模具制造工藝技術(shù) 課件 4 模具零件特種加工

各種零件的加工任務(wù)描述

電機轉(zhuǎn)子凹模是沖壓生產(chǎn)電機轉(zhuǎn)子片的重要零件，材料采用GrWMn，硬度要求55～60HRC，凸凹模配合間隙為0.04～0.06mm。因普通加工方法受刀具及加工精度的影響無法進行加工，考慮該零件采用電火花成形的特種加工工藝。試編制該電機轉(zhuǎn)子凹模的加工工藝過程卡。任務(wù)一電機轉(zhuǎn)子凹模型孔電火花加工

1．了解特種加工的特點和應(yīng)用范圍；

2．掌握模具各種特種加工的基本原理；

3．了解電火花加工、電火花線切割加工、超聲波加工等典型模具的特種加工工藝；4.了解模具加工的新技術(shù)、新工藝及國內(nèi)外模具工業(yè)的發(fā)展水平。知識目標

1．能夠進行電火花成形機床的操作；

2．能夠進行線切割加工的數(shù)控程序編制和操作；3.具備編制模具電火花加工、電火花線切割加工和超聲波加工工藝規(guī)程的能力。技能目標素質(zhì)目標

培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、良好的團隊合作、產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)意識。①什么是特種加工？

特種加工是直接利用電能、熱能、光能、化學能、電化學能、聲能等進行加工的工藝方法。②常用的特種加工方法？

在模具生產(chǎn)中常用的有電火花加工、電鑄加工、電解加工、超聲加工和化學加工等。

電火花加工：也稱放電加工（ElectricalDischargeMachining簡稱EDM），它是在加工過程中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時局部、瞬時產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來。按加工方式不同電火花加工又分為電火花成形加工，電火花線切割加工、電火花高速小孔加工，電火花磨削、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工和電火花表面強化與刻字等六種。

一次脈沖放電之后，兩極間的電壓急劇下降到接近于零，間隙中的電介質(zhì)立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。此后，兩極間的電壓再次升高，又在另一處絕緣強度最小的地方重復(fù)上述放電過程。多次脈沖放電的結(jié)果，使整個被加工表面由無數(shù)小的放電凹坑構(gòu)成。

工件和工具電極分別與脈沖電源的兩輸出端相連接，自動進給調(diào)節(jié)裝置能使工件和工具電極保持給定的放電間隙。脈沖電源輸出的電壓加在液體介質(zhì)中的工件和工具電極(以下簡稱電極)上，當電壓升高到液體介質(zhì)的擊穿電壓時，會使液體介質(zhì)在絕緣強度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電。

瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料，形成小的凹坑。1.電火花加工的原理

電火花加工系統(tǒng)電火花成形加工的條件

電火花放電必須具有脈沖性、間歇性；

放電必須在具在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行；

有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬被熔化或氣化。。

必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙（0.01—0.5mm)；一、電火花加工的原理、特點、分類及應(yīng)用一次電火花放電的四個階段1—陽極；2—陽極汽化、熔化區(qū)；3—放電通道熔化的金屬微粒；4—熱膨脹；5—陰極汽化、熔化區(qū)；6—陰極；7—凸起；8—凝固的金屬微粒；9—工作介質(zhì)；10—凹坑一次脈沖放電過程大致可分為以下幾個連續(xù)的階段：一、電火花加工的原理、特點、分類及應(yīng)用2.我國電火花加工常用術(shù)語和符號5）覆蓋效應(yīng)6）放電狀態(tài)

1）工具電極4）正、負極性加工3）電規(guī)準

2）放電間隙一、電火花加工的原理、特點、分類及應(yīng)用放電狀態(tài)（3）電弧放電（穩(wěn)定電弧放電）狀態(tài)。（2）電火花放電（工作脈沖或稱為有效脈沖）狀態(tài)。（4）過渡電弧放電（不穩(wěn)定電弧放電或稱為不穩(wěn)定電火花放電）狀態(tài)。（1）開路（空載脈沖）狀態(tài)。（5）短路（短路脈沖）狀態(tài)。3.電火花加工的主要特點優(yōu)點缺點須制作電極，只能加工導電工件。加工速度慢且加工部分形成殘留變質(zhì)層。由于存在電極損耗，加工精度受限制。放電間隙使加工誤差增大。

適合于機械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等；

可加工特小孔、深孔、窄縫及復(fù)雜形狀的零件；

電極材料不必比工件材料硬；

易于實現(xiàn)加工過程的自動化控制；應(yīng)用：窄縫加工花紋加工電火花穿孔一、電火花加工的原理、特點、分類及應(yīng)用電火花加工在模具制造中的應(yīng)用（1）加工各種模具零件的型孔

（3）加工小孔

（6）其他加工（4）電火花磨削（5）強化金屬表面（2）加工復(fù)雜形狀的型腔一、電火花加工的原理、特點、分類及應(yīng)用4.電火花加工的分類電火花成型加工電火花線切割加工電火花磨削和鏜削按工件與電極相對運動的方式和用途不同電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工電火花高速小孔加工電火花表面強化與刻字

1．熟悉電火花加工設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能作用、技術(shù)參數(shù)；

2．掌握影響電火花加工的主要因素；知識目標

影響電火花加工的主要因素；教學重點

電火花加工設(shè)備結(jié)構(gòu)功能、技術(shù)參數(shù)教學難點任務(wù)二：電火花加工設(shè)備、影響電火花加工工藝指標的因素電火花加工設(shè)備1.電火花加工機床（a）結(jié)構(gòu)組成(b)外觀電火花加工機床1-床身；2-液壓油箱；3-工作液槽；4-主軸頭；5-立柱；6-工作液過濾箱；7-電源箱電火花加工設(shè)備1）主機部分（2）工作臺

