第二章型腔模加工

1、二、型腔模的電火花加工二、型腔模的電火花加工型腔模包括鍛模、壓鑄模、膠木模、塑料模、型腔模包括鍛模、壓鑄模、膠木模、塑料模、擠壓模等。擠壓模等。它的它的加工加工比較比較困難困難（盲孔盲孔）：）：v1、工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排除條件差。、工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排除條件差。v2、工具電極損耗后無法靠主軸進給補償精度，金、工具電極損耗后無法靠主軸進給補償精度，金屬蝕除量大。屬蝕除量大。v3、加工面積變化大，加工中電歸準變化范圍也較、加工面積變化大，加工中電歸準變化范圍也較大。大。v4、型腔復雜，電極損耗不均勻，對加工精度影響、型腔復雜，電極損耗不均勻，對加工精度影響很大。很大。v對型腔模的電火花加工，既

2、要求蝕除量大，對型腔模的電火花加工，既要求蝕除量大，加工加工速度高速度高，又要求，又要求電極損耗低電極損耗低，并，并保證保證所所要求的要求的精度精度和和表面粗糙度表面粗糙度。1、型腔模的電火花加工的工藝方法：、型腔模的電火花加工的工藝方法： 單電極平動法單電極平動法 多電極更換法多電極更換法 分解電極法分解電極法（1）單電極平動法）單電極平動法加工過程：加工過程：優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：措施措施:平動和平動和搖動的搖動的區(qū)別：區(qū)別：利用數(shù)控功能，利用數(shù)控功能，使用簡單電極配使用簡單電極配合側向移動、轉合側向移動、轉動、分度等進行動、分度等進行多軸控制，可以多軸控制，可以實現(xiàn)一些普通機實現(xiàn)一些普通機床難

3、以或不能實床難以或不能實現(xiàn)的加工現(xiàn)的加工（2）多電極更換法）多電極更換法加工過程：加工過程：要求：要求：適用范圍適用范圍：（3） 分解電極法分解電極法方法介紹：方法介紹：適用范圍：適用范圍：優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：2.型腔模加工用工具電極型腔模加工用工具電極(1)電極材料的選擇電極材料的選擇電極材料應具備的性能電極材料應具備的性能: 高的耐腐蝕性高的耐腐蝕性常見的電極材料常見的電極材料: 純銅純銅、石墨石墨、銅鎢合金、銀鎢合金、銅鎢合金、銀鎢合金（在寬脈沖粗加工時都能實現(xiàn)低損耗（在寬脈沖粗加工時都能實現(xiàn)低損耗）純銅的特點：純銅的特點：1）不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的情況下也能）不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的

4、情況下也能穩(wěn)定加工。穩(wěn)定加工。2）精加工比石墨電極損耗?。┚庸け仁姌O損耗小3）采用精微加工能達到優(yōu)于）采用精微加工能達到優(yōu)于Ra1.25的表面粗的表面粗糙度糙度）材料可重復利用）材料可重復利用）機械加工性能不如石墨好）機械加工性能不如石墨好石墨電極的特點：石墨電極的特點：）機械加工成型容易，容易修正）機械加工成型容易，容易修正）在寬脈沖大電流情況下具有更小的電極損）在寬脈沖大電流情況下具有更小的電極損耗耗）容易產(chǎn)生電弧燒傷（加工時應配合有短路）容易產(chǎn)生電弧燒傷（加工時應配合有短路快速切斷裝置）快速切斷裝置）精加工時電極損耗大，表面粗糙度只能達）精加工時電極損耗大，表面粗糙度只能達到到Ra

5、2.5，（2）電極的設計）電極的設計:與所加工模具的大小、形狀、復雜程度有關；與所加工模具的大小、形狀、復雜程度有關；與電極材料、電加工參數(shù)、深度、余量及間隙與電極材料、電加工參數(shù)、深度、余量及間隙有關；有關；當采用平動法加工時還應考慮所選用的平動量當采用平動法加工時還應考慮所選用的平動量電極的尺寸包括：水平尺寸、高度尺寸電極的尺寸包括：水平尺寸、高度尺寸水平尺寸確定：水平尺寸確定：a=Akbb:電極單邊縮電極單邊縮 放量放量(單邊火單邊火花放電間隙花放電間隙)K為系數(shù)為系數(shù)A:型腔圖樣上型腔圖樣上的名義尺寸的名義尺寸a:電極水平電極水平方向尺寸方向尺寸設計電極水平尺寸時設計電極水平尺寸時注意

