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旋坯成型

發(fā)布時(shí)間：

2025-11-15 15:44

來(lái)源：

旋坯成型是利用旋轉(zhuǎn)模具與刮削工具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)可塑狀態(tài)的電瓷坯體進(jìn)行塑形的工藝，主打中薄壁、回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)類(lèi)產(chǎn)品，適合批量生產(chǎn)且成本可控。

一、工藝原理與核心流程

旋坯成型的核心是“可塑坯體+旋轉(zhuǎn)模具+刮削塑形”，依賴坯體的可塑性和模具的導(dǎo)向作用，流程簡(jiǎn)潔且易規(guī)模化：

1. 坯體準(zhǔn)備：將原料制成可塑泥料，揉搓排氣后制成泥餅或泥柱（含水率18%-22%）。

2. 裝模定位：把泥料放入旋轉(zhuǎn)的石膏模或樹(shù)脂模內(nèi)，用壓頭初步壓實(shí)，確保泥料與模壁貼合，模具轉(zhuǎn)速控制在300-600r/min。

3. 旋削成型：手工或機(jī)械驅(qū)動(dòng)刮坯刀，沿模具內(nèi)壁或預(yù)設(shè)軌跡移動(dòng)，刮除多余泥料，形成產(chǎn)品的內(nèi)外輪廓（如筒形、傘形）。

4. 取坯修整：成型后待坯體略有強(qiáng)度（含水率降至15%-17%），脫模取出，修整口沿、去除毛刺，再進(jìn)入干燥工序。

二、工藝分類(lèi)與核心特點(diǎn)

根據(jù)操作方式和自動(dòng)化程度，旋坯成型主要分為3類(lèi)，適配不同生產(chǎn)需求：

類(lèi)型	手工旋坯	半自動(dòng)旋坯	數(shù)控旋坯
操作方式	人工手持刮刀，憑經(jīng)驗(yàn)控制形狀	機(jī)械驅(qū)動(dòng)刮刀，人工輔助定位	數(shù)控系統(tǒng)編程，自動(dòng)完成刮削
精度水平	尺寸誤差 ±0.5mm，表面粗糙度 Ra≤3.2μm	誤差 ±0.3mm，Ra≤2.5μm	誤差 ±0.15mm，Ra≤1.6μm
生產(chǎn)效率	低（單件耗時(shí) 3-5 分鐘）	中（單件 1-2 分鐘）	高（單件 30-60 秒）
適用場(chǎng)景	小型作坊、定制化產(chǎn)品、樣品試制	中小型企業(yè)、批量常規(guī)產(chǎn)品	大中型企業(yè)、高精度批量生產(chǎn)
核心優(yōu)勢(shì)	靈活調(diào)整、無(wú)需復(fù)雜設(shè)備	效率與成本平衡、易維護(hù)	精度穩(wěn)定、一致性強(qiáng)、省人工

三、關(guān)鍵設(shè)備與工具選型

旋坯成型的設(shè)備和工具直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，核心配置聚焦“模具+旋坯機(jī)+刮刀”：

1. 模具

主流為石膏模（透氣性好，利于坯體脫水定型），使用壽命約50-100次；批量生產(chǎn)可選樹(shù)脂模（耐磨，壽命達(dá)500-1000次），適合數(shù)控旋坯。

模具核心設(shè)計(jì)參數(shù)

材質(zhì)選擇：石膏模采用 α- 半水石膏，抗壓強(qiáng)度≥15MPa，吸水率≥30%；樹(shù)脂模選用環(huán)氧樹(shù)脂 + 玻璃纖維，硬度≥邵氏 D85。

脫模斜度：內(nèi)壁脫模斜度 1°-3°，確保順利脫模，避免坯體邊緣崩損。

壁厚設(shè)計(jì)：模具壁厚為產(chǎn)品壁厚的 3-5 倍，石膏模壁厚≥20mm，樹(shù)脂模≥15mm，保證旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

排氣孔：在模具底部和側(cè)面設(shè)置 φ1-2mm 排氣孔，間距 50-80mm，排出泥料與模壁間的空氣。

模具維護(hù)要點(diǎn)

石膏模使用后，用清水沖洗干凈，自然晾干（避免暴曬），表面涂抹石膏模保護(hù)劑（硅烷類(lèi)），延長(zhǎng)使用壽命。

樹(shù)脂模每次使用后，用酒精擦拭內(nèi)壁，去除殘留泥料，避免劃傷模面；出現(xiàn)磨損時(shí)，用環(huán)氧樹(shù)脂膩?zhàn)有扪a(bǔ)，打磨至 Ra≤0.8μm。

模具存放需垂直放置，避免擠壓變形，存放環(huán)境濕度 50%-60%，溫度 15-30℃。

2. 旋坯機(jī)