（3）主軸頭

（1）床身和立柱

～是電火花機床的一個關(guān)鍵部件，由伺服進給機構(gòu)、導向和防扭機構(gòu)、輔助機構(gòu)三部分組成，用以控制工件與電極之的放電間隙。

用來安裝工件，可縱、橫向移動，工作臺上裝有工作液槽。

是基礎(chǔ)件，可保證電極與工作臺、工件之間的相互位置精度。電火花加工設(shè)備2）工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)

（1）放電結(jié)束后使放電間隙消電離，以便下一個脈沖電壓再次形成電火花放電。為此，要求工作液有一定的絕緣強度。

（2）使電蝕產(chǎn)物較易從放電間隙中懸浮、排泄出去，避免放電間隙嚴重污染，導致電火花放電點不分散而形成有害的電弧放電。作用：電火花加工設(shè)備

（3）降低工件表面瞬時放電產(chǎn)生的局部高溫和冷卻電極，否則工件和電極表面會因局部過熱而產(chǎn)生結(jié)炭、燒傷并形成電弧放電。

（4）工作液還可壓縮電火花放電通道，增加通道中壓縮氣體、等離子體的膨脹及爆炸力，以拋出更多熔化和汽化了的金屬，增加蝕除量。電火花加工設(shè)備沖油、抽油方式

工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)的作用是采用強迫循環(huán)的辦法把清潔工作液由液壓泵加壓，強迫沖入工件與電極之間的放電間隙，將放電間隙中的電蝕產(chǎn)物隨同工作液一起從放電間隙中排出，以達到穩(wěn)定加工的目的。方式：沖油、抽油沖油壓力：0～0.6MPa抽油壓力：0～0.05MPa電火花加工設(shè)備3）電源箱（1）

脈沖電源（2）

自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流。

是保證工件與電極之間的正確放電間隙，并通過伺服機構(gòu)使主軸頭上的電極不斷地、及時地調(diào)節(jié)進給速度，以維持放電間隙，使電火花加工能正常進行。電火花加工設(shè)備2.電火花加工機床附件（1）

平動頭

是電火花機床最重要的主軸頭附件，也是實現(xiàn)單電極型腔電火花加工所必備的工藝裝備。

采用平動頭加工的特點：用一個電極就能由粗到精直接加工出工件（但無法加工出有直角的型腔）。

平動頭包括兩部分：

1）由伺服電動機驅(qū)動的偏心機構(gòu)；

2）是平動軌跡保持機構(gòu)。電火花加工設(shè)備2.電火花加工機床附件（2）

電極夾具十字鉸鏈式電極夾具球面鉸鏈式電極夾具按電極固定板基準面校正電火花加工設(shè)備3.電火花加工機床的主要技術(shù)參數(shù)兩例電火花加工機床的主要技術(shù)參數(shù)影響電火花加工工藝指標的因素1.影響加工速度的主要因素1）電參數(shù)的影響(1)(2)(3)峰值電流的影響脈沖間隔的影響脈沖寬度的影響電火花加工的主要工藝指標：

加工速度、電極損耗、加工精度、加工質(zhì)量的機械性能影響電火花加工工藝指標的因素2）非電參數(shù)的影響（1）加工面積的影響（2）排屑條件的影響。（3）加工極性和電極材料的影響。（4)工件材料的影響。（5)工作液的影響。1.影響加工速度的主要因素影響電火花加工工藝指標的因素2.影響電極損耗的主要因素衡量電極耐損耗的指標:1）電參數(shù)的影響

脈沖寬度的影響。

脈沖間隔的影響。

峰值電流的影響。影響電火花加工工藝指標的因素2）非電參數(shù)的影響電極的形狀和尺寸的影響沖油或抽油的影響加工極性的影響電極材料的影響加工面積的影響(1)(2)(3)(4)(5)2.影響電極損耗的主要因素影響電火花加工工藝指標的因素3.影響加工精度的主要因素4)3)2)1)機床熱變形的影響電極形狀的影響加工斜度的影響放電間隙的影響影響電火花加工工藝指標的因素4.影響加工質(zhì)量的主要因素1）2）3）表面粗糙度的影響4）表面變化層的影響顯微裂紋的影響表面變化層力學性能的影響

電火花穿孔加工工藝

1．熟悉電火花穿孔加工方法與相關(guān)工藝；

2．掌握影響電火花穿孔加工電極設(shè)計；知識目標

電火花穿孔加工電極的設(shè)計；教學重點

電火花穿孔加工方法、電火花穿孔加工裝、校電極和工件

教學難點

電火花穿孔加工工藝

用電火花加工方法加工通孔稱為電火花穿孔加工。它在模具制造中主要用于切削加工方法難于加工的凹模型孔，能獲得平直刃口且耐磨、所需的落料斜度、凸、凹模間均勻的配合間隙，可以相應(yīng)地提高沖件質(zhì)量和模具的使用壽命。電火花穿孔加工工藝過程

分析零件圖

擬定工藝路線選配工作液

模坯準備設(shè)計電極機械加工基準、螺釘孔、銷釘孔等

制造電極

淬火回火

磨削基準面

退磁

電火花加工裝、校電極和工件選擇電參數(shù)四、電火花穿孔加工1.電火花穿孔加工方法直接配合法間接配合法階梯電極法二次電極法1）2）4）3）

～是利用電火花放電腐蝕金屬的原理，通過電極相對于工件做進給運動，而把電極的側(cè)面形狀和尺寸反拷貝在工件上，加工所需通孔。四、電火花穿孔加工直接配合法1.電火花穿孔加工方法

特點：能加工型孔復(fù)雜的整體式凹模，可直接利用其加工斜度加工凹模的斜度，加工的沖裁模間隙均勻，刃口平直耐磨，壽命長，但對小的棱邊及尖角處的加工比較困難。

優(yōu)點：可以獲得均勻的凸、凹模配合間隙，且能節(jié)省制造電極的費用和時間。

缺點：加工速度低，易形成不穩(wěn)定的二次放電。

電火花穿孔加工工藝一次電極為凸型的二次加工法1—一次電極；2—凹模；3—二次電極；4—凸模1.電火花穿孔加工方法3電火花穿孔加工工藝階梯電極法1.電火花穿孔加工方法無預(yù)孔或加工余量較大時加工小間隙、無間隙的冷沖模具時

