CN106425346B - 一种牙刷模具的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牙刷模具的加工工艺，具体包括如下步骤：粗加工：采用精雕机在金属模具上雕刻具有牙刷形状的模具型腔；第一次精加工：将经粗加工后的金属模具采用精雕机进行第一次精加工，第一次精加工时预留0.1‑0.2mm的余量；热处理；第二次精加工：将经热处理后的金属模具采用精雕机进行第二次精加工，第二次精加工时预留0.003mm‑0.006mm；电火花加工：将经过第二次精加工处理后的金属模具的模具型腔的相应部位采用镜面火花机进行加工，再对模具型腔进行电镀处理。本发明所提供的牙刷模具的加工工艺，大大提高了牙刷模具的生产效率和缩短牙刷模具的制造周期，使得生产出的牙刷模具具有高质量的加工表面，生产出来的牙刷精致美观、次品率低，从而降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于模具加工工艺技术领域，具体涉及一种牙刷模具的加工工艺。
背景技术
牙齿的清洁与保健是现代人每日必作的一门功课，一般人每天至少应该刷牙的次数众说纷纭，原则上用食完毕就应该刷牙与清洁口腔，其目的在于清除附着和残留在齿缝、牙龈和口腔中的食物，以免细菌的滋生影响牙齿和口腔的健康。
虽然已知用于清洁牙齿和口腔的用具种类繁多，包括牙刷、牙线和牙线棒，但是大部分人仍以牙刷为清洁牙齿的主要用具。随着人们生活品质的提高，对牙刷品质的要求也相对地提高，为了提高牙刷产品的质感及刺激消费者的购买欲，通常会在外形、颜色等方面追求的变化，如何进一步将牙刷表面进行美化，增加其视觉感官上的效果，籍以提升物品的质感，以应用于相关产品上，增加该产品的附加价值，乃有其市场上的需求。
牙刷在加工制造中需要使用到多种模具，模具的加工技术的好坏，直接影响制造产品的精度和表面质量，同时也直接影响加工产品表面的美观度。
在传统的牙刷模具的加工工艺中，其制造工艺为：“退火→铣削加工→热处理→磨削→手工打磨、抛光→雕刻标记”等复杂冗长的工艺流程，该加工工艺流程生产效率低下，模具制造周期较长且模具表面的尺寸精度和表面质量效果不佳，从而导致加工出来的牙刷表面粗糙，没有光泽，不够美观精致。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷，提供了一种生产效率高、模具制造周期短、加工精度高和表面质量精致的牙刷模具的加工工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种牙刷模具的加工工艺，具体包括如下步骤：
a、坯料准备：选择牙刷模具材料，锻造金属模具；
b、粗加工：采用精雕机在所述的金属模具上雕刻具有牙刷形状的模具型腔，粗加工时预留0.5mm以上的余量；
c、第一次精加工：将经步骤b粗加工后的金属模具采用精雕机进行第一次精加工，第一次精加工时预留0.1-0.2mm的余量；
d、热处理：将经步骤c精加工后的金属模具进行热处理，并检查所述金属模具的硬度；
e、第二次精加工：将经步骤c热处理后的金属模具采用精雕机进行第二次精加工，第二次精加工时预留0.003mm-0.006mm；
f、电火花加工：将经过步骤e第二次精加工处理后的金属模具的模具型腔的相应部位采用镜面火花机进行加工，再对模具型腔进行电镀处理。
优选地，其中步骤b、c、e中的所述精雕机的工艺条件为：主轴速度：12000-40000R.P.M，进给速度：4-6m/min，移动速度：6m/min，加速度为1-1.5G，且所述步骤c和步骤e的精雕机工艺条件为：刀夹、刀具的加速度小于3G，刀具的径向跳动小于0.01mm。
