模具制造工藝培訓(xùn)課件

4.1.5型腔模電火花加工型腔——多為三維曲面，4.1.5.1工藝特點與工藝方法1.工藝特點（1）要求電極損耗小，以保證成形精度；（2）要求加工速度快；（3）側(cè)面修光宜用精加工電極或平動頭。第一頁，共九十四頁。汽車輪轂壓鑄模第二頁，共九十四頁。2.工藝方法及其選擇1）單電極直接加工法

用于小截面型腔加工，形狀簡單，精度不高2）單電極平動加工法粗加工基本成形后，平動（粗→中→精）特點：一個電極，一次定位，

精度：深100，誤差0.1電源：晶體管，可控硅3）單電極加工→電極修正→平動加工第三頁，共九十四頁。單電極加工法第四頁，共九十四頁。4）多電極法電極需有定位基準(zhǔn)，以保證重復(fù)定位精度用于無平動頭，因電極損耗不能保證工件尺寸精度的情況下特點：多個電極，多次定位電源：各類均可5）分解電極法用于復(fù)雜型腔加工6）棒狀電極數(shù)控加工第五頁，共九十四頁。多電極加工法第六頁，共九十四頁。第七頁，共九十四頁。4.1.5.2型腔模電極設(shè)計與制造1.電極材料石墨

型號：KS-25，DS-52W，GS450，GS800，……，紫銅

大Ton，低Ip，Toff不應(yīng)太大，不沖油Cu-W、Ag-W第八頁，共九十四頁。2.電極設(shè)計（1）結(jié)構(gòu)形式整體式

用固定板，連接方式（圖）；

無固定板，小、簡單電極；組合式；鑲拼式（機械緊固，粘接——用聚氯乙烯醋酸溶液或環(huán)氧樹脂）；分解式（2）電極尺寸水平尺寸垂直方向尺寸

補償尺寸（預(yù)加損耗量）H(-δ)’=(1+β)H(-δ)電極總高度第九頁，共九十四頁。

a）整體式；b）組合式；c）鑲拼式電極的結(jié)構(gòu)形式第十頁，共九十四頁。第十一頁，共九十四頁。第十二頁，共九十四頁。第十三頁，共九十四頁。第十四頁，共九十四頁。（3）排氣孔與沖液孔直徑Ф1~1.5；孔距20~40；錯開布排。沖液孔位置

不易排屑的拐角、窄縫處（原則：不留死區(qū)）排氣孔位置

面積大處，端部凹入處自然排屑

粗加工有效第十五頁，共九十四頁。3.電極制造制造方法

切削；壓力振動（對石墨）；液壓放電（對紫銅）；電鑄（對紫銅）

工藝過程石墨電極

拼合要注意方向性：應(yīng)使石墨壓制時的施壓方向與電火花加工時的進給方向垂直。第十六頁，共九十四頁。石墨電極的方向性與拼合法第十七頁，共九十四頁。4.1.5.3型腔模電火花成形加工工藝1.加工前的準(zhǔn)備工藝方法，電極，工件坯料等2.電極的裝夾與校正

操作要點指大電極小電極用電極夾具1）按電極側(cè)面校正

千分表2）以電極（或固定板）的上平面作輔助基準(zhǔn)校正（千分表）3）按電極端面火花放電校正（不提倡？）第十八頁，共九十四頁。第十九頁，共九十四頁。1—調(diào)節(jié)螺釘；2—擺動法蘭盤；3—球面螺釘；4—調(diào)角校正架；5—調(diào)整墊；6—上壓板；7—銷釘；8—錐柄座；9—滾珠；10—電源線；11—垂直度調(diào)節(jié)螺釘帶垂直和水平轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置的夾頭第二十頁，共九十四頁。3.工件的裝夾與定位（圖）1）十字線法定位2）定位板定位3）塊規(guī)角尺定位4）數(shù)控4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換1）電規(guī)準(zhǔn)的選擇