2、電火花加工過程和電規(guī)準1）電火花加工過程

～和普通機械加工同理，電火花穿孔加工也能進行粗、精加工，但實現(xiàn)粗、精加工的方式不同。粗加工時，用電極的前端部分，選用大的脈沖峰值電流和脈沖寬度ti，減小脈沖間隔t0，既可以提高生產(chǎn)率，又可以減少電極損耗。當孔穿通后，電極繼續(xù)往下穿，用新的表面對型孔進行精加工。此時選用小的脈沖峰值電流和脈沖寬度ti，增大脈沖間隔t0和頻率，得到合格的刃口尺寸和表面粗糙度。

注意：在進行規(guī)準轉(zhuǎn)換時，由于間隙逐漸減小，應(yīng)注意電蝕物的排除條件，應(yīng)適當加大介質(zhì)液的壓力和流動速度。2）電規(guī)準的選擇與轉(zhuǎn)換

電規(guī)準是電火花加工中所選用的一組電脈沖參數(shù)。電規(guī)準應(yīng)根據(jù)工件的加工要求、電極和工件材料、加工的工藝指標等因素來選擇。通常要用幾個規(guī)準才能完成凹模型孔或型腔模型腔加工的全過程。電規(guī)準分為粗、中、精三種，每一種又可分幾檔。粗規(guī)準

粗規(guī)準主要用于粗加工。一般采用較大的電流峰值，較長的脈沖寬度（ti=50～500us）。中規(guī)準中規(guī)準是粗、精加工間過渡性的電規(guī)準，中等大小的電流峰值和脈沖寬度（10～100us）。精規(guī)準

精規(guī)準用來進行精加工，采用小的電流峰值、高頻率和短的脈沖寬度（2～6us）。對于脈沖間隔t0，粗加工時取脈寬的1/5～1/10，精加工時取脈寬的2～5倍，脈沖間隔大，生產(chǎn)率低，但過小則加工不穩(wěn)定易拉弧。電火花穿孔加工工藝3.電火花穿孔加工用電極設(shè)計1)電極材料的選擇常用電極材料的性能電火花穿孔加工工藝2）電極結(jié)構(gòu)形式（2）組合式電極（1）整體式電極（3）鑲拼式電極電火花穿孔加工工藝3）電極尺寸的確定(4)電極技術(shù)要求的確定電極的幾何形狀要和模具型孔或型腔的幾何形狀完全相同，其尺寸大小根據(jù)模具型孔或型腔的尺寸及公差，放電間隙的大小，凸、凹模配合間隙來決定。電極的尺寸精度等級比凹模高一級，一般不低于IT7級。電極的表面粗糙度應(yīng)在Ra1.25～0.63um以上，表面光潔。電極各表面的平行度誤差：100mm／0.01mm；當凹模有圓角要求時，電極上相應(yīng)部位的內(nèi)外半徑應(yīng)盡量?。划敓o圓角要求時，電極應(yīng)盡量設(shè)小圓角。電火花穿孔加工工藝3）電極尺寸的確定電極截面尺寸的確定（1）當按凹模型孔尺寸及公差確定電極的橫截面尺寸時：電極的輪廓應(yīng)比型孔均勻地縮小一個放電間隙值。如右圖所示：a＝A－2δb＝B+2δc＝C、r1=R1+δ、r2=R2—δ

當電極輪廓為凹下時，取“+”；當電極輪廓為凸起時，取“—”電火花穿孔加工工藝3）電極尺寸的確定電極截面尺寸的確定（2）當按凸模尺寸和公差確定電極的橫截面尺寸時：隨凸模、凹模配合間隙Z(雙面)的不同,分為三種情況：

a）配合間隙等于放電間隙（δ配=δ電）時，電極與凸模截面基本尺寸完全相同。

c）配合間隙小于放電間隙（δ配<δ電）時，電極輪廓應(yīng)比凸模輪廓均勻地縮小一個值：δ電－δ配。

b）配合間隙大于放電間隙(δ配>δ電)時，電極輪廓應(yīng)比凸模輪廓均勻地放大一個δ配－δ電值。電火花穿孔加工工藝3）電極尺寸的確定電極長度尺寸的確定

電極的長度取決于凹模結(jié)構(gòu)形式、型孔的復(fù)雜程度、加工深度、電極材料、電極使用次數(shù)、裝夾形式及電極制造工藝等因素。L＝KH+h1+h2+(0.4－0.8)(n一1)KH說明：

①K值的選取：黃銅為3～3.5；石墨為3～3.5；鑄鐵為3～3.5；鋼為3～3.5。當電極材料損耗小、型孔簡單、電極輪廓無尖角時，K取小值；反之取大值。

②當加工硬質(zhì)合金時，由于電極損耗較大，電極長度應(yīng)適當加長些，但其總長度不宜過長，否則制造困難。電火花穿孔加工工藝3）電極尺寸的確定階梯電極尺寸的確定階梯部分的截面尺寸可由下式計算：階梯部分的長度可由下式計算：

是電極系數(shù)，當材料為鑄鐵和純銅時，為1.1～1.5；當電極材料為鋼和黃銅時，為1.2～1.6；對于形狀簡單的電極，值可取得小些，當加工硬質(zhì)合金模具時，可取大些；h為型孔厚度。電火花穿孔加工工藝3.工件的準備1)

工件的預(yù)

加工2)