优选地，其中步骤d中所述热处理包括渗碳处理以及淬火和回火处理，其中，渗碳处理为气体渗碳处理，使用航空煤油作为渗透剂，甲醇作为载气，丙酮作为富化气，渗碳温度控制在780-800℃，炉压为220-240Pa，渗碳时间约为40分钟，冷却方式为炉冷，制得的渗碳层厚度为0.8-1mm；淬火温度控制在940℃-960℃，保温1-1.2小时后在油液中冷却；回火温度控制在180℃-200℃，保温2小时后空冷。
优选地，其中所述镜面火花机包括放电电极，所述放电电极的材质为紫铜或黄铜。
优选地，其中步骤c中所述镜面火花机的镜面加工包括粗加工和精加工，粗加工电流为3-5A，精加工电流为1-2A。
优选地，其中还包括在步骤f所得的模具型腔中用激光雕刻机雕刻出字符或图案。
优选地，其中所述激光雕刻机的工艺条件为：控制电流为14.5A，有效矢量步长为0.002ms，有效空跳步长延时为35us，Q频率为15-20KHz，这样扫一层激光雕刻的深度为0.002mm，经电脑控制连续重复若干层达到所要的深度。
优选地，其中所述金属模具为S136模具钢材料。
优选地，其中所述牙刷形状的模具型腔表面的粗糙度Ra均在1.5μm以内。
优选地，其中所述牙刷模具的硬度为HRC 50-55。
进一步的，本发明通过设置步骤b、c、e中的精雕机工艺条件为：主轴速度：12000-40000R.P.M，进给速度：4-6m/min，移动速度：6mm/min，加速度为1-1.5G，且所述步骤c和步骤e的精雕机工艺条件为：刀夹、刀具的加速度小于3G，刀具的径向跳动小于0.01mm，为更进一步制得具有高表面质量的牙刷模具提供技术支持；
进一步的，步骤d中的热处理工艺包括渗碳处理以及淬火和回火处理，其中，渗碳处理为气体渗碳处理，使用航空煤油作为渗透剂，甲醇作为载气，丙酮作为富化气，渗碳温度控制在780-800℃，炉压为220-240Pa，渗碳时间约为40分钟，冷却方式为炉冷，制得的渗碳层厚度约为0.8-1mm；淬火温度控制在940℃-960℃，保温1-1.2小时后在油液中冷却；回火温度控制在180℃-200℃，保温2小时后空冷，为更进一步提高金属模具的耐磨性、强度、疲劳强度和韧性提供了技术支持，提高了牙刷模具的使用寿命；
进一步的：还包括在步骤f所得的模具型腔中用激光雕刻机雕刻出字符或图案，为更进一步在模具型腔中设置精致、多样的字符或图案提供了技术支持。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明所提供的牙刷模具的加工工艺，将精密机械加工和镜面电火花加工的技术优势结合起来，通过坯料准备→粗加工→第一次精加工→热处理→第二次精加工→电火花加工的工序，充分发挥了精雕机加工的效率优势，大大提高了生产效率和缩短模具制造周期，使得生产出的牙刷模具具有高质量的加工表面，生产出来的牙刷精致美观、次品率低，从而降低了生产成本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在实施例中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面详细描述本发明的实施例，这些实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
一种牙刷模具的加工工艺，具体包括如下步骤：
a、坯料准备：选择牙刷模具材料，锻造金属模具；
b、粗加工：采用精雕机在所述的金属模具上雕刻具有牙刷形状的模具型腔，粗加工时预留0.5mm以上的余量；
c、第一次精加工：将经步骤b粗加工后的金属模具采用精雕机进行第一次精加工，第一次精加工时预留0.1-0.2mm的余量；
d、热处理：将经步骤c精加工后的金属模具进行热处理，并检查所述金属模具的硬度；
e、第二次精加工：将经步骤c热处理后的金属模具采用精雕机进行第二次精加工，第二次精加工时预留0.003mm-0.006mm；