粗

中

精2）電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換粗（留余量1）→中（修平凹坑，3Rmax）→精（2Rmax）→修光側(cè)面第二十一頁，共九十四頁。第二十二頁，共九十四頁。第二十三頁，共九十四頁。【補充】生產(chǎn)技術(shù)安全1.電氣安全1）電源、油箱外殼要接地，防觸電，抗干擾，清除靜電；2）加工中禁用手接觸金屬物。調(diào)整沖液裝置須停機。工作箱內(nèi)不要放置雜物、工具，以防意外短路；3）電源進線加裝穩(wěn)壓及濾波環(huán)節(jié)，以提高抗干擾能力，減少對外電磁污染。

第二十四頁，共九十四頁。2.防火1）機床所處場地設(shè)置防火隔離層，廠房耐火等級不低于2級；2）劃定禁火區(qū)，防止動用明火，慎用非明火加溫裝置，控制意外點火因素；配備滅火器材（油著火，應(yīng)用干粉滅火器，沙土等，不能用水及泡沫滅火器）3）工作液中不得摻入汽油；4）嚴(yán)格控制加工液面高出工件加工面50~100mm以上，未放足工作液時,禁止放電；5）嚴(yán)格控制工作液溫度，增加冷卻裝置。第二十五頁，共九十四頁。3.通風(fēng)凈化有害氣體有：CO、丙烯醛、低碳?xì)溲趸?、氰化氫局部吸（排）氣第二十六頁，共九十四頁?.2電火花線切割加工4.2.1電火花線切割加工原理和特點（鋼絲鋸木板，或電熱絲切割泡沫塑料/冰塊）4.2.1.1基本原理利用一根運動著的金屬絲作為工具電極，在金屬絲與工件之間通以脈沖電流，使之產(chǎn)生放電蝕除而進行切割加工與電火花成形/穿孔加工的不同點：電極絲（Φ0.02~Φ0.30，損耗?。┐鎸Ｓ秒姌O，穿過工件且不斷移動。第二十七頁，共九十四頁。第二十八頁，共九十四頁。第二十九頁，共九十四頁。高速走絲“疏松接觸式”放電過程與電火花成形/穿孔加工理論有所不同：電極絲高速運動，在一次脈沖寬度內(nèi)，可能有多次多種形式的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如：開路—正?；鸹ǚ烹姡_路—短路，正?；鸹ǚ烹姟搪?；沒有穩(wěn)定的拉弧現(xiàn)象；在開路狀態(tài)下仍有明顯的極間電流，由于乳化液的電阻率不大（0.5~5kΩcm，比煤油和去離子水低得多），有電化學(xué)反應(yīng)。第三十頁，共九十四頁。4.2.1.2電火花線切割加工的特點1）不需制造復(fù)雜形狀的成形電極，形狀由程序控制工作臺移動獲得。2）工件材料被蝕除量很少，邊角余料可以利用。3）能方便地加工各種復(fù)雜形狀，包括微槽、窄縫，切縫寬度可小到0.04，圓角R0.02。即使形狀很復(fù)雜，其加工速度不變，加工費用也不甚高。4）電極損耗小。低速走絲機的電極絲只使用一次，電極損耗對加工精度影響更小。5）加工過程中，一般不轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)，不會起火。6）自動化程度高，操作方便，加工周期短，成本低（0.002元/mm2）。7）主要用于平面形狀（直母線曲面），有些機床也可加工錐面。切割錐度件時，凸、凹模同時加工第三十一頁，共九十四頁。低速走絲機的放電特點：Ton?。╪μs），Ip大（粗加工時達80~500A），工作液用電阻率可控的去離子水（很少用煤油）；面積效應(yīng)（工件厚度和電極絲直徑的影響）非常顯著。第三十二頁，共九十四頁。第三十三頁，共九十四頁。4.2.2電火花線切割機床4.2.2.1電火花線切割機床分類1.按控制方式分類1）靠模仿形電火花線切割機床