熱處理3)磨光、除銹、

退磁電火花穿孔加工工藝4.電規(guī)準的選擇與轉(zhuǎn)換1）粗規(guī)準2）中規(guī)準3）精規(guī)準

主要用于粗加工，脈寬為20～60us，表面粗糙度Ra≥6.3um，加工速度為50～100mm3/min,電極損耗低于10%。

是過渡規(guī)準，脈寬為6～20us，表面粗糙度Ra6.3～3.2um，用以減小精加工余量，促進加工穩(wěn)定和提高加工速度。

主要用于精加工，脈寬為2～6us，表面粗糙度Ra1.6～0.8um，加工速度為7～10mm3/min。

電火花型腔加工工藝

1．熟悉電火花型腔加工方法與相關(guān)工藝；

2．掌握影響電火花型腔加工電極設(shè)計。知識目標

電火花型腔加工電極的設(shè)計教學重點

電火花型腔加工方法；電火花型腔加工電極和工件的裝校。

教學難點五、電火花型腔加工1.電火花型腔加工方法

1）單電極直接成型法

型腔加工多屬盲孔加工，在工藝條件上存在諸多不良因素；與機械加工相比，電火花加工的型腔具有加工質(zhì)量好、表面粗糙度小，減少了切削加工和手工工作量，縮短模具生產(chǎn)周期。

～是指用一個電極加工出所需型腔。它可以直接加工形狀簡單、精度要求不高的型腔。

為了提高加工效率，型腔在電火花型腔加工前應(yīng)先采取機械切削加工方法進行預(yù)加工，留出加工余量，待型腔淬火后用一個電極進行精加工。所留余量應(yīng)均勻，電極側(cè)面單邊0.1～0.5mm，底面余量0.2～0.7mm。對于多臺階復(fù)雜型腔的加工余量需適當減小。五、電火花型腔加工1.電火花型腔加工方法2）單電極平動法加工（應(yīng)用最廣泛）

用一個電極完成型腔的粗規(guī)準、中規(guī)準、精規(guī)準加工。優(yōu)點：只需一個電極，一次裝夾、定位，便可達到±0.05mm的加工精度，方便電蝕產(chǎn)物排出，加工過程穩(wěn)定。缺點：難以獲得高精度的型腔，特別是難以加工出清棱、清角的型腔。思政元素：綱舉目張五、電火花型腔加工幾種典型的搖動加工實例R1—起始半徑；R2—終止半徑；R—球面半徑1.電火花型腔加工方法2）單電極搖動法加工（利用數(shù)控電火花型腔加工機床工作臺按一定軌跡做微量移動來修光側(cè)面）五、電火花型腔加工3.多電極更換法1—粗加工后的型腔；2—精加工前的型腔；3—精加工后的型腔；4—模塊1.電火花型腔加工方法

采用多個電極依次更換加工同一個型腔。注意：每個電極加工時必須把上一規(guī)準的放電痕跡去掉。一般用兩個電極進行粗、精加工就可以滿足要求，但型腔要求很高時，可采用三個電極進行加工，但要求電極的一致性好、制造精度高；換電極時要求定位、裝夾精度高。一般只適用于加工精度高、表面粗糙度小、棱角清晰的型腔。五、電火花型腔加工4.分解電極法1.電火花型腔加工方法

把電極分解為主型腔電極和副型腔電極分別制造、分別使用。

適用于尖角窄縫、沉孔、深槽多的復(fù)雜型腔的模具加工。

優(yōu)點：可根據(jù)主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的電規(guī)準，有利于提高加工速度和改善加工表面質(zhì)量，簡化電極制造，便于電極維護。

缺點：更換電極時主、副型腔電極之間要求有精確的定位。五、電火花型腔加工5.創(chuàng)成加工法1.電火花型腔加工方法

用簡單形狀的圓柱形電極對工件進行加工時，電極按數(shù)控程序給出的軌跡移動，對工件進行類銑削加工。

特點：省略了復(fù)雜的電極加工，縮短模具制造周期，加工時放電面積小，因而加工穩(wěn)定性好五、電火花型腔加工2.電火花型腔加工用電極設(shè)計1）電極材料的選擇

根據(jù)電火花型腔加工的特點，電極材料應(yīng)具有耐電蝕性能好、電極損耗小、加工速度快的特點。常用的電極材料為紫銅和石墨。紫銅電極常用于形狀復(fù)雜、輪廓清晰、精度要求高的型腔加工。而石墨電極則適用于大、中型模具的型腔加工。銅鎢合金和銀鎢合金是較理想的電極材料，但其成型性能差，價格高，只有在特殊情況下才會使用。五、電火花型腔加工紫銅電極和石墨電極加工工藝比較2.電火花型腔加工用電極設(shè)計1）電極材料的選擇五、電火花型腔加工2）電極結(jié)構(gòu)的選擇整體式電極（1）（2）組合式電極（3）鑲拼式電極2.電火花型腔加工用電極設(shè)計五、電火花型腔加工3）電極尺寸的確定（1）電極水平方向尺寸的確定2.電火花型腔加工用電極設(shè)計

②當使用單電極平動法加工時，還要考慮平動頭側(cè)面修光時單邊縮放量的影響，

①當使用多電極更換法和分解電極法加工型腔時，電極水平方向尺寸的確定方法與穿孔橫截面尺寸的確定方法相同。

為精加工最后一檔規(guī)準的單邊放電間隙，一般指Ra＜0.8um的

值，通常為0.02～0.03mm；

為精加工時的平動量（mm），一般為0.5～0.6mm，為精加工時電極的側(cè)面損耗（mm），一般不超過0.1mm。五、電火花型腔加工3）電極尺寸的確定2.電火花型腔加工用電極設(shè)計（2）電極垂直方向尺寸的確定五、電火花型腔加工4）排氣孔和沖油孔的設(shè)計設(shè)沖油孔和排氣孔的電極

用單電極平動法加工時，沖油孔和排氣孔的直徑約為平動量的1～2倍，一般為1～2mm，孔開得過大，容易在加工后形成凸起物，不易清除。

為了便于排屑、排氣和便于鉆孔加工，通常把沖油孔和排氣孔的上端孔徑增大到5～8mm，孔距設(shè)為20～40mm，以不存在蝕除物堆集為宜。2.電火花型腔加工用電極設(shè)計五、電火花型腔加工3.工件的準備

