石墨模具加工工艺概述

石墨模具作为工业生产中的关键装备，其加工工艺需结合材料特性与应用需求，通过多环节协作实现高精度与高效率生产。石墨具有比重轻（为铜的1/5）、加工速度快（较金属快2-3倍）、耐高温（升华温度3550℃）等优势，加工工艺需围绕这些特性优化，涵盖刀具选择、加工流程、精度控制等核心环节。

石墨模具加工关键环节与技术要点

刀具选择与参数优化

• 刀具材料：需根据加工精度与批量需求选择。精密加工优先采用聚晶金刚石（PCD）或金刚石涂层硬质合金刀具，耐磨性是普通硬质合金的3-5倍；大批量加工可选用性价比更高的硬质合金刀具，配合TiAlN、TiCN涂层提升寿命。
• 几何设计：刀具宜采用圆形或锥形刃口，避免锐角导致崩刃；刃口需经精细磨削以保证锋利度，减少石墨粉尘黏附与加工应力。
• 加工参数：铣削速度建议设置为铜加工的2-3倍，进给量需匹配刀具硬度，例如PCD刀具可采用更高进给速度（800-1200mm/min），降低刀具损耗。

核心加工流程

1. 坯料预处理：通过锻造、退火改善石墨坯料密度均匀性，消除内部应力，避免加工后变形；粗加工阶段预留0.5-1mm余量，为精加工留足调整空间。
2. CNC精密加工：采用高速石墨加工中心，通过铣削、雕刻等工艺成型复杂结构。相较于铜电极，石墨可省去粗精加工预留量差异，减少CAD/CAM编程次数与加工步骤，降低出错率。

3. 电火花加工（EDM）：利用石墨电极损耗小（理论零损耗）的特性，通过大电流（100-300A）高速放电，提升模具型腔表面光洁度，减少后续抛光工序。
4. 后处理：无需传统铜电极的抛光步骤，仅需清理表面粉尘；对高精度模具可进行激光检测，确保尺寸误差≤±0.005mm。

工艺优势与效率提升

• 设计简化：石墨电极支持统一预留量，减少粗精加工切换次数，缩短设计周期30%以上。
• 成本控制：刀具损耗降低50%，EDM工序减少电极重复加工，综合制造成本较铜模具降低20%-40%。
• 特殊成型能力：可加工薄片电极（厚度＜0.5mm）、大型曲面电极等铜难以实现的结构，满足复杂模具几何需求。

应用场景与工艺适配建议

应用领域	典型工艺需求	推荐加工方案
汽车零部件	大型模具（重量＞50kg）	高速CNC铣削+石墨粘结技术
电子元件	微精度型腔（公差＜0.01mm）	PCD刀具+EDM镜面放电
航空航天	耐高温模具（工作温度＞1000℃）	等静压石墨坯料+激光焊接加固
医疗器械	表面无毛刺要求	超声波清洗+电解抛光后处理

工艺发展趋势与挑战

• 智能化加工：引入AI视觉检测实时调整刀具路径，提升复杂型腔加工精度至±0.001mm。
• 绿色制造：开发石墨粉尘回收系统，结合纳米涂层刀具减少切削液使用，降低环境负荷。
• 材料**：新型高密度石墨（密度＞1.8g/cm³）与复合材料的应用，进一步提升模具耐磨性与导热性。

石墨模具加工工艺通过材料特性与技术**的深度融合，已成为模具行业升级的核心方向，未来需在高精度、高效率与环保性之间持续优化，满足多元化工业需求。