需制作靠模2）光電跟蹤電火花線切割機床

可加工任意復(fù)雜曲線圖形的工件，需畫放大跟蹤圖（放在跟蹤臺上），控制精度不高3）數(shù)字程序控制電火花線切割機床

無編程功能4）微機數(shù)控電火花線切割機床

可自動編程，繪圖，CRT顯示第三十四頁，共九十四頁。2.按機床精度分

普通型；精密型機床精度見GB7926-873.按機床功能分

大型；專用型等高速走絲；低速走絲；中速（低速機上）雙絲線切割

先粗后細(xì)，自動切換第三十五頁，共九十四頁。中速走絲

低速走絲的性能，高速走絲的成本種類及機床廠商最大加工效率mm2/min精度/μm粗糙度Ra/μm錐度/°快移速度mm/min國產(chǎn)某中走絲機300±30.6±302000日本慢走絲機220±20.4±301000臺灣慢走絲機150±40.5±20600國產(chǎn)慢走絲機100±50.6±15600國產(chǎn)快走絲機80±152.5±1530性能比較（引自上海特略精密數(shù)控機床有限公司產(chǎn)品廣告，2013）第三十六頁，共九十四頁。第三十七頁，共九十四頁。第三十八頁，共九十四頁。第三十九頁，共九十四頁。4.2.2.2電火花線切割機床的組成1.機床主機1）床身2）坐標(biāo)工作臺

絲杠、螺母間隙3）運絲機構(gòu)

絲架

斜度切割4）工作液循環(huán)系統(tǒng)

組成：泵，液箱，過濾器，管道，控制閥等第四十頁，共九十四頁。對工作液（一般不用油）的要求：介電能力適中，過低不產(chǎn)生火花，過高擊穿能耗大；冷卻功能；洗滌功能

排屑，滲透性；潤滑性

阻尼性；滅弧，消電離；防銹，防腐；無害，無污染；價廉，使用壽命長。第四十一頁，共九十四頁。5）機床控制電路的控制內(nèi)容及控制功能走絲控制

正、反向，調(diào)速，斷絲保護，電機制動走絲換向控制

停加工脈沖電源，停計算機運算工作臺控制方式的選擇

自動，手動，點動限位控制；照明控制；其它控制

工作液泵的啟動、停止；自動繞絲，垂直檢查等6）夾具

橋式，弱磁力，人工分度夾具7）附件

繞絲裝置，手動緊絲工具，垂直檢具，繪圖劃針，張力計第四十二頁，共九十四頁。2.脈沖電源（框圖）晶體管脈沖電源與成形機同，但功率小，頻率高（適用于正極性加工），第四十三頁，共九十四頁。分類：按電源功率放大級分：晶體管控制RC式；晶體管式；VMOS管式按輸出脈沖波形分：矩形波用于大、中、小型線切割加工分組波用于中、小型線切割加工前階梯波用于中、小型線切割加工，電極絲損耗小，加工精度高，不易切割厚件前沿緩沖波用于小型精加工，不易切割厚件第四十四頁，共九十四頁。3.數(shù)字程序控制系統(tǒng)運算器，控制器，譯碼器，輸入回路，輸出回路功率放大級，驅(qū)動電源，電阻板，顯示器第四十五頁，共九十四頁。4.2.2.3數(shù)字程序控制原理1.逐點比較法斜線圓弧第四十六頁，共九十四頁。2.偏差計算1）斜線

實質(zhì)是角度比較tanα=ye/xetanαn=yn/xntanαn－tanα=yn/xn－ye/xe=（xeyn－yexn）/xnxe

規(guī)定|xnxe|＞0F=xeyn－xnyeF≥0，

→ΔxF＜0，

→Δy第四十七頁，共九十四頁。2）圓弧

實質(zhì)是半徑比較F=x2+y2－R2

F≥0，在圓弧外（上），

→－ΔxF＜0，在圓弧內(nèi)，

→Δy第四十八頁，共九十四頁。3.加工長度控制（終點判斷）計數(shù)長度J（投影長度）

累計總和計數(shù)方向G正確選擇（象限區(qū)間）：1）斜線2）圓弧優(yōu)弧，劣弧第四十九頁，共九十四頁。4.2.2.4程序編制將人們的意圖用機器所能接受的“語言”編排好“命令”告訴控制臺。