電火花型腔加工的工件準備主要考慮工件的預(yù)加工和熱處理工序的安排。工件預(yù)加工后則可進行熱處理淬火，這樣可避免熱處理變形對電火花型腔加工后的影響。但電火花型腔加工去掉了一層淬火層，影響熱處理質(zhì)量，并使鉗工拋光困難。因此，有些型腔模，如壓鑄模、塑料模、鍛模等的電火花型腔加工應(yīng)安排在熱處理前進行，便于在熱處理后進行鉗工拋光，使淬火時的淬透性增強，但無法消除熱處理變形。生產(chǎn)中要根據(jù)型腔模具的要求、工件材料熱處理的變形情況等具體條件，合理地安排熱處理工序。五、電火花型腔加工4.電規(guī)準的選擇、轉(zhuǎn)換和平動量的分配1)電規(guī)準的選擇（1）粗規(guī)準（3）精規(guī)準（2）中規(guī)準ti＞400us

用石墨電極加工鋼時，最高電流密度為3～5A/cm2,用紫銅電極加工鋼時，最高電流密度可稍大些。ti在20～400us，峰值電流為10～25A，加工小孔窄縫等型腔時，可直接用中規(guī)準加工成型。

ti在2～20us，峰值電流小于10A，精加工時電極的相對損耗為10%～25%，因電極的絕對損耗不大，不會對加工精度造成很大的影響。脈沖放電間隙為0.01～0.02mm,使用大于2us的脈沖間隔。五、電火花型腔加工2）電規(guī)準的轉(zhuǎn)換和平動量的分配4.電規(guī)準的選擇、轉(zhuǎn)換和平動量的分配平動量=粗加工放電間隙+中精加工時電極損耗－精加工時放電間隙

粗規(guī)準加工時，一般選能達到粗加工要求的粗規(guī)準中的某一擋；中規(guī)準加工時，選2～4擋；精規(guī)準加工時，選2～4擋。電規(guī)準的轉(zhuǎn)換原則是每擋電規(guī)準加工的凹坑底部與上一擋電規(guī)準加工的凹坑底部一樣平，即加工表面剛好達到應(yīng)達到的表面粗糙度時就應(yīng)及時轉(zhuǎn)換電規(guī)準。六、電極制造1.石墨電極加工3.銅鎢合金、銀鎢合金電極加工

2.銅電極加工

電極制造主要是根據(jù)選用的電極材料、電極與型腔的精度以及電極數(shù)量來選擇電極制造方法。目前常用的方法有：普通機械加工、數(shù)控加工、電火花線切割加工、塑性加工（擠壓加工）、電鑄及其他加工方法。

切削加工和成型磨削，加工前先在煤油中浸泡若干天；結(jié)構(gòu)上，應(yīng)使壓制時的施壓方向與機械加工時的進給方向垂直。

因材質(zhì)軟，加工時易變形，表面粗糙度差，切削時以肥皂水作為工作液，進刀量盡可能小，磨削時砂輪的粒度要粗些，加冷卻液，采用低轉(zhuǎn)速磨削，低進給量。

采用高溫燒結(jié)而成，制造時選用硬質(zhì)合金刀具進行切削加工；磨削時砂輪的粒度不宜太細，應(yīng)選用白剛玉砂輪。六、電極制造常用電極的機械加工工藝

1．了解特種加工的特點和應(yīng)用范圍；

2．掌握模具各種特種加工的基本原理；

3．了解電火花加工、電火花線切割加工、超聲波加工等典型模具的特種加工工藝；4.了解模具加工的新技術(shù)、新工藝及國內(nèi)外模具工業(yè)的發(fā)展水平。知識目標任務(wù)二電機轉(zhuǎn)子沖片凹模的線切割加工工藝

1．能夠進行電火花成形機床的操作；

2．能夠進行線切割加工的數(shù)控程序編制和操作；3.具備編制模具電火花加工、電火花線切割加工和超聲波加工工藝規(guī)程的能力。技能目標素質(zhì)目標

培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、良好的團隊合作、產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)意識。各種零件的加工一、電火花線切割加工的原理、特點、分類及應(yīng)用1.電火花線切割加工的原理

電火花線切割加工是在電火花成形加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是用線狀電極（鉬絲或銅絲）通過火花放電對工件進行切割。

電火花線切割加工機床根據(jù)電極絲運行速度不同分為快走絲和慢走絲兩種機床。1—絕緣板2—工件3—脈沖電源4—電極絲5—導向輪6—支架7—卷絲筒一、電火花線切割加工的原理、特點、分類及應(yīng)用機床類型：機床主體：包括床身、坐標工作臺、走絲機構(gòu)、錐度切割裝置等；脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流；

控制系統(tǒng)：控制機床運動；工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。

這類機床的電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低于0.2m／s，這是國外生產(chǎn)和使用的主要機種。

這類機床的電極絲作高速往復(fù)運動，一般走絲速度為8～10m／s，這是我國生產(chǎn)和使用的主要機種和獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式。一、電火花線切割加工的原理、特點、分類及應(yīng)用電火花線切割加工具備的條件合適的電規(guī)準。一定絕緣性能的工作液。滿足要求的運動，即電極絲做走絲運動，工作臺做進給運動。(1)(2)(3)一、電火花線切割加工的原理、特點、分類及應(yīng)用2.電火花線切割加工的特點優(yōu)點

以金屬線為工具電極，節(jié)約了電極設(shè)計和制造費用和時間，能方便地加工形狀復(fù)雜的外形和通孔，能進行套料加工。沖模加工的凸凹模間隙可以任意調(diào)節(jié)