f、电火花加工：将经过步骤e第二次精加工处理后的金属模具的模具型腔的相应部位采用镜面火花机进行加工，再对模具型腔进行电镀处理。
其中，精雕机为北京精雕科技有限公司生产的，型号为Carver600Tu12，该设备运行稳定可靠，加工质量好，效率高，操作简单维护方便，大大提高了牙刷模具的生产效率，减少了牙刷模具制作的周期(相对于普通数控机床一个周期可以减少3-5天)，本实施例提供了一种牙刷模具的加工工艺，通过坯料准备→粗加工→第一次精加工→热处理→第二次精加工→电火花加工的工序，充分发挥了精雕机加工的效率优势，大大提高了生产效率和缩短模具制造周期，使得生产出的牙刷模具具有高质量的加工表面，生产出来的牙刷精致美观、次品率低，从而降低了生产成本；
在本实施例中的另一个优选方案中，步骤b、c、e中的精雕机工艺条件为：主轴速度：12000-40000R.P.M，进给速度：4-6m/min，移动速度：6m/min，加速度为1-1.5G，且所述步骤c和步骤e的精雕机工艺条件为：刀夹、刀具的加速度小于3G，刀具的径向跳动小于0.01mm。
具体为：粗加工时，主轴速度：18000-35000R.P.M，进给速度：6m/min；第一次精加工时，主轴速度：20000-30000R.P.M，进给速度：5m/min，刀夹、刀具的加速度小于3G，刀具的径向跳动小于0.01mm；第二次精加工时：主轴速度：25000R.P.M，进给速度：4m/min，刀夹、刀具的加速度小于3G，刀具的径向跳动小于0.01mm，该优选方案为提供具有高质量的加工表面的牙刷模具提供了技术支持。
在本实施例的另一个优选方案中，所述金属模具为S136模具钢材料，S136模具钢材料具有优良的耐腐蚀性、抛旋光性、耐磨性、机械加工性以及淬火时优良的稳定性，本发明采用S136模具钢作为牙刷模具的材料，使得牙刷模具好加工，且经过长期使用后，模具型腔表面仍然维持原先的光滑状态，减少维护成本。
在本实施例中的另一个优选方案中，所述镜面火花机包括放电电极，所述放电电极的材质为紫铜或黄铜。
在本实施例中的另一个优选方案中，步骤c中所述的镜面火花机的镜面加工包括粗加工和精加工，粗加工电流为3-5A，精加工电流为1-2A。
实施例2：
在实施例1的基础上，提供一种热处理工艺：包括渗碳处理以及淬火和回火处理，其中，渗碳处理为气体渗碳处理，使用航空煤油作为渗透剂，甲醇作为载气，丙酮作为富化气，渗碳温度控制在780-800℃，炉压为220-240Pa，渗碳时间约为40分钟，冷却方式为炉冷，制得的渗碳层厚度约为0.8-1mm；淬火温度控制在940℃-960℃，保温1-1.2小时后在油液中冷却；回火温度控制在180℃-200℃，保温2小时后空冷。
本实施例在实施例1的基础上，对金属模具成型的过程中，对其进行热处理，进一步提高了金属模具的耐磨性、强度、疲劳强度和韧性提供了技术支持，提高了牙刷模具的使用寿命，相比于简单热处理的金属模具，其使用寿命延长了2-3倍。
在本实施例中的另一个优选方案中，经过热处理后的金属模具的硬度为HRC 50-55，该硬度的金属模具符合压痕塑料变形深度的要求，而且具有更好的抛光性和更出色的耐蚀性能。
实施例3：
在上述实施例1和实施例2的基础上，提供一种在步骤f所得的模具型腔中用激光雕刻机雕刻出字符或图案。
本实施例在实施1和实施例2的基础上，采用激光雕刻机对具有高表面质量的牙刷模具的模具型腔设置不同的字符或图案；由于激光雕刻属于非接触性加工，不产生机械挤压或机械应力，热影响区域小，加工精细，工件不变型，加工效率高，成本低，易操作，无污染，用于在模具型腔中雕刻字符或图案，可以得到棱角分明，精细度高的字符或图案；由于模具型腔中的字符或图案棱角分明，精细度高，使得通过该模具型腔制作所得的牙刷上的字符或图案也棱角分明，精细度高，立体感强，用肉眼即可清晰瓣认，非常精致美观。
