外文翻譯--注塑模表面自動(dòng)化磨削和拋光的過(guò)程 中文版

1、<p>　　8Fang-Jung Shiou · Chao-Chang A. Chen · Wen-Tu Li</p><p>　　注塑模表面自動(dòng)化磨削和拋光的過(guò)程</p><p>　　發(fā)表日期： 2004年3月30日： 2004年7月5日 網(wǎng)上公布： 2005年3月30日?斯普林格-柏林出版社，倫敦有限公司2005年</p><p>

2、　　摘要：本文探討在數(shù)控加工中心中對(duì)注塑模上任意一個(gè)自由表面進(jìn)行自動(dòng)化磨削和拋光過(guò)程的可能性。作者在本文中已經(jīng)完成了磨削和拋光工具的設(shè)計(jì)和制造。在加工中心的注塑模使用Taguchi正交矩陣方法確定其最佳表面磨削參數(shù)。注塑模的最佳表面參數(shù)為：磨削材料為 ，磨削速度為，磨削深度為，進(jìn)給速度為。通過(guò)使用最佳磨削參數(shù)的平磨可使其表面粗糙度從提高到，使用最佳拋光參數(shù)的拋光過(guò)程可使其表面粗糙度從提高到，將最佳表面磨削和拋光參數(shù)運(yùn)用到自由表面模腔，其

3、部分表面粗糙度值可從提高到。</p><p>　　關(guān)鍵字：自動(dòng)表面拋光，拋光加工，磨削加工，表面粗糙度，Taguchi方法</p><p><b>　　1 介紹</b></p><p>　　塑料是重要的工程材料，由于其具有特定的特點(diǎn)：如耐腐蝕性，抗化學(xué)品的腐蝕，密度低，并且易于制造，在工業(yè)應(yīng)用上已日益取代金屬部件。注射成型工藝在塑料產(chǎn)品中是

4、一個(gè)重要的成形過(guò)程。表面加工的質(zhì)量是注塑模的一個(gè)重要要求，因?yàn)樗苯佑绊懰苣z產(chǎn)品的外觀。加工過(guò)程中的拋光和研磨被普遍使用來(lái)改善工件表面光潔度。</p><p>　　展開(kāi)磨削已被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)模具加工行業(yè)。展開(kāi)磨削的自動(dòng)化表面加工過(guò)程的幾何模型將在【1】中介紹。球面磨削加工使自動(dòng)化表面加工系統(tǒng)被提高了【2】。磨削速度，切削深度，進(jìn)給速度，磨具屬性，如研磨材料和磨料粒大小，在球形磨削過(guò)程中起主導(dǎo)作用，如圖1所示。注塑

5、模具的最優(yōu)球面磨削參數(shù)尚未被證實(shí)。</p><p>　　近幾年來(lái)，一些確定拋光過(guò)程最佳參數(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)在行了。舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)塑料變形可使工件表面減少使用碳化鎢材料，從而改善其表面粗糙度，表面硬度，抗疲勞強(qiáng)度[ 3-6 ] 。拋光過(guò)程是通過(guò)加工中心[ 3，4]和車床[ 5 ，6 ] 來(lái)完成年的。主要拋光參數(shù)對(duì)球或滾子材料的表面的粗糙度具有重大作用，拋光力，進(jìn)給速度，拋光速度，潤(rùn)滑，其他的拋光途徑，其中包括[

6、3 ] 。注塑模的最佳表面拋光參數(shù)是一種組合的油脂潤(rùn)滑劑，碳化鎢材料，拋光速度，拋光力，進(jìn)給 [ 7 ] 。拋光表面采用最佳球面拋光參數(shù)的滲透速度為2.5微米。通過(guò)拋光過(guò)程來(lái)改善表面粗糙度的概率一般在到 [ 3-7 ] 。</p><p>　　圖1.磨削過(guò)程示意圖</p><p>　　圖2 .拋光過(guò)程示意圖</p><p>　　本研究的主要目的是提高加工中心注塑模具

7、自由表面的磨削和拋光光潔度。自動(dòng)化表面磨削和拋光過(guò)程的流程圖如圖。我們給加工中心設(shè)計(jì)和制造球面磨削工具及其對(duì)準(zhǔn)裝置，最佳球面磨削參數(shù)的特定是利用Taguchi正交矩陣方法。四個(gè)因素和三個(gè)相應(yīng)條件，然后挑選Taguchi正交矩陣方法矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。表面研磨的最佳展開(kāi)球面磨削參數(shù)被應(yīng)用到自由曲面加工過(guò)程中。用最佳球面拋光參數(shù)來(lái)改善表面粗糙度和光潔度。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)球面磨削工具及其對(duì)準(zhǔn)裝置</p

