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旋坯成型
发布时间：
2025-11-15 15:44
来源：
旋坯成型是利用旋转模具与刮削工具的相对运动，对可塑状态的电瓷坯体进行塑形的工艺，主打中薄壁、回转对称类产品，适合批量生产且成本可控。
一、工艺原理与核心流程
旋坯成型的核心是“可塑坯体+旋转模具+刮削塑形”，依赖坯体的可塑性和模具的导向作用，流程简洁且易规模化：
1. 坯体准备：将原料制成可塑泥料，揉搓排气后制成泥饼或泥柱（含水率18%-22%）。
2. 装模定位：把泥料放入旋转的石膏模或树脂模内，用压头初步压实，确保泥料与模壁贴合，模具转速控制在300-600r/min。
3. 旋削成型：手工或机械驱动刮坯刀，沿模具内壁或预设轨迹移动，刮除多余泥料，形成产品的内外轮廓（如筒形、伞形）。
4. 取坯修整：成型后待坯体略有强度（含水率降至15%-17%），脱模取出，修整口沿、去除毛刺，再进入干燥工序。
二、工艺分类与核心特点
根据操作方式和自动化程度，旋坯成型主要分为3类，适配不同生产需求：
类型 | 手工旋坯 | 半自动旋坯 | 数控旋坯 |
|---|---|---|---|
操作方式 | 人工手持刮刀，凭经验控制形状 | 机械驱动刮刀，人工辅助定位 | 数控系统编程，自动完成刮削 |
精度水平 | 尺寸误差 ±0.5mm，表面粗糙度 Ra≤3.2μm | 误差 ±0.3mm，Ra≤2.5μm | 误差 ±0.15mm，Ra≤1.6μm |
生产效率 | 低（单件耗时 3-5 分钟） | 中（单件 1-2 分钟） | 高（单件 30-60 秒） |
适用场景 | 小型作坊、定制化产品、样品试制 | 中小型企业、批量常规产品 | 大中型企业、高精度批量生产 |
核心优势 | 灵活调整、无需复杂设备 | 效率与成本平衡、易维护 | 精度稳定、一致性强、省人工 |
三、关键设备与工具选型
旋坯成型的设备和工具直接影响产品质量，核心配置聚焦“模具+旋坯机+刮刀”：
1. 模具
主流为石膏模（透气性好，利于坯体脱水定型），使用寿命约50-100次； 批量生产可选树脂模（耐磨，寿命达500-1000次），适合数控旋坯。
模具核心设计参数
材质选择：石膏模采用 α- 半水石膏，抗压强度≥15MPa，吸水率≥30%；树脂模选用环氧树脂 + 玻璃纤维，硬度≥邵氏 D85。
脱模斜度：内壁脱模斜度 1°-3°，确保顺利脱模，避免坯体边缘崩损。
壁厚设计：模具壁厚为产品壁厚的 3-5 倍，石膏模壁厚≥20mm，树脂模≥15mm，保证旋转稳定性。
排气孔：在模具底部和侧面设置 φ1-2mm 排气孔，间距 50-80mm，排出泥料与模壁间的空气。
模具维护要点
石膏模使用后，用清水冲洗干净，自然晾干（避免暴晒），表面涂抹石膏模保护剂（硅烷类），延长使用寿命。
树脂模每次使用后，用酒精擦拭内壁，去除残留泥料，避免划伤模面；出现磨损时，用环氧树脂腻子修补，打磨至 Ra≤0.8μm。
模具存放需垂直放置，避免挤压变形，存放环境湿度 50%-60%，温度 15-30℃。
2. 旋坯机
普通旋坯机：手动调速，适合手工或半自动操作，价格低廉；
数控旋坯机：配备伺服电机和滚珠丝杠，定位精度达0.01mm，支持复杂曲面编程（如多伞裙绝缘子）。
数控旋坯设备详细参数（以 XCP-800 型数控旋坯机为例），核心参数如下：
主轴转速：100-800r/min（无级调速，精度 ±5r/min）。
刀架行程：X 轴 ±400mm，Z 轴 800mm，定位精度 ±0.01mm，重复定位精度 ±0.005mm。
驱动系统：伺服电机功率 X 轴 1.5kW，Z 轴 2.2kW，滚珠丝杠导程 10mm。
控制系统：支持 G 代码编程，可存储 1000 + 套工艺参数，配备触摸屏操作界面。
适用产品：最大直径 800mm，最大高度 1200mm，壁厚 3-15mm 的电瓷坯体。
3. 刮坯刀
材料选用硬质合金或高速钢，刀刃形状根据产品轮廓设计（如弧形刀用于筒壁，直角刀用于端面）；
数控旋坯常用成型刀头，一次完成多部位刮削，提升效率。
四、材料要求与工艺参数优化
1. 泥料要求
可塑性指数需≥12（确保刮削时不崩裂、不粘刀）；
颗粒度均匀（200目筛余≤3%），避免粗颗粒导致表面缺陷。
2. 关键参数
模具转速：薄壁产品（壁厚≤5mm）取400-600r/min，厚壁产品（5-10mm）取300-400r/min；
刮削速度：手工旋坯1-2mm/s，数控旋坯2-3mm/s，过快易导致坯体变形；
水分控制：泥料初始含水率18%-22%，脱模时降至15%-17%，避免开裂或塌陷。
3. 装模与压实细节
泥料重量误差≤±2%，避免后续刮削量过大或不足。
手动装模需分层压实，每层压实压力 0.3-0.5MPa，防止内部空鼓；机械装模采用液压压头，压力均匀性误差≤±5%。
模具内壁需涂抹薄层高岭土脱模剂（浓度 5%-8%），避免粘模。
4. 旋削与脱模控制
数控旋坯采用 “粗刮 - 精刮” 两步法：粗刮去除 70%-80% 多余泥料，进给速度 2-3mm/s；精刮进给速度 0.8-1.2mm/s，保证表面精度。
脱模时机：用硬度计测量坯体表面硬度，过早易变形，过晚易开裂。
5. 检测工具与频次
在线检测：每生产 10 件用数显游标卡尺（精度 0.01mm）检测关键尺寸，用圆度仪（精度 0.001mm）检测圆度。
离线检测：每批次抽取 5% 产品，用三坐标测量仪（精度 0.003mm）进行全尺寸检测，用超声波探伤仪检测内部缺陷。
标准依据：GB/T 772-2022 中 6.2 条规定，电瓷坯体表面缺陷深度≤0.3mm，长度≤5mm，每 100cm² 缺陷数量≤3 个。
五、质量控制与缺陷防治
1. 核心精度指标：
尺寸误差≤±0.3mm（常规产品）、≤±0.15mm（高精度产品）；
圆度误差≤0.2mm，壁厚均匀性误差≤±0.3mm；
表面无明显刀痕、裂纹、气泡，符合GB/T 772-2022外观要求。
2. 常见缺陷与解决办法：
壁厚不均：调整模具同轴度，优化刮刀运动轨迹；
表面波纹：降低刮削速度，更换锋利刀头，调整模具转速；
坯体开裂：控制泥料含水率，避免刮削时压力过大，脱模后缓慢干燥。
六、应用场景与发展趋势
1. 典型应用产品：
中薄壁电瓷件：如小型悬式绝缘子；
回转对称产品：如环形电瓷基座。
2. 技术发展趋势：
智能化：数控旋坯机搭配机器视觉检测，实现成型-质检一体化；
绿色化：推广可重复利用的树脂模、环保脱模剂，减少石膏模废弃物；
复合化：与注浆成型结合，先注浆成型粗坯，再旋坯精整，兼顾效率与精度。
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