6、注意:v型腔圖樣上的名義尺寸型腔圖樣上的名義尺寸A應取應取中值尺寸。中值尺寸。v計算出的電極尺寸應規(guī)定公差，一般可取計算出的電極尺寸應規(guī)定公差，一般可取凹模型孔公差的凹模型孔公差的1/21/3電極總高度電極總高度H的確定：的確定：（圖）（圖） H= L1+L2L1：電極每加工一個型腔，在垂直方向的有效：電極每加工一個型腔，在垂直方向的有效高度，包括型腔深度和高度，包括型腔深度和電極端面損耗量電極端面損耗量，并，并扣除端面加工間隙值?？鄢嗣婕庸らg隙值。L2：考慮到加工結束時，電極夾具不和夾具模：考慮到加工結束時，電極夾具不和夾具模塊或壓板發(fā)生接觸，以及同一電極需重復使塊或壓板發(fā)生接觸，以及同一

7、電極需重復使用而增加的高度。用而增加的高度。（）排氣孔和沖油孔設計（）排氣孔和沖油孔設計問題問題：型腔加工一般為盲孔加工，排氣、排屑：型腔加工一般為盲孔加工，排氣、排屑比較困難，會影響加工速度、穩(wěn)定性和表面比較困難，會影響加工速度、穩(wěn)定性和表面質量質量措施措施：在不易排屑的拐角、窄縫處開沖油孔。：在不易排屑的拐角、窄縫處開沖油孔。在蝕除面積較大以及電極端部有凹入的在蝕除面積較大以及電極端部有凹入的部位開排氣孔，孔徑一般為部位開排氣孔，孔徑一般為 。若為一個孔以上，則孔距一般若為一個孔以上，則孔距一般左右，孔要適當錯開。左右，孔要適當錯開。、工作液強迫循環(huán)的應用、工作液強迫循環(huán)的應用型腔加工時應

8、及時將電加工過程中產(chǎn)生的氣型腔加工時應及時將電加工過程中產(chǎn)生的氣體排出，否則，容易出現(xiàn)體排出，否則，容易出現(xiàn)“放炮放炮”現(xiàn)象。放現(xiàn)象。放炮造成的震動容易使工件錯位。炮造成的震動容易使工件錯位。當當型腔較淺時型腔較淺時可增設排氣孔排氣?？稍鲈O排氣孔排氣。當當型腔深而小型腔深而小時，除開排氣孔外，還應開沖時，除開排氣孔外，還應開沖油孔，采用強迫沖油。油孔，采用強迫沖油。沖抽油壓力一般為沖抽油壓力一般為20KPA左右，可隨深度的增左右，可隨深度的增加而增加。沖油壓力增加，電極損耗也增加加而增加。沖油壓力增加，電極損耗也增加（如圖所示）（如圖所示）沖抽油壓力會導致電極的損耗，電極損耗有將沖抽油壓力會導

9、致電極的損耗，電極損耗有將影響型腔的加工精度。影響型腔的加工精度。因此對因此對要求很高要求很高的的鍛模鍛模往往往往不采用不采用沖抽油的方?jīng)_抽油的方法，法，采用定時抬刀采用定時抬刀來排除電蝕產(chǎn)物，但生產(chǎn)來排除電蝕產(chǎn)物，但生產(chǎn)效率會有所降低。效率會有所降低。4、電規(guī)準的選擇、轉換、電規(guī)準的選擇、轉換粗加工時粗加工時，要求，要求高高生產(chǎn)率和生產(chǎn)率和低低電極損耗（小于電極損耗（小于1%）。應）。應優(yōu)先考慮優(yōu)先考慮采用采用較寬的脈沖寬度較寬的脈沖寬度（400s以上以上），），然后然后選擇合適的選擇合適的脈沖電流脈沖電流。并應并應注意注意電極的電極的電流密度電流密度，一般，石墨電極，一般，石墨電極加工鋼時

