线切割加工后的粗糙表面的抛光非常有效。

22模具抛光常用工具及规范

模具抛光常用的工具有：砂纸、油石、毛毡轮、研磨膏、合金锉、金刚石磨针、竹片、纤维油石、圆旋转磨刀。

砂纸：150#、180#、320#、400#、600#、800#、1 000#、1 200#、1 500#；

油石：120#、220#、400#、600#；

毛毡轮：圆柱形、圆锥形、方尖形；

研磨膏：1#（白色）3#（黄色）6#（橙色）9#（绿色）15#（蓝色）25#（棕色）35#（红色）60#（紫色）；

锉刀：方形、圆形、扁形、三角形等各种形状；

金刚石磨针：一般为3/32柄或1/8柄，有圆波浪形、圆柱形、长直圆柱形、长圆锥形等；

竹片：根据操作者和模具的形状制作各种形状，其作用是压紧砂纸，在工件上进行研磨，以达到所要求的表面粗糙度；

纤维油石：200#（黑色）400#（蓝色）600#（白色）800#（红色）

33 抛光工序

3.1 粗抛光

精铣、电火花、磨削等工序后的表面可用转速为35000～40000r/min的旋转式表面抛光机进行抛光，然后用油石手工抛光，条状油石加煤油作润滑剂或冷却剂，使用顺序为180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

3.2 半精抛光

半精加工抛光主要用砂纸和煤油，砂纸号数为：400#→600#→800#→1000#→1200#→1500#，其实1500#砂纸只适合淬硬钢，模具钢（HRC52以上）不适合用预硬钢，因为这样可能会造成预硬钢件表面损伤，达不到预期的抛光效果。

3.3 精抛光

金刚石研磨膏主要用于精抛光。如果用抛光布轮混合金刚石研磨粉或研磨膏进行研磨，通常的研磨顺序为9μm（1 800#）→6μm（3 000#）→3μm（8 000#）。9μm金刚石研磨膏和抛光布轮可用于清除1200#和1500#砂纸留下的毛发状磨痕。然后用粘毡和金刚石研磨膏按1μm（14 000#）→1/2μm（60 000#）→1/4μm（100 000#）的顺序抛光。

44 抛光工作环境

抛光工序应在粗磨部位和精抛光部位两个独立的工位完成，并应注意清理上一道工序遗留在工件表面的砂子。

一般情况下，工件用油石或者1200#砂纸粗抛光后，需要将工件移到无尘室内进行抛光，确保空气中没有灰尘颗粒粘附在模具表面。精度要求1μm以上（含1μm）的抛光工序可以在无尘抛光室内进行。如果要做更精密的抛光，必须在绝对洁净的空间内进行，因为灰尘、烟雾、皮屑、唾沫等都可能将高精度的抛光面刮伤。

抛光工序完成后，工件表面应注意防尘。抛光工序停止时，应仔细清除所有磨料和润滑剂，确保工件表面清洁，然后在工件表面喷涂一层模具防锈涂层。专业、深入的模具人杂志微信版！

55 影响表面抛光性的因素

5.1 工件表面状况

机械加工过程中，材料表面会因受热、内应力或其他因素而受到损伤，切削参数不当会影响抛光效果。电火花加工后的表面比机械加工或热处理后的表面更难磨削。精加工前应采用电火花精加工，否则表面会形成硬化薄层。如果电火花精加工标准选择不当，热影响层深度可达0.4mm。硬化薄层的硬度高于基体，必须去除。因此，最好增加一道粗磨工序，为抛光打下良好的基础。

5.2 钢材质量

优质的钢材是获得良好抛光质量的前提，钢材中的各种夹杂物、孔隙都会影响抛光效果。为达到良好的抛光效果，工件在开始加工时必须注明抛光的表面粗糙度。当确定工件需要镜面抛光时，必须选用抛光性能好的钢材，并进行热处理，否则达不到理想的效果。

5.3 热处理工艺

如果热处理不当，钢材表面会出现硬度不均匀或性质不同的情况，从而给抛光带来困难。

5.4 抛光技术

由于抛光主要靠手工完成，所以人的技术仍然是影响抛光质量的主要因素。

一般认为，抛光技术影响表面粗糙度，其实好的抛光技术必须与优质的钢材、正确的热处理工艺相结合，才能达到满意的抛光效果；反之，如果抛光技术不好，无论钢材有多好，也达不到镜面效果。

66 不同类型抛光的注意事项

6.1用砂纸、油石打磨模具注意事项

（1）对于表面硬度较高的模具，磨具只能采用干净、柔软的油石。

（2）打磨时更换砂级时，工件及操作人员的手必须保持干净，避免将粗砂带入下一级更细的打磨作业中。

（3）每次研磨时，应将砂纸以不同的45°方向使用，直至前一级砂粒消除，前一级砂粒消除后，研磨时间须再延长25%，然后才可换用下一级更细的砂号。

（4）磨削时变换不同的方向，可避免工件产生波纹等不平整现象。

6.2 金刚石研磨抛光注意事项

金刚石研磨抛光必须在尽可能轻的压力下进行，特别是在抛光预硬钢件和用细研磨膏抛光时。用8000#研磨膏抛光时，常用的负荷为100-200 g/cm2，但要准确保持这一负荷是困难的。为了使这更容易，可以在木条上做一个薄而窄的手柄，或者切掉一段竹条，使其更柔韧。这将有助于控制抛光压力，确保模具表面压力不会过高。使用金刚石研磨抛光时，不仅工作表面必须清洁，而且工人的手也必须非常干净。