在本实施例中的另一个优选方案中，该激光雕刻机的工艺条件为：控制电流为14.5A，有效矢量步长为0.002ms，有效空跳步长延时为35us，Q频率为15-20KHz，这样扫一层激光雕刻的深度为0.002mm，经电脑控制连续重复若干层达到所要的深度，为进一步雕刻出更精致的字符或图案提供了技术支持。
在本实施例中的另一个优选方案中，该牙刷形状的模具型腔表面的粗糙度Ra均在0.8μm以内，普通的模具型腔表面的粗糙度Ra一般为3.2以上，即本发明的模具型腔表面的粗糙度较小，具有较光滑的表面。
具体使用过程中，采用上述加工工艺制造的牙刷模具，安装于自动注塑机中即可完成牙刷的注塑成型，所得牙刷精致美观，符合人们日益追求的质感生活。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种牙刷模具的加工工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
a、坯料准备：选择牙刷模具材料，锻造金属模具；
b、粗加工：采用精雕机在所述的金属模具上雕刻具有牙刷形状的模具型腔，粗加工时预留0.5mm以上的余量；
c、第一次精加工：将经步骤b粗加工后的金属模具采用精雕机进行第一次精加工，第一次精加工时预留0.1-0.2mm的余量；
d、热处理：将经步骤c精加工后的金属模具进行热处理，并检查所述金属模具的硬度；
e、第二次精加工：将经步骤d热处理后的金属模具采用精雕机进行第二次精加工，第二次精加工时预留0.003mm-0.006mm；
f、电火花加工：将经过步骤e第二次精加工处理后的金属模具的模具型腔的相应部位采用镜面火花机进行加工，再对模具型腔进行电镀处理；
其中，步骤b、c、e中的所述精雕机的工艺条件为：主轴速度：12000-40000R.P.M，进给速度：4-6m/min，移动速度：6m/min，加速度为1-1.5G，且所述步骤c和步骤e的精雕机工艺条件为：刀夹、刀具的加速度小于3G，刀具的径向跳动小于0.01mm；
步骤d中所述热处理包括渗碳处理以及淬火和回火处理，其中，渗碳处理为气体渗碳处理，使用航空煤油作为渗透剂，甲醇作为载气，丙酮作为富化气，渗碳温度控制在780-800℃，炉压为220-240Pa，渗碳时间约为40分钟，冷却方式为炉冷，制得的渗碳层厚度为0.8-1mm；淬火温度控制在940℃-960℃，保温1-1.2小时后在油液中冷却；回火温度控制在180℃-200℃，保温2小时后空冷。
2.根据权利要求1所述的牙刷模具的加工工艺，其特征在于，所述镜面火花机包括放电电极，所述放电电极的材质为紫铜或黄铜。
3.根据权利要求1所述的牙刷模具的加工工艺，其特征在于，步骤f中所述镜面火花机的镜面加工包括粗加工和精加工，粗加工电流为3-5A，精加工电流为1-2A。
4.根据权利要求1所述的牙刷模具的加工工艺，其特征在于，还包括在步骤f所得的模具型腔中用激光雕刻机雕刻出字符或图案。
5.根据权利要求4所述的牙刷模具的加工工艺，其特征在于，所述激光雕刻机的工艺条件为：控制电流为14.5A，有效矢量步长为0.002ms，有效空跳步长延时为35us，Q频率为15-20KHz，这样扫一层激光雕刻的深度为0.002mm，经电脑控制连续重复若干层达到所要的深度。
6.根据权利要求1所述的牙刷模具的加工工艺，其特征在于，所述金属模具为S136模具钢材料。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的牙刷模具的加工工艺，其特征在于，所述牙刷形状的模具型腔表面的粗糙度Ra均在1.5μm以内。
8.根据权利要求7所述的牙刷模具的加工工艺，其特征在于，所述牙刷模具的硬度为HRC 50-55。
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