10、，最高電流密度為加工鋼時，最高電流密度為3-5A/cm2。純銅。純銅電極加工鋼時可稍大些。（電極加工鋼時可稍大些。（電流密度過大，放電流密度過大，放電過于集中，容易拉弧電過于集中，容易拉弧）中規(guī)準中規(guī)準：應視具體對象而定。一般脈沖寬度：應視具體對象而定。一般脈沖寬度 20-400s，峰值電流為，峰值電流為1025A精規(guī)準精規(guī)準：精加工窄脈寬，電極損耗較大，一般：精加工窄脈寬，電極損耗較大，一般為為10%20%，脈沖寬度一般為，脈沖寬度一般為2-20s，峰值電流應小于峰值電流應小于10A加工歸準轉換的原則：加工歸準轉換的原則：P42平動量的分配：平動量的分配：P425、電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表

11、、電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表穿孔和型腔加工的穿孔和型腔加工的主要工藝指標主要工藝指標： 表面粗糙度、精度（側面放電間隙）、生產(chǎn)表面粗糙度、精度（側面放電間隙）、生產(chǎn)率（蝕除速度）、電極損耗率。率（蝕除速度）、電極損耗率。對對加工過程加工過程起重大起重大影響主要因素影響主要因素： 工具電極、工件材料、沖抽油、抬刀、平動工具電極、工件材料、沖抽油、抬刀、平動等。等。工藝參數(shù)曲線圖表的使用：工藝參數(shù)曲線圖表的使用： 選擇電規(guī)準的順序應根據(jù)選擇電規(guī)準的順序應根據(jù)主要矛盾主要矛盾來決定來決定如：粗加工、精加工如：粗加工、精加工（舉例（舉例見教案見教案）脈沖間隙脈沖間隙t0的選擇：的選擇： 粗加工長脈寬時

12、取脈寬的粗加工長脈寬時取脈寬的1/51/10, 精加工窄脈寬時取脈寬的精加工窄脈寬時取脈寬的25倍倍注意注意: 加工面積小時加工面積小時,不易選擇過大的峰值電流不易選擇過大的峰值電流,否則否則放電集中放電集中,易于拉弧易于拉弧,一般一般,小面積時電流密度小面積時電流密度3-5A/cm2,大面積時一般大面積時一般1-3A/cm2, 另外另外,在在粗加工剛開始粗加工剛開始時時,應應暫時暫時減小峰值電流減小峰值電流或或加大脈沖間隔加大脈沖間隔.電極的結構電極的結構v根據(jù)電極外形尺寸的大小與復雜程度、電極根據(jù)電極外形尺寸的大小與復雜程度、電極結構的工藝性等因素綜合考慮，可分為：結構的工藝性等因素綜合考

13、慮，可分為：v 整體式電極整體式電極：v 組合式電極組合式電極：在同一個凹模上有多個型孔：在同一個凹模上有多個型孔時，可將多個電極組合在一起，一次穿孔完時，可將多個電極組合在一起，一次穿孔完成各型孔的加工，這種電極稱為組合式電極。成各型孔的加工，這種電極稱為組合式電極。v 鑲拼式電極鑲拼式電極：形狀復雜，整體加工困難的：形狀復雜，整體加工困難的電極，可采用鑲拼式結構。電極，可采用鑲拼式結構。三、小孔電火花加工：三、小孔電火花加工：特點特點：加工面積小，深度大，直徑一般為：加工面積小，深度大，直徑一般為0.05 2mm，深徑比達，深徑比達20以上；盲孔加以上；盲孔加工，排屑困難。工，排屑困難。