1.程序格式“3B”指令（已有擴充的“4B”、“5B”指令）：BxByBJGZ第五十頁，共九十四頁。BxByBJGZ1）“B”為分隔符2）圓?。涸c為圓心，x、y為起點坐標(biāo)；斜線：原點為起點，x、y為終點坐標(biāo)3）單位μm，x或y為0時，可不寫；J寫足6位4）坐標(biāo)軸方向不變，原點隨線走5）規(guī)定直線（平行于坐標(biāo)軸）x、y坐標(biāo)可不填，直接由J、G、Z控制即可6）Z有12種：L1~L4（分別含x軸，y軸，－x軸，－y軸），SR1~SR4，NR1~NR4（起點在軸上看方向）第五十一頁，共九十四頁。第五十二頁，共九十四頁。第五十三頁，共九十四頁。2.紙帶編碼紙帶：5單位I1，I2，I3，I4，I5(補奇孔)，+I0(同步孔)代碼第五十四頁，共九十四頁。3.加工程序編制計算相應(yīng)數(shù)據(jù)

影響精度的因素有

設(shè)備精度、計算誤差等補償

電極絲直徑，放電間隙考慮補償量連續(xù)曲線幾何計算公差

取中值選擇起始點和方向

起始點一般選交叉點或粗糙度大處；方向要考慮工件自重的作用第五十五頁，共九十四頁。編程6步驟：1）圖形分析；2）點坐標(biāo)計算；3）編程序；4）檢驗程序；5）紙帶穿孔；6）穿孔檢驗第五十六頁，共九十四頁。序號BXBYBJGZ備注1BBB001040GXL3穿絲切割2B1040BB004160GYSR23BBB001040GXL14K拆卸鉬絲5BBB013000GYL4空走6BBB003740GXL3重新裝上鉬絲7D切入并加工BC段8BBB012190GYL29BBB000740GXL110BB1940B000629GYSR111B1570B1439B005641GYNR312B1430B1311B001430GXSR413BBB000740GXL314BBB001300GYL215BBB003220GXL316BBB004220GYL417BBB003220GXL118BBB008000GYL4退出19D加工結(jié)束第五十七頁，共九十四頁。ISO代碼數(shù)控程序編制

ISO代碼為國際標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)制定的用于數(shù)控的一種標(biāo)準(zhǔn)代碼，與數(shù)控車、數(shù)控銑ISO代碼一致，采用8單位補編碼。

1．程序格式一個完整的加工程序由程序名、若干個程序段和程序結(jié)束指令組成。其格式如下：

其中，N：順序號字，位于程序段之首。

G：準(zhǔn)備功能字，用于建立機床或控制系統(tǒng)工作方式的一種命令。

X、Y：尺寸字，主要用來指令電極絲運動到達的坐標(biāo)位置。

M：輔助功能字。用來指令機床輔助裝置的接通和斷開。N____G_____X____Y____M第五十八頁，共九十四頁。2．ISO代碼及編程

DK7625機床常用G功能和M功能指令見表2-3。

注：①表內(nèi)00組為非模態(tài)指令，只在本程序段內(nèi)有效。其他組為模態(tài)指令，一次指定后持續(xù)有效，直到碰到本組其他代碼。②標(biāo)有*的G代碼為數(shù)控系統(tǒng)通電啟動后的默認(rèn)狀態(tài)。第五十九頁，共九十四頁。4.2.2.5間隙補償和斜度切割的控制原理1.間隙補償?shù)目刂圃?.切割帶斜度工件的控制原理（1）偏移絲架用于高速走絲機，錐度較小，僅1.5°（2）雙坐標(biāo)聯(lián)動裝置用于低速走絲機，最大可達30°，一般±5°第六十頁，共九十四頁。錐度切割第六十一頁，共九十四頁。1）坐標(biāo)系的設(shè)定格式：G92X－Y－I－J－；

X、Y為電極絲的起始坐標(biāo)，這就確定了程序原點。I－確定零件的厚度，J－工作臺表面到編程表面的距離，I有正負(fù)之分，如圖零件編程表面示意圖第六十二頁，共九十四頁。3）直線插補格式：G01X－Y－U－V－F－；