8、><p>　　從自由表面的球面磨削過(guò)程進(jìn)行的可能性看，球面磨削中心應(yīng)在加工中心的軸，展開(kāi)磨削的工具及調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)如圖所示。電動(dòng)磨床是安裝在兩個(gè)可調(diào)樞軸螺釘之間。該磨床中心的磨削球借助圓錐曲線溝槽的對(duì)齊組件和圓錐形凹線進(jìn)行的良好的排列。排列好的研磨球被兩個(gè)可調(diào)螺釘固定，之后，對(duì)準(zhǔn)元件可以被撤銷。球面磨床的中心坐標(biāo)和它的偏差在左右，它是由數(shù)控坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量。機(jī)床振動(dòng)導(dǎo)致的力被螺旋型彈簧吸收。球面磨削工具和球面拋光工具的

9、安裝如圖所示，主軸被鎖，不論磨削過(guò)程還是拋光過(guò)程由主軸鎖定。</p><p>　　圖.4.球面磨床工具及其調(diào)整示意圖</p><p>　　3 矩陣實(shí)驗(yàn)的步驟 </p><p>　　3.1 Taguchi正交陣列的結(jié)構(gòu)</p><p>　　用Taguchi正交矩陣[ 8 ]做矩陣實(shí)驗(yàn)要求那些參數(shù)的

10、影響是有效地。為了配合上述球面磨削參數(shù)的要求，在本研究中磨削的材料（直徑10毫米），進(jìn)給速度，磨削深度，電動(dòng)磨床的轉(zhuǎn)速被選定為四個(gè)實(shí)驗(yàn)因素（參數(shù)）并被指定為因子A至D （見(jiàn)表1 ）。并為每個(gè)素設(shè)定了3個(gè)等級(jí)來(lái)包含它們所涉及的范圍，用數(shù)字1、2、3來(lái)標(biāo)識(shí)。每個(gè)因素的3個(gè)</p><p>　　表1 .實(shí)驗(yàn)因素和層次</p><p>　　數(shù)值要求在在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上來(lái)確定。第四個(gè)因素的第三級(jí)的磨

11、削過(guò)程用正交矩陣來(lái)進(jìn)行矩陣實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)分析</p><p>　　工程設(shè)計(jì)上的問(wèn)題可以分成越小越好的類型，額定最佳類型，越大越好的類型，標(biāo)記目標(biāo)類型，其中還包括[ 8 ] 。該信號(hào)和噪音（）的比例是用來(lái)作為優(yōu)化產(chǎn)品或工藝設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。經(jīng)過(guò)磨削參數(shù)的組合，其表面粗糙度值應(yīng)小于原來(lái)表面的粗糙度值。因此，球面磨削過(guò)程是越小越好類型問(wèn)題的一個(gè)例子。該比，，是指由下列

12、方程[ 8 ]定義的 ：</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　結(jié)果： ：觀測(cè)表明，質(zhì)量特性是根據(jù)不同的噪聲條件來(lái)確定的</p><p><b>　　n ：多次實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　每個(gè) 正交矩陣計(jì)算的的比值顯示，每個(gè)因素的主要影響是由不同技術(shù)的分析和

13、方差測(cè)試的結(jié)果來(lái)決定的 [ 8 ] 。解決越小越好問(wèn)題的的最佳方法是取的最大值，由公式1來(lái)定義的。各個(gè)因素的最大值的選定將對(duì)有重大影響，然后就能確定球面磨削的最佳條件。</p><p>　　圖.6.實(shí)驗(yàn)設(shè)置來(lái)確定最佳的球面磨削參數(shù)</p><p>　　4 實(shí)驗(yàn)工作及結(jié)果</p><p>　　該材料用于工具鋼的研究[ 9 ] ，這是常用于在汽車部件和家用器具領(lǐng)域

14、的大型注塑模具制品。這種材料的優(yōu)越性在于經(jīng)過(guò)加工后，模具可以直接用于其特殊前處理未經(jīng)熱處理的進(jìn)一步加工過(guò)程。該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造使它們可以被要求裝在動(dòng)力架上來(lái)測(cè)量其動(dòng)力。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工，然后裝在動(dòng)力架上對(duì)3坐標(biāo)加工中心進(jìn)行測(cè)量，該加工中心由Yang-Iron公司生產(chǎn)，配備了FUNUC公司數(shù)控控制器。運(yùn)用Hommelwerke T4000設(shè)備對(duì)預(yù)加工表面粗糙度的測(cè)量，大約為。圖6顯示了實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的球面磨削過(guò)程，由Renishaw公司生產(chǎn)的觸發(fā)器