14、工具電極截面積小，易變形，不易散熱電極工具電極截面積小，易變形，不易散熱電極損耗大。損耗大。措施措施：采用：采用雙孔管狀雙孔管狀電極（電極（后圖后圖），電極作軸），電極作軸向進給運動，管電極中通入高壓工作液，并向進給運動，管電極中通入高壓工作液，并設工具電極導向裝置，可得到較快的加工速設工具電極導向裝置，可得到較快的加工速度。電極材料可選度。電極材料可選銅鎢合金絲、鎢絲、鉬絲、銅鎢合金絲、鎢絲、鉬絲、銅絲等。銅絲等。另外，為了改善小孔加工的排屑條件，可進行電火花另外，為了改善小孔加工的排屑條件，可進行電火花超聲波復合加工超聲波復合加工或或電磁振動頭電磁振動頭，使工具端面有軸向，使工具端面有軸向

15、高頻振動。高頻振動。為了實現(xiàn)為了實現(xiàn)小深孔小深孔（更小的直徑，更大的深徑比）的高（更小的直徑，更大的深徑比）的高速加工，降低工具電極的損耗，使電極不易偏斜，速加工，降低工具電極的損耗，使電極不易偏斜，加工時讓加工時讓電極作回轉運動電極作回轉運動，可得到很好的加工效果。，可得到很好的加工效果。工作液工作液:自來水、去離子水、蒸餾水、乳化液或自來水、去離子水、蒸餾水、乳化液或 煤油煤油應用：應用：加工線切割零件的預加工線切割零件的預穿絲孔穿絲孔、噴嘴噴嘴等難等難加工材料的加工材料的小、深、斜孔小、深、斜孔。五、異形小孔的電火花加工五、異形小孔的電火花加工 加工情況與圓形小孔加工基本一致，加工情況與

16、圓形小孔加工基本一致，關鍵關鍵是是異形電極異形電極的的制造制造和和裝夾裝夾異形小孔電極的制造方法：異形小孔電極的制造方法：1、冷拔整體電極法：、冷拔整體電極法： 需要硬質合金拉絲模，生產(chǎn)效率高，適用于需要硬質合金拉絲模，生產(chǎn)效率高，適用于較大批量的生產(chǎn)。較大批量的生產(chǎn)。 2、電火花線切割加工整體電極法、電火花線切割加工整體電極法 3、電火花反拷加工整體電極法（圖）、電火花反拷加工整體電極法（圖）v 第八節(jié)第八節(jié) 其它電火花加工其它電火花加工v1、工具電極相對工件采用不同組合運動方式、工具電極相對工件采用不同組合運動方式的電火花加工方法的電火花加工方法v 如：電火花磨削如：電火花磨削v 電火花共

17、軛回轉加工電火花共軛回轉加工v 電火花展成銑削加工等電火花展成銑削加工等v （微機控制的五坐標數(shù)控電火花機床）（微機控制的五坐標數(shù)控電火花機床）v2、工具電極和工件在、工具電極和工件在氣體氣體介質中進行放電的介質中進行放電的電火花加工方法電火花加工方法v 如：金屬電火花表面強化如：金屬電火花表面強化v 電火花刻字等電火花刻字等v3、工件為、工件為非金屬非金屬材料的加工方法材料的加工方法v如：半導體、聚晶金剛石、立方氮化硼如：半導體、聚晶金剛石、立方氮化硼 v 的加工的加工幾種典型的電火花加工幾種典型的電火花加工一、電火花小孔磨削一、電火花小孔磨削v對于較深較小的孔，精度、表面粗糙度要求對于較深

18、較小的孔，精度、表面粗糙度要求較高，工件材料的機械加工性能很差，采用較高，工件材料的機械加工性能很差，采用電火花磨削或鏜磨能較好的解決問題。電火花磨削或鏜磨能較好的解決問題。v電火花磨削：電火花磨削：可在穿孔、成型機床上可在穿孔、成型機床上附加一附加一套磨頭套磨頭來實現(xiàn)來實現(xiàn),使工具使工具電極電極作作旋轉旋轉運動運動,如工件如工件也附加一旋轉運動也附加一旋轉運動,則磨出的孔可更圓，也可則磨出的孔可更圓，也可使用專用電火花磨床或電火花坐標磨孔機床使用專用電火花磨床或電火花坐標磨孔機床等。等。v電火花鏜磨：電火花鏜磨：工件作旋轉運動，電極作往復工件作旋轉運動，電極作往復運動和進給運動（沒有旋轉運動