6.3塑料模具抛光注意事项

塑料模具的抛光与其他行业所需的表面抛光有很大不同。严格地说，塑料模具的抛光应该称为镜面抛光。它不仅对抛光本身有很高的要求，而且对表面的平整度和光滑度也有很高的要求。镜面抛光的标准分为4级：A0=Ra0.008μm，A1=Ra0.016μm，A3=Ra0.032μm，A4=Ra0.063μm。化学抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精度，化学抛光、超声波抛光、磁力研磨抛光等方法的表面质量达不到要求。因此，精密模具的镜面加工仍然以机械抛光为主。

抛光注意事项如下：

（1）开始加工新的型腔时，应先检查工件表面，并用煤油擦洗干净，以免油石表面受污染而失去切削作用。

（2）打磨粗糙纹理时，要按照由难到易的顺序进行。特别是一些难磨的死角和较深的底部，应先打磨，最后打磨侧面和大平面。

（3）可将若干工件组装在一起进行抛光，先将各工件的粗粒纹或火花纹分别磨除，再将全部工件组装在一起研磨，直至光滑为止。

（4）对于平面或侧平面较大的工件，应先用油石除去毛糙的纹路再用直钢片做透光试验，检查是否有凹凸不平或咬边现象，如果有咬边现象，将造成制品脱模困难或零件损坏。

（5）为了防止模具工件被咬边或者有一些配合面需要保护，可以用锯片或者砂纸粘在边缘处，可以达到理想的保护效果。

（6）用前后拉的方式磨削模具的平面，油石手柄尽量保持平整，不超过25°，如果倾斜度过大，力会从上往下冲，容易造成工件上出现许多粗纹。

（7）若用铜片或竹片压在砂纸上打磨工件的平整表面，砂纸不宜大于工具面积，否则会磨到不该磨的地方。

（8）尽量不要用砂轮机修整分型面，因为砂轮头修整出的分型面比较粗糙，有波浪、凹凸不平，必要时必须用砂轮头胶修整，直至同心度平衡。

（9）磨具形状应与模具表面形状接近，保证工件不因磨削而变形。模具人杂志微信版。

77 抛光常见问题如何解决

7.1 过度抛光

日常抛光遇到的最大问题就是“过抛”，也就是说抛光时间越长，模具表面的质量越差，过抛的现象有两种：“橘皮”和“麻点”。过抛经常发生在机械抛光中。

7.2 工件出现“橘皮”现象的原因

这种不规则、粗糙的表面被称为“橘皮”，产生“橘皮”的原因有很多，最常见的原因是模具表面过热或过度渗碳，抛光压力过大、抛光时间过长也是造成“橘皮”的主要原因。例如，用抛光轮抛光时，抛光轮产生的热量就容易造成“橘皮”。较硬的钢能承受较大的抛光压力，而相对较软的钢更容易过度抛光。研究表明，过度抛光所需的时间因钢的硬度而异。

7.3 消除工件“橘皮”的措施

当发现表面质量不佳时，很多人会增加抛光压力，延长抛光时间，这样往往会使表面质量变得更差。

可以采用以下方法来补救这种情况：

（1）去除缺陷表面，用比之前稍粗的粒度进行研磨，然后用比之前更低的抛光强度进行研磨。

（2）应力消除是在低于回火温度 25°C 的温度下进行的。抛光前，用最细的砂纸打磨表面，直到达到满意的效果。最后，用较轻的力进行抛光。

7.4 工件表面“麻点”产生的原因

因为钢中含有一些非金属杂质，通常是硬而脆的氧化物，在抛光过程中它们被从钢表面拉出，形成微坑或麻点。造成“麻点”的主要因素有以下几点：

（1）抛光压力过大，抛光时间过长。

（2）钢中纯净度不够，含有较多硬质杂质。

（3）模具表面生锈。

（4）黑色皮革材料尚未去除。

7.5 消除工件点蚀的措施

（1）使用比之前稍粗的砂粒仔细重新研磨表面，在抛光之前使用软而锋利的油石进行最后的研磨步骤。

（2）当砂粒尺寸小于1毫米时，避免使用最软的抛光工具。

（3）尽量采用最短的抛光时间和最小的抛光力。

88 结论

型腔抛光是模具制造过程中一道非常重要的工序，它关系到模具的质量和寿命，也决定着产品的质量，掌握抛光的工作原理和过程，选择合理的抛光方法，可以提高模具的质量和寿命，从而提高产品质量

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