15、結(jié)合加工中心刀具參數(shù)來(lái)測(cè)量和協(xié)調(diào)該制品。該拋光路徑由PowerMILL CAM軟件生成數(shù)控代碼。這些代碼可以同步傳送到數(shù)控加工中心的RS232串行接口中。</p><p>　　表2總結(jié)了表面粗糙度值Ra的測(cè)量和用公式1計(jì)算每個(gè)正交矩陣的值，然后進(jìn)行真叫矩陣材料實(shí)驗(yàn)。通過(guò)的平均值可以得到每個(gè)級(jí)別的4個(gè)因素，在表3中列表，其數(shù)字在表2中列出。其示意圖如圖7所示。</p><p>　　圖 .7

16、 控制因素的影響</p><p>　　表2 . 標(biāo)本表面粗糙度</p><p>　　表3 . 各因素的比值的平均值（分貝）</p><p>　　其目的在于將磨削過(guò)程中的表面粗糙度值減到最小，確定每項(xiàng)因素的最佳等級(jí)。由于該函數(shù)為單調(diào)遞減函數(shù)，我們應(yīng)定量增大值。因此，我們能確定每一項(xiàng)因素的最佳等級(jí)。其最高值為。因此，基于矩陣實(shí)驗(yàn)，最佳研磨材料是粉紅氧化鋁（,PA），最佳

17、進(jìn)給速度為，最佳磨削深度為，最佳轉(zhuǎn)速為。如表4所示。</p><p>　　表4 .球面磨削的最佳參數(shù)</p><p>　　表5 .表面粗糙度比的方差分析表</p><p>　　分析每一項(xiàng)因素的主要原因，進(jìn)一步采用方差分析技術(shù)和F對(duì)比檢驗(yàn)，以確定其定義（見(jiàn)表5）根據(jù)F分布表，是指F值在時(shí)，廢品率為，自由度數(shù)為2，匯集誤差為13.F值若大于，對(duì)表面粗糙度值有重大影響，因

18、此，進(jìn)給速度和磨削深度對(duì)表面粗糙度有重大影響。</p><p>　　表6 .被測(cè)樣品經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的表面粗糙度值</p><p>　　通過(guò)觀察五個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得出了用最佳拋光參數(shù)的可重復(fù)性，如表6所示。該表面粗糙度值被測(cè)量是大約.用最佳組合的球面磨削參數(shù)可使表面粗糙度大概提高了約78 ％ 。表面用最佳拋光參數(shù)進(jìn)一步拋光。通過(guò)拋光后，表面粗糙度值可能達(dá)到。圖8顯示的是用30倍的的顯微鏡對(duì)拋光后的表面

19、粗糙度進(jìn)行觀察。拋光后預(yù)加工表面的粗糙度改進(jìn)大約為。</p><p>　　從Taguchi正交矩陣實(shí)驗(yàn)獲得的最佳磨削參數(shù)應(yīng)用到表面光潔度的自由曲面的模具插入評(píng)價(jià)表面粗糙度的改善。 1個(gè)香料被選定為測(cè)試載體。數(shù)控加工的模具，亞塞特為測(cè)試對(duì)象，模擬銑床 CAM軟件。模具插入進(jìn)的地面與最優(yōu)球面磨削參數(shù)取自田口的矩陣實(shí)驗(yàn)。拋光與最佳球拋光是地面的參數(shù)，以進(jìn)一步改善表面粗糙度的測(cè)試對(duì)象（見(jiàn)圖9 ） 。表面粗糙度模具插入測(cè)量

20、儀器與霍梅爾有限公司 t4000設(shè)備。平均表面粗糙度值在未加工表面平均值;工件表面的平均值為，以及對(duì)拋光表面的平均值為。通過(guò)實(shí)驗(yàn)后表面粗糙度的改進(jìn)，工件表面大約為（ 2月15日-0 45 / 2 15 = 79 1 ％ ，拋光表面大約為（ 2月15日-0 07 / 2月15日= 96 7 ％ ）。</p><p>　　圖. 8 用30倍的模具顯微鏡觀測(cè)比較加工前工件表面和加工后工件表面</p>&l

21、t;p>　　圖. 9磨削和拋光模具中插入一個(gè)香水瓶</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　這篇文章中，在一個(gè)加工中心對(duì)注塑模表面自動(dòng)化磨削和拋光過(guò)程的最佳參數(shù)已經(jīng)研究出來(lái)。掛接球面磨削工具（和其對(duì)齊元件）的設(shè)計(jì)和制造方法 。最佳球面磨削參數(shù)是通過(guò)Taguchi的矩陣實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。最佳球面磨削參數(shù)是注塑模pds5是研磨材料粉紅氧化鋁