X、Y：指定的終點坐標(biāo)，

U、V－斜度切割裝置的運動坐標(biāo)，采用不帶小數(shù)點的格式，單位μm，

F－在伺服模式下運動速度由機床給定，不起作用，在常量模式下指定運動速度。4）圓弧插補格式：G02(G03)X－Y－I－J－F－；

X、Y－圓弧的終點坐標(biāo)，I、J－圓心相對于起點的增量坐標(biāo)。2）快速定位格式：G00X－Y－

X.Y：指定的終點坐標(biāo)。例：圖中快速從O到A點編程如下：

G00X30000Y37000第六十三頁，共九十四頁。

編程規(guī)則和方法與數(shù)控輪廓銑削基本類似，在此只是對其不同之處進行重點說明。

1)加工平面設(shè)定只可能是XY平面，內(nèi)部已設(shè)定為G17狀態(tài)，因此G17可不寫。程序代碼中不可能出現(xiàn)Z坐標(biāo)值，刀補代碼只有G40、G41、G42及Dxx。

2)在圓弧插補指令中，有關(guān)圓心坐標(biāo)的信息只可用I、J格式，R代碼已被用于錐度加工中表示轉(zhuǎn)角半徑的信息，而不再是表達圓弧插補的圓弧半徑信息。

3)F代碼用于指令每分鐘的加工進給量(進給速度)。其指令單位為：米制為0.01mm/min，英制為0.0001in/min。第六十四頁，共九十四頁。

4)T代碼在此不再表示刀具號，而是用于指令錐度加工中的絲傾斜角度。

5)程序中坐標(biāo)地址后跟的數(shù)值，若不帶小數(shù)點，則其單位為m，即0.001mm；若帶有小數(shù)點，則其單位為mm。

6)G04用于指令中途想停止的時間，時間用地址X字符指令，指令單位為0.001s。第六十五頁，共九十四頁。4.2.2.6電火花線切割加工工藝及應(yīng)用1.工藝應(yīng)用和工藝路線使用領(lǐng)域：平面形狀金屬模具：沖裁模，燒結(jié)模，拉拔模，擠壓模立體形狀金屬模具：塑料模，模具分型面，沖模落料部分電火花成形加工用電極：微細(xì)復(fù)雜形狀電極，通孔加工用電極，帶斜度的型腔加工用電極微細(xì)加工：化學(xué)纖維噴絲頭，異形窄縫、窄槽，標(biāo)準(zhǔn)缺陷（檢測用）工量具輪廓：成形刀具外形，各種樣板，凸輪及模板試制品及零件加工：直接加工試制品，多品種、小批量零件，特殊材料零件，材料試片第六十六頁，共九十四頁。線切割機在工作第六十七頁，共九十四頁。第六十八頁，共九十四頁。ISO編程實例1

【例】如圖所示零件，按圖中箭頭所示加工軌跡方向，在暫不考慮線徑補償?shù)那闆r下，以絕對坐標(biāo)編程方式進行編程。編程圖例第六十九頁，共九十四頁。

分析（1）根據(jù)裝夾方位建立一坐標(biāo)系。（2）求出各節(jié)點的坐標(biāo)按圖示作輔助線后，即可得知該公切線的法線與X軸的夾角為30，?因此可按式X=X0+Lcos30；Y=Y0+Lsin30

算出公切線的兩端點坐標(biāo)分別為(17.32,10)和(8.66,25)。（3）按加工順序?qū)χ本€和圓弧段分別編程即可。圖中，加工起始點即為穿絲孔所在位置，此點坐標(biāo)為：(?20，40)。整個圖形編程如下(沿逆時針方向加工)：第七十頁，共九十四頁。O0001;G92X?20.0Y40.0; 建立工件坐標(biāo)系G90G01X?20.0Y30.0; 從穿絲孔到工件輪廓的引入線G02X?30.0Y20.0I-10.0J0.0;左上方R10的順圓G03X?30.0Y?20.0I0.0J?20.0;左下方R20的逆圓G01X0.0Y?20.0; 正下方的水平直線G03X17.321Y10.0I0.0J20.0;右下方R20的逆圓G01X8.66Y25.0; 右方公切線G03X0.0Y30.0I?8.66J?5.0; 右上方R10的逆圓G01X?20.0Y30.0; 正上方的水平直線X?20.0Y40.0; 返回穿絲孔的引出線M02; 程序結(jié)束第七十一頁，共九十四頁。第七十二頁，共九十四頁。工藝路線圖樣分析、計算準(zhǔn)備