19、）運動和進給運動（沒有旋轉運動）如圖如圖為了保證被加工孔的直線度和表面粗糙度為了保證被加工孔的直線度和表面粗糙度,工件或電極絲還作工件或電極絲還作往復運動，該運動由工作臺提供。往復運動，該運動由工作臺提供。電火花鏜磨生產(chǎn)效率低，但比較容易實現(xiàn)，而且加工電火花鏜磨生產(chǎn)效率低，但比較容易實現(xiàn)，而且加工精度高，表面粗糙度小，目前已用來加工精度高，表面粗糙度小，目前已用來加工小孔徑的彈小孔徑的彈簧夾頭簧夾頭（淬火（淬火-開縫開縫-磨孔）、小孔徑精度要求較高磨孔）、小孔徑精度要求較高鉆鉆套套及及偏心鉆套偏心鉆套、粉末冶金壓模粉末冶金壓模（多為硬質合金材料）（多為硬質合金材料）聚晶金剛石等高阻抗材料的電火

20、花加工：聚晶金剛石等高阻抗材料的電火花加工：v聚晶金剛石聚晶金剛石：人造金剛石微粉：人造金剛石微粉+粘結劑（銅、粘結劑（銅、鐵粉）攪拌、混合后加壓燒結而成，具有一鐵粉）攪拌、混合后加壓燒結而成，具有一定的導電性（天然金剛石幾乎不導電）定的導電性（天然金剛石幾乎不導電）v加工要點加工要點：1、400500V的較高峰值電壓的較高峰值電壓v 2、50A以上的峰值電流以上的峰值電流v原理原理：粘結劑被蝕除掉，人造金剛石微粉在：粘結劑被蝕除掉，人造金剛石微粉在高溫作用下高溫作用下“碳化碳化”為可加工的石墨?；蛞驗榭杉庸さ氖?。或因粘結劑被腐蝕掉金剛石微粒自行脫落粘結劑被腐蝕掉金剛石微粒自行脫落。（有些導

21、。（有些導電的工程陶瓷及立方碳化硼材料等可采用類似的方法加工）電的工程陶瓷及立方碳化硼材料等可采用類似的方法加工）v金屬電火花表面強化和刻字：金屬電火花表面強化和刻字：v電火花強化工藝：電火花強化工藝：v 電火花強化（電火花表面合金化）電火花強化（電火花表面合金化）v 工作原理工作原理:(后圖后圖)v 特點特點:(P53)作業(yè)作業(yè)1、要利用電腐蝕現(xiàn)象對金屬材料進行尺寸加工，、要利用電腐蝕現(xiàn)象對金屬材料進行尺寸加工，必須解決那幾個問題？指出具體措施？必須解決那幾個問題？指出具體措施？2、結合圖、結合圖2-2說明電火花加工機床的工作原理？說明電火花加工機床的工作原理？3、指出電火花加工的特點？、指

22、出電火花加工的特點？4、指出電火花加工工藝方法分類？、指出電火花加工工藝方法分類？5、結合圖、結合圖2-4說明電火花加工機理？說明電火花加工機理？6、什么是極性效應，產(chǎn)生極性效應的原因，影、什么是極性效應，產(chǎn)生極性效應的原因，影響極性效應的因素？響極性效應的因素？7、什么是正極性加工？什么是負極性加工？什、什么是正極性加工？什么是負極性加工？什么時候采用正極性加工？什么時候采用負極性么時候采用正極性加工？什么時候采用負極性加工？要在加工過程中利用極性效應，應采用加工？要在加工過程中利用極性效應，應采用什么樣的脈沖電源？什么樣的脈沖電源？8、電參數(shù)主要是指哪幾個？指出電參數(shù)對電蝕量的、電參數(shù)主要