適合于機械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等。缺點不能加工盲孔。被加工材料必須導電。

線切割廣泛用于加工硬質(zhì)合金、淬火鋼模具零件、樣板、各種形狀復(fù)雜的細小零件、窄縫等。如形狀復(fù)雜、帶有尖角窄縫的小型凹模的型孔可采用整體結(jié)構(gòu)在淬火后加工，既能保證模具精度，也可簡化模具設(shè)計和制造。此外，電火花線切割還可加工除盲孔以外的其它難加工的金屬零件。一、電火花線切割加工的原理、特點、分類及應(yīng)用2.電火花線切割加工的特點各種零件的加工棱錐體形件多孔窄縫加工冷沖凸模的加工一、電火花線切割加工的原理、特點、分類及應(yīng)用3.電火花線切割加工的分類1）根據(jù)工作臺縱橫向運動的控制方式分

數(shù)字程序控制加工光電跟蹤加工（2）（3）

靠模仿型加工（1）一、電火花線切割加工的原理、特點、分類及應(yīng)用4.電火花線切割加工的應(yīng)用

電火花線切割可以加工硬質(zhì)合金、高熔點和已經(jīng)淬硬后的模具零件，能夠很方便地加工出冷沖模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，因此，電火花線切割加工在冷沖模的制造中占有很重要的地位。此外，它還可以加工塑料模的模套、固定板及拼塊，以及粉末冶金模、硬質(zhì)合金模、拉深模、擠壓模等各種結(jié)構(gòu)類型模具中的部分零件，也可對模具零件中的微型孔槽、窄縫、任意曲線等進行微細加工。各種零件的加工冷沖凸模的加工多孔窄縫加工棱錐體形件二、影響電火花線切割加工的主要工藝指標和因素1.影響電火花線切割加工的主要工藝指標1）切割速度4加工精度2）表面粗糙度3電極絲損耗量

即單位時間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過的面積總和，快走絲線為40～80mm2／min，它與加工電流有關(guān)。

快走絲線切割加工：Ra5～2.5μm，最佳可達到Ra1μm；慢走絲線切割加工一般為Ra1.25μm，最佳可達到Ra0.2μm。對于高速走絲機床，電極絲的損耗量用電極絲切割10000mm2后其直徑的減少量表示。鉬絲減少量一般不應(yīng)大于0.01mm。

快走絲線切割精度可達一般為0.01～0.02mm；慢走絲線切割精度可達0.002～0.005mm左右。二、影響電火花線切割加工的主要工藝指標和因素2.影響電火花線切割加工的主要工藝因素1）脈沖寬度2）脈沖間隔3）脈沖峰值電壓4）脈沖峰值電流5）脈沖放電波形6）極性7）工作臺進給速度8）電極絲材料的種類、名稱和規(guī)格9）工件厚度及材質(zhì)10）工作液三、電火花數(shù)控線切割機床的型號及主要技術(shù)參數(shù)1.電火花數(shù)控線切割機床的型號電火花數(shù)控線切割機床的型號的含義如下三、電火花數(shù)控線切割機床的型號及主要技術(shù)參數(shù)2.電火花數(shù)控線切割機床的主要技術(shù)參數(shù)電火花線切割機床參數(shù)標準（GB/T7925—2005）四、電火花數(shù)控線切割程序編制1.電火花數(shù)控線切割機床控制系統(tǒng)（2）加工控制功能（1）軌跡控制功能

～是指電火花數(shù)控線切割機床控制系統(tǒng)根據(jù)指令要求反復(fù)做插補運算，不斷地生成縱橫向工作臺的運動指令，精確地控制工件相對于電極絲的運動軌跡，獲得工件的形狀和尺寸。

～主要包括對伺服進給速度、電源裝置、走絲機構(gòu)、工作液系統(tǒng)以及其他的機床操作等的控制。四、電火花數(shù)控線切割程序編制電火花數(shù)控線切割機床控制系統(tǒng)的工作流程1.電火花數(shù)控線切割機床控制系統(tǒng)四、電火花數(shù)控線切割程序編制2.電火花數(shù)控線切割機床的編程

電火花數(shù)控線切割機床控制系統(tǒng)是按照人的指令，即程序去控制機床加工的。因此，必須事先把要切割的圖形用機器所能接收的語言編排好指令。這項工作稱為電火花數(shù)控線切割機床的編程，簡稱為編程。1）3B格式編程2）4B格式編程3）ISO編程四、電火花數(shù)控線切割程序編制2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（3B格式編程）（1）計算坐標系

～是針對工件整個幾何圖形建立的坐標系，通常選工件的對稱軸作為計算坐標軸，確定工件幾何圖形上的拐點、直線或圓弧的起點與終點、圓弧與圓弧或直線與圓弧的切點，圓弧中心等在計算坐標系中的坐標值。（2）切割坐標系

～是針對單個的直線或圓弧建立的坐標系；對于直線是將切割坐標系的坐標原點取在切割起點上，圓弧是將切割坐標系的坐標原點取在圓弧的圓心上，切割坐標軸的方向通常與計算坐標軸的方向平行。四、電火花數(shù)控線切割程序編制2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（3B格式編程）電火花數(shù)控線切割加工是基于逐點比較法的原理四、電火花數(shù)控線切割程序編制2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（3B格式編程）電火花數(shù)控線切割加工是基于逐點比較法的原理1）3B格式編程1）3B格式編程1）3B格式編程1）3B格式編程編程舉例：1）3B格式編程編程舉例：電火花線切割加工編程（1）間隙補償?shù)姆较蚣捌溆嬎?/p>

電火花切割加工時，控制臺所控制的是電極絲中心移動的軌跡。

間隙補償量的正負如右圖所示：

當加工沖孔模具時，凸模的間隙補償量f凸=r絲+δ電，凹模間隙補償量f凹=r絲+δ電-δ配；

當加工落料模具時，凹模的間隙補償量f凹=r絲+δ電，凸模間隙補償量f凸=r絲+δ電-δ配；（1）間隙補償?shù)姆较蚣捌溆嬎闩e例（1）間隙補償?shù)姆较蚣捌溆嬎闩e例（1）間隙補償?shù)姆较蚣捌溆嬎闩e例四、電火花數(shù)控線切割程序編制2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（4B格式編程）4B格式編程比3B格式編程多了一個圓弧半徑R和圖形曲線形狀符號D或DD,b編程格式為BXBYBJBRG（x或y）D（DD）Z，4B格式編程完全按照工件圖的基本尺寸編制而成的。四、電火花數(shù)控線切割程序編制2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（4B格式編程）2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（4B格式編程）2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（4B格式編程）2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（4B格式編程）2.電火花數(shù)控線切割機床的編程（4B格式編程）編程舉例：編程舉例：五、電火花數(shù)控線切割加工工藝1.電火花數(shù)控線切割加工的工藝步驟（1）對圖樣進行分析和審核（2）編程（3）電火花數(shù)控線切割加工準備（4）電火花數(shù)控線切割加工（5）檢驗五、電火花數(shù)控線切割加工工藝2.零件圖的工藝分析1）對凹角或尖角處尺寸進行分析2）對表面粗糙度和加工精度進行分析五、電火花數(shù)控線切割加工工藝3.電火花數(shù)控線切割加工的工藝準備1）電極絲的選擇

常用電極絲材料的特點及應(yīng)用范圍五、電火花數(shù)控線切割加工工藝2）工作液選擇及壓力、流量控制

工作液通過泵、流量控制閥、壓力控制閥、噴嘴供給系統(tǒng)工作，一定要控制好其壓力和流量的大小。工作液的壓力或流量大，冷卻排屑的條件好，有利于提高切割速度和加工表面的垂直度。但是在精加工時，要減小工作液的壓力和流量，以減少電極絲的振動。五、電火花數(shù)控線切割加工工藝3）脈沖電源參數(shù)的選擇

（2）峰值電流一般取15~30A。.（1）脈沖電壓一般取60~100V，電壓升高可提高工件的切割速度；但表面粗糙度變大，電壓降低，又會影響工件的切割速度，使加工不穩(wěn)定。（3）脈沖寬度的大小對工件表面粗糙度及切割速度影響較大。五、電火花數(shù)控線切割加工工藝4）坯料的準備

（1）工件的預(yù)加工（2）加工基準的確定（3）穿絲孔的確定五、電火花數(shù)控線切割加工工藝5）電火花數(shù)控線切割路線的確定

切割起點與切割路線的安排五、電火花數(shù)控線切割加工工藝懸臂支承裝夾兩端支承裝夾6）工件的裝夾

五、電火花數(shù)控線切割加工工藝板式支承裝夾橋式支承裝夾復(fù)式支承裝夾6）工件的裝夾

五、電火花數(shù)控線切割加工工藝7）工件的找正

（1）百分表找正法

（2）劃線找正法五、電火花數(shù)控線切割加工工藝8）確定電極絲坐標位置

（4）自動找中心法（3）電阻法（2）電火花法（1）目測法五、電火花數(shù)控線切割加工工藝9）電極絲的上絲和緊絲

電極絲的上絲和緊絲是電火花數(shù)控線切割操作的一個重要環(huán)節(jié)，它的好壞直接影響到工件的質(zhì)量和切割速度。電極絲張力與切割速度的關(guān)系電極絲因上絲過松而彎曲五、電火花數(shù)控線切割加工工藝正確的上絲和緊絲過程（1）將儲絲筒的限位開關(guān)撞塊移到最外端，并將儲絲筒停在起始位置，這時使得繞絲起點與寶石定位器、導輪在一條直線上。（2）將電極絲盤固定在張緊電動機上，用鉤針將電極絲從絲架上、下小孔內(nèi)穿出，再從絲架下面拉回，將電極絲端頭用螺釘固定在儲絲筒上，然后再用鉤針將電極絲放在寶石定位器的窄縫之間和上、下導輪的V形槽內(nèi)。五、電火花數(shù)控線切割加工工藝（3）取下儲絲筒心軸上的電刷接頭，并在軸上裝上手搖手柄。（5）將儲絲筒反向繞回十幾圈，調(diào)節(jié)好左側(cè)撞塊的位置，并根據(jù)電極絲纏繞量估計確定右側(cè)撞塊的位置，然后啟動上絲電動機。（4）接通張緊電動機電源，將調(diào)壓器調(diào)到100~200V。五、電火花數(shù)控線切割加工工藝電火花數(shù)控線切割機床主要部件位置示意圖1—上絲電動機；2—儲絲筒行程調(diào)整塊；3—儲絲筒搖把結(jié)合部；4—緊絲滑塊；5—下噴嘴工作液旋鈕；6—上噴嘴工作液旋鈕；7—

Z軸鎖緊手柄；8—

Z軸升降手輪；9—上導輪及上噴嘴；10—下導輪及下噴嘴五、電火花數(shù)控線切割加工工藝10）速度參數(shù)的選擇

速度參數(shù)包括工作臺縱橫向進給速度及電極絲的走絲速度。工作臺縱橫進給速度太快，容易產(chǎn)生短路和斷絲；工作臺縱橫進給速度太慢，加工表面的腰鼓量就會增大，但表面粗糙度較小。正式加工時，一般將試切時工作臺的縱橫向進給速度減小10%~20%，以防止短路和斷絲。一、超聲波加工技術(shù)1.超聲波加工的原理及其特點1）超聲波加工的原理

超聲波的加工原理1—工具；2—工件；3—磨料懸浮液；4、5—變幅桿；6—換能器；7—超聲發(fā)生器一、超聲波加工技術(shù)2）超聲波加工的特點

（1）超聲波加工適用于加工各種脆硬材料，特別是不導電的非金屬材料（如陶瓷、玻璃、寶石、金剛石等），擴大了模具材料的選用范圍。（2）工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀，不需要工具相對于工件做復(fù)雜的運動，因此，機床結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。一、超聲波加工技術(shù)（3）由于去除加工材料是靠極細小磨粒的瞬時局部撞擊作用，因而工件表面的宏觀作用力很小，不會引起變形和燒傷，表面粗糙度較好（Ra