機床；工作液；電極絲；模坯；編程；電參數(shù)加工檢驗第七十三頁，共九十四頁。2.影響加工效果的主要因素衡量效果的參數(shù)：切割速度；粗糙度；加工精度；電極絲損耗1）切割速度提高效率的途徑（與成形加工類似）：增大脈沖電壓幅值；Ton↑；Toff↓；適當(dāng)增大脈沖電源的功率第七十四頁，共九十四頁。2）表面粗糙度高速機為Ra5~2.5μm，精到1μm低速機為Ra1.25~0.2μm慢走絲線切割樣品第七十五頁，共九十四頁。第七十六頁，共九十四頁。影響因素：導(dǎo)絲輪及其軸承磨損；電極絲移動不平穩(wěn)，有振動；電極絲繞得太松，張力不夠；電參數(shù)選擇不當(dāng)，拉弧現(xiàn)象太多；電極絲損耗、變細(xì)，在導(dǎo)絲輪內(nèi)竄動；進給速度調(diào)節(jié)不當(dāng)，加工不穩(wěn)定第七十七頁，共九十四頁。3）加工精度

尺寸，形狀，位置高速機為0.01~0.02mm；低速機為0.005~0.002mm保證加工精度的措施：保持恒定的放電間隙，力求電源電壓波動??；電極絲垂直于工作臺；提高機床精度；減少電極絲振動第七十八頁，共九十四頁。4）電極絲損耗電極絲種類：Mo絲GB4182—84；MoW絲GB4183—84；線徑0.08~0.18；一般要求切割10000mm2后，直徑Ф減小≤0.01W絲脆；黃銅絲（慢走絲）抗拉強度低，損耗大包芯絲？第七十九頁，共九十四頁。對電極絲的基本要求：a）材質(zhì)均勻，直徑尺寸精度高；b）高熔點，抗電飾，使用壽命長；c）延伸率?。估瓘姸雀撸?；d）不氧化霉變，能長期保存；e）電阻率小，導(dǎo)電性好。第八十頁，共九十四頁。脈沖參數(shù)對加工效果的影響工藝指標(biāo)電參數(shù)加工速度表面粗糙度電極絲損耗參數(shù)選用范圍加工情況空載電壓幅值↑↑↑↑70~90V加工穩(wěn)定性稍↑Ton↑（Toff不變）較大↑較大↑稍↑精＜10μs不穩(wěn)定（厚件尤甚）半精10~20μs較穩(wěn)定粗20~50μs容易穩(wěn)定Toff↓（Ton不變）明顯↑稍↑明顯↑＞100μsToff太短，易使加工不穩(wěn)定脈沖電源輸出級限流電阻阻值保持不變的條件下。第八十一頁，共九十四頁。電極絲移動速度對加工效果的影響速度快，有利于排屑，增大電流，加工厚件；但換向頻繁，有效時間減少快走絲速度7~10m/s慢走絲速度ncm/m第八十二頁，共九十四頁。工件材料及其厚度對加工效果的影響切割淬火鋼、銅、鋁穩(wěn)定性好，可快；切割不銹鋼、磁鋼、硬質(zhì)合金不穩(wěn)定，應(yīng)慢。切割薄件穩(wěn)定性好，切割厚件主要是排屑困難。第八十三頁，共九十四頁。第八十四頁，共九十四頁。（因果圖——可推廣）第八十五頁，共九十四頁。3.工件的裝夾與找正1）工件裝夾方法

特點與應(yīng)用懸臂支承

小件兩端支承

大件橋式支承

大、小件弱磁夾具

裝夾困難或薄壁、易變形件專用夾具

組合夾具2）工件的找正拉表法；劃線法；基面靠定法；第八十六頁，共九十四頁。第八十七頁，共九十四頁。4.切割加工中的注意事項1）復(fù)雜件應(yīng)先試割，后實際切割2）進給速度宜穩(wěn)定，不宜輕易變動3）注意觀察拖板手輪4）不要輕易中途