上模仁製作

SK3 鋼材之上模仁先經由前述的車削作業，將上模仁車削至將近目標 尺寸，檢測結果如圖4-21 所示，檢測範圍為 8.172mm，圖形中央有明顯的 車削後形成的凸點，在車削加工後的曲率半徑為 14.9957mm、中心線平均 粗糙度(PRa)為 3. 2036µm、均方根平均粗糙度(PRq)為 4.3320µm、波峰與波 谷值(PRt)為 19.2987µm；從外觀上來看，表面尚有明顯的車削過的刀痕，

欲消除此刀痕尚需進行研磨與拋光。

圖4-21 SK3 上模仁研磨前輪廓圖

在進行上模仁的研磨作業前，必須再設計一公模，公模的功能是可以 與模仁形成對磨，其外形尺寸如圖 4-22 所示；公模設計時需考慮外形尺寸、

模仁的曲率半徑、設備高度調整限制等，若公模的外徑大，在設計時應留 意公模頭與頸部的尺寸比例，避免公模頭端大頸部過細，當決定了公模的 外形尺寸之後，尚需考慮所使用的材料，公模使用的材料硬度不可高於模 仁，以免造成模仁的外形尺寸受到公模的牽引作用，無法達到預期的尺寸，

一般公模最常使用的材料為鑄鐵。

Φ10

圖4-22 公模尺寸圖

模仁的磨砂作業所用的磨料是綠色碳化矽(GC)，為 FUJIMI 其粒度如表 4-7 所示，上模仁的研磨作業如圖 4-23 所示，在研磨作業現場為控制模仁 曲率半徑的準確度，最常使用球徑計進行模仁曲率半徑的檢測，再藉由設 備調整其運動參數即可控制模仁的曲率半徑，若所檢測出的模仁曲率半徑

大於目標尺寸，則需將擺臂長、擺幅、擺動偏心度均需調小，進行輪廓的

然而在#3000 與#6000 #8000 研磨後的模仁表面，其表面品質較不明顯，依 照此一觀察結果，在無電解鎳的上模仁研磨作業中，將省略#3000、#6000 兩道次的磨砂製程。

表4-7 GC 磨料號數與粒度表

圖4-24 立體顯微鏡外觀圖

0.1 mm 0.1 mm

圖 4-25 機械加工後的模仁表面圖 圖4-26 #280 研磨後的模仁表面圖

0.1 mm 0.1 mm

圖4-27 #500 研磨後的模仁表面圖 圖4-28 #800 研磨後的模仁表面圖

0.1 mm 0.1 mm

圖4-30 #2000 研磨後的模仁表面圖 圖4-29 #1200 研磨後的模仁表面圖

0.1 mm 0.1 mm

圖4-31 #3000 研磨後的模仁表面圖 圖4-32 #6000 研磨後的模仁表面圖

0.1 mm

圖4-33 #8000 研磨後的模仁表

完成研磨作業後即進入拋光作業，上模仁的拋光作業係將拋光墊貼付 於公模上，再將拋光液添加於公模與上模之間進行拋光作業；由於實驗中 所用之上模仁表面積狹小，以致公模的拋光墊無法平整貼付，故選用貼付 拋光瀝青來進行拋光作業。拋光瀝青的貼付流程如下：

1. 先將公模加熱，使之溫度達到足以溶化拋光瀝青。

2. 將拋光瀝青貼付於公模上，並使用加熱後的刀片進行邊緣修整。

3. 再將拋光瀝青加熱並以上模仁進行壓模，使拋光瀝青的外形可以與上模 仁吻合。

4. 完成壓模後再重複邊緣修整，即完成拋光瀝青貼付，如圖4-34 所示。

圖4-34 公模完成瀝青貼付圖

模仁拋光條件如表4-8 所示，經由拋光之後使用立體顯微鏡觀察，如圖 4-35 所示，模仁表面更為光滑，且外觀上已成鏡面，再以表面輪廓儀進行 上模仁的表面輪廓量測，量測結果得知模仁表面粗糙度已經明顯降低，其 量測結果如圖4-35 所示，研磨與拋光前、後比較表如表 4-9 所示。

表4-8 模仁拋光條件表

拋光瀝青 K 級 拋光粉 氧化鋁粉 拋光粉顆粒大小 1μm 拋光粉與水調混比例 10g/100cc

0.1 mm

圖4-35 拋光後的模仁表面圖

圖4-36 SK3 上模仁拋光後輪廓圖

表4-9 SK3 上模仁研磨與拋光前、後比較表 0.2275(µm)，然而依照平板熱壓的結果得知，由 SK3 所製成的模仁仍需鍍 膜，以防止模仁因氧化脫碳而污染鏡片，模仁的鍍膜層仍選用 TiAlN 硬膜

圖 4-37 SK3 上模仁鍍 TiAlN 後表面輪廓圖

圖4-38 SK3 上模仁鍍膜後拋光表面輪廓圖

模仁的材料除了使用SK3 拋光後鍍膜之外，還選用無電解鎳，無電解 鎳模仁的加工方式同SK3 工具鋼，經由傳統機械加工後，無電解鎳模仁的 表面輪廓並沒有比SK3 工具鋼模仁佳，如圖 4-39 所示；但經由磨砂、拋光 後，經由輪廓儀量測後得知，無電解鎳模仁的表面輪廓明顯的優於SK3 工 具鋼模仁，其量測結果如圖4-40 所示；由於無電解鎳是屬非晶質，模仁在 經由磨砂、拋光後，表面品質較佳；SK3 工具鋼模仁與無電解鎳模仁比較 如表4-10 所示。

圖4-39 無電解鎳上模仁研磨前輪廓圖

圖4-40 無電解鎳上模仁拋光後輪廓圖 曲率半徑(mm) 15.1284 15.1764 15.1752 15.0586

PRa (µm) 0.1109 0.3058 0.2833 0.0474 PRq (µm) 0.2275 0.4774 0.4594 0.0810 PRt (µm) 2.3698 3.4540 3.7844 1.1153