23、是指哪幾個？指出電參數(shù)對電蝕量的影響？影響？9、簡述金屬材料的熱學常數(shù)對電蝕量的影響？、簡述金屬材料的熱學常數(shù)對電蝕量的影響？10、電加工工作過程中工作液的作用？、電加工工作過程中工作液的作用？11、影響加工穩(wěn)定性的因素？應采用那些措施提高加、影響加工穩(wěn)定性的因素？應采用那些措施提高加工穩(wěn)定性？工穩(wěn)定性？12、什么是加工速度？如何提高加工速度以及應注意、什么是加工速度？如何提高加工速度以及應注意的事項？采用哪個指標度量工具電極損耗？如何降的事項？采用哪個指標度量工具電極損耗？如何降低工具電極損耗（指出具體措施）？低工具電極損耗（指出具體措施）？13、影響加工精度的主要因素有哪幾個？如何提高加、

24、影響加工精度的主要因素有哪幾個？如何提高加工精度（是指措施）？工精度（是指措施）？14、電火花加工的表面質量主要包括那幾部分？指出、電火花加工的表面質量主要包括那幾部分？指出表面粗糙度與脈沖能量的關系？電火花加工的表面表面粗糙度與脈沖能量的關系？電火花加工的表面粗糙度與加工速度的關系如何？影響表面粗糙度的粗糙度與加工速度的關系如何？影響表面粗糙度的因素？因素？15、電火花加工過程中材料的表面層由哪兩部分組成？、電火花加工過程中材料的表面層由哪兩部分組成？并指出它們的特點？并指出它們的特點？16、簡述電火花加工后材料表面的力學性能？、簡述電火花加工后材料表面的力學性能？17、對脈沖電源的對脈沖電

25、源的總的要求？總的要求？具體要求？脈沖電源的具體要求？脈沖電源的種類種類及各自的特點？及各自的特點？18、結合圖、結合圖2-21說明自動進給調節(jié)系統(tǒng)的作用？說明自動進給調節(jié)系統(tǒng)的作用？19、自動進給調節(jié)系統(tǒng)的基本組成？指出各部分的作用？、自動進給調節(jié)系統(tǒng)的基本組成？指出各部分的作用？20、指出電火花穿孔加工機床的主要組成部分？并指出主機主要由哪幾部、指出電火花穿孔加工機床的主要組成部分？并指出主機主要由哪幾部分組成？分組成？21、在沖模的電火花加工中，指出直接用凸模加工凹模的各方面注意事項？、在沖模的電火花加工中，指出直接用凸模加工凹模的各方面注意事項？22、指出型腔模電火花加工常用的工藝方法

26、？及各種方法的特點？、指出型腔模電火花加工常用的工藝方法？及各種方法的特點？23、電火花表面強化的原理及電火花表面層的特點？、電火花表面強化的原理及電火花表面層的特點？24、純銅電極和石墨電極的特點？、純銅電極和石墨電極的特點？25、穿孔和型腔加工的主要工藝指標？、穿孔和型腔加工的主要工藝指標？26、對加工過程起重大影響的主要因素有那些？、對加工過程起重大影響的主要因素有那些？27、型腔加工中電歸準的選擇、電歸準轉換的原則？單電極平動發(fā)加工平、型腔加工中電歸準的選擇、電歸準轉換的原則？單電極平動發(fā)加工平動量分配的一般原則？動量分配的一般原則？28、小孔、小深孔加工的特點及注意事項？、小孔、小深孔加工的特點及注意事項？29、請列舉除電火花穿孔成形加工及電火花線切割加工外的其它電火花加、請列舉除電火花穿孔成形加工及電火花線切割加工外的其它電火花加工方法？工方法？30、加工型腔模時，電極的設計應考慮哪些方面的因素？、加工型腔模時，電極的設計應考慮哪些方面的因素？考試安排（15分鐘）v學號尾數(shù)為8、9的同學：v 完成題目：3、12、14v學號尾數(shù)為6、7的同學：v 完成題目：4、11、13v學號尾數(shù)為0、1的同學：v 完成題目：5、10、15v學號尾數(shù)為2、3的同學：v 完成題目：6、9、16v學號尾