1～0.1μm），加工精度可達0.01

～

0.02mm，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛性的工件。一、超聲波加工技術(shù)2.影響超聲波加工速度和加工質(zhì)量的因素1）影響超聲波加工速度的因素

（1）工具的振幅與頻率。（2）（3）（4）（5）工具相對于工件的進給壓力。磨料粒度。工件材料。磨料懸浮液的濃度。一、超聲波加工技術(shù)2）影響超聲波加工質(zhì)量的因素

(1)工具制造精度(2)??加工深度磨料粒度一、超聲波加工技術(shù)3.超聲波加工的工具設(shè)計（2）（3）（1）

當工具橫截面積比變幅桿輸出端橫截面積小很多，工具連接的變幅桿受超聲波系統(tǒng)共振頻率的影響不大時，可取工具長度L<λ/4(λ為工作頻率下工具中的超聲波的波長)。

當工具橫截面積與變幅桿輸出端橫截面積相差不大時，工具長度仍取L<λ/4。

對于深孔加工，可取工具長度L=λ／2。二、化學與電化學加工技術(shù)1.化學腐蝕加工1）化學腐蝕加工的原理

化學腐蝕加工的原理1—工件；2—化學溶液；3—化學腐蝕；4—耐腐蝕性涂層；5—溶液箱；6—工作臺二、化學與電化學加工技術(shù)2）化學腐蝕加工的特點

（1）化學腐蝕加工可加工任何金屬材料，不受其硬度和強度的限制。

（2）化學腐蝕加工的過程中不會產(chǎn)生應(yīng)力、裂紋、毛刺等缺陷，其表面粗糙度可達Ra2.5～1.25μm。

（3）化學腐蝕加工的加工精度不高，不能加工深而細小的窄槽、型孔和尖角等。二、化學與電化學加工技術(shù)

（4）化學腐蝕加工適宜大面積加工，可同時加工多個工件。

（5）化學腐蝕加工的腐蝕液及蒸氣對人體和設(shè)備有危害，需要有適當?shù)谋Ｗo措施。二、化學與電化學加工技術(shù)2.照相化學腐蝕加工1）照相化學腐蝕加工的原理及其特點

照相化學腐蝕是將所需的文字、圖像拍攝到底片上，然后經(jīng)過光化學反應(yīng)，把文字、圖像轉(zhuǎn)移（復(fù)制）到涂有感光膠的金屬表面，再經(jīng)過堅膜固化處理，使感光膠具有一定的抗腐蝕能力，最后經(jīng)過化學腐蝕，即可獲得所需文字、圖形的模具或金屬表面的一種加工方法。二、化學與電化學加工技術(shù)

（1）采用照相化學腐蝕加工后，圖文精度高、仿真性強、腐蝕深度均勻。

（2）照相化學腐蝕加工可以在淬火或拋光后進行。

（3）照相化學腐蝕加工可以在復(fù)雜曲面上加工圖文。

（4）照相化學腐蝕加工的可靠性好，一般用作最后一道工序的加工。特點：二、化學與電化學加工技術(shù)2）照相化學腐蝕加工的工藝過程

照相化學腐蝕工藝過程流程圖二、化學與電化學加工技術(shù)3.電鑄加工1）電鑄加工的原理

電鑄加工的原理1—電鑄槽；2—陽極；3—直流電源；4—電鑄層；5—母模（陰極）；6—攪拌器；7—電鑄液；8—過濾器；9—泵；10—加熱器二、化學與電化學加工技術(shù)2）電鑄加工的特點

（1）電鑄加工可以復(fù)制出機械加工不可能加工的細微形狀以及難加工的型腔，其細微程度及尺寸精度可達微米級，電鑄后的型面一般不需進行修正加工。

（2）電鑄加工的母模材料不一定是金屬，可采用其他材料或制品本身，經(jīng)導電化處理后直接作為母模。

（3）電鑄加工可以用一個標準的母模制造出很多形狀一致的型腔或電火花成型加工用的電極。二、化學與電化學加工技術(shù)

（4）由于電鑄加工中電鑄鎳具有一定的抗拉強度和硬度，因而電鑄件鑄成之后不需要進行熱處理。

（5）電鑄加工不需特殊設(shè)備、操作簡單。

（6）電鑄加工的速度慢，生產(chǎn)周期長（需幾十小時甚至幾百小時），尖角和凹槽部分電鑄層不均勻，且存在一定的內(nèi)應(yīng)力，不能承受沖擊負荷。因此，電鑄加工難以在大、中型模具制造中推廣。二、化學與電化學加工技術(shù)3）電鑄加工的工藝過程

（4）襯背（5）脫模（3）電鑄成型（2）電鑄前處理（1）在分析產(chǎn)品圖樣的基礎(chǔ)上設(shè)計、制造母模二、化學與電化學加工技術(shù)非金屬母模防水處理方法二、化學與電化學加工技術(shù)脫模方法二、化學與電化學加工技術(shù)4.電解加工1）電解加工的原理

電解加工示意圖1—直流電源；2—工具；3—工件；4—電解液泵；5—電解液二、化學與電化學加工技術(shù)電解加工成型原理二、化學與電化學加工技術(shù)2）電解加工的特點

（1）電解加工與工件材料的強度、硬度、韌性等無關(guān)，因此，可以加工任何金屬材料。它常用于加工高溫合金、鈦合金、不銹鋼、淬火鋼和硬質(zhì)合金等難切削的材料。

（2）電解加工能以簡單的直線進給運動一次性加工出復(fù)雜的型腔、型孔（如鍛模、葉片等）。二、化學與電化學加工技術(shù)

（3）電解加工的生產(chǎn)效率高，約為電火花加工的5～10倍，在某些情況下甚至比切削加工的生產(chǎn)效率還高，而且其生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的影響。

（4）電解加工的加工表面質(zhì)量好，無毛刺和變質(zhì)層，且表面粗糙度可達Ra1.25～0.2μm，加工精度約為±0.1mm左右。

（5）理論上，電解加工在加工過程中工具不會被損耗，可長期使用。