普通旋坯機(jī)：手動(dòng)調(diào)速，適合手工或半自動(dòng)操作，價(jià)格低廉；

數(shù)控旋坯機(jī)：配備伺服電機(jī)和滾珠絲杠，定位精度達(dá)0.01mm，支持復(fù)雜曲面編程（如多傘裙絕緣子）。

數(shù)控旋坯設(shè)備詳細(xì)參數(shù)（以 XCP-800 型數(shù)控旋坯機(jī)為例），核心參數(shù)如下：

主軸轉(zhuǎn)速：100-800r/min（無(wú)級(jí)調(diào)速，精度 ±5r/min）。

刀架行程：X 軸 ±400mm，Z 軸 800mm，定位精度 ±0.01mm，重復(fù)定位精度 ±0.005mm。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：伺服電機(jī)功率 X 軸 1.5kW，Z 軸 2.2kW，滾珠絲杠導(dǎo)程 10mm。

控制系統(tǒng)：支持 G 代碼編程，可存儲(chǔ) 1000 + 套工藝參數(shù)，配備觸摸屏操作界面。

適用產(chǎn)品：最大直徑 800mm，最大高度 1200mm，壁厚 3-15mm 的電瓷坯體。

3. 刮坯刀

材料選用硬質(zhì)合金或高速鋼，刀刃形狀根據(jù)產(chǎn)品輪廓設(shè)計(jì)（如弧形刀用于筒壁，直角刀用于端面）；

數(shù)控旋坯常用成型刀頭，一次完成多部位刮削，提升效率。

四、材料要求與工藝參數(shù)優(yōu)化

1. 泥料要求

可塑性指數(shù)需≥12（確保刮削時(shí)不崩裂、不粘刀）；

顆粒度均勻（200目篩余≤3%），避免粗顆粒導(dǎo)致表面缺陷。

2. 關(guān)鍵參數(shù)

模具轉(zhuǎn)速：薄壁產(chǎn)品（壁厚≤5mm）取400-600r/min，厚壁產(chǎn)品（5-10mm）取300-400r/min；

刮削速度：手工旋坯1-2mm/s，數(shù)控旋坯2-3mm/s，過(guò)快易導(dǎo)致坯體變形；

水分控制：泥料初始含水率18%-22%，脫模時(shí)降至15%-17%，避免開(kāi)裂或塌陷。

3. 裝模與壓實(shí)細(xì)節(jié)

泥料重量誤差≤±2%，避免后續(xù)刮削量過(guò)大或不足。

手動(dòng)裝模需分層壓實(shí)，每層壓實(shí)壓力 0.3-0.5MPa，防止內(nèi)部空鼓；機(jī)械裝模采用液壓壓頭，壓力均勻性誤差≤±5%。

模具內(nèi)壁需涂抹薄層高嶺土脫模劑（濃度 5%-8%），避免粘模。

4. 旋削與脫模控制

數(shù)控旋坯采用 “粗刮 - 精刮” 兩步法：粗刮去除 70%-80% 多余泥料，進(jìn)給速度 2-3mm/s；精刮進(jìn)給速度 0.8-1.2mm/s，保證表面精度。

脫模時(shí)機(jī)：用硬度計(jì)測(cè)量坯體表面硬度，過(guò)早易變形，過(guò)晚易開(kāi)裂。

5. 檢測(cè)工具與頻次

在線檢測(cè)：每生產(chǎn) 10 件用數(shù)顯游標(biāo)卡尺（精度 0.01mm）檢測(cè)關(guān)鍵尺寸，用圓度儀（精度 0.001mm）檢測(cè)圓度。

離線檢測(cè)：每批次抽取 5% 產(chǎn)品，用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x（精度 0.003mm）進(jìn)行全尺寸檢測(cè)，用超聲波探傷儀檢測(cè)內(nèi)部缺陷。

標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：GB/T 772-2022 中 6.2 條規(guī)定，電瓷坯體表面缺陷深度≤0.3mm，長(zhǎng)度≤5mm，每 100cm2 缺陷數(shù)量≤3 個(gè)。

五、質(zhì)量控制與缺陷防治

1. 核心精度指標(biāo)：

尺寸誤差≤±0.3mm（常規(guī)產(chǎn)品）、≤±0.15mm（高精度產(chǎn)品）；

圓度誤差≤0.2mm，壁厚均勻性誤差≤±0.3mm；

表面無(wú)明顯刀痕、裂紋、氣泡，符合GB/T 772-2022外觀要求。

2. 常見(jiàn)缺陷與解決辦法：

壁厚不均：調(diào)整模具同軸度，優(yōu)化刮刀運(yùn)動(dòng)軌跡；

表面波紋：降低刮削速度，更換鋒利刀頭，調(diào)整模具轉(zhuǎn)速；

坯體開(kāi)裂：控制泥料含水率，避免刮削時(shí)壓力過(guò)大，脫模后緩慢干燥。

六、應(yīng)用場(chǎng)景與發(fā)展趨勢(shì)

1. 典型應(yīng)用產(chǎn)品：

中薄壁電瓷件：如小型懸式絕緣子；

回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)產(chǎn)品：如環(huán)形電瓷基座。

2. 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：

智能化：數(shù)控旋坯機(jī)搭配機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)成型-質(zhì)檢一體化；

綠色化：推廣可重復(fù)利用的樹(shù)脂模、環(huán)保脫模劑，減少石膏模廢棄物；

復(fù)合化：與注漿成型結(jié)合，先注漿成型粗坯，再旋坯精整，兼顧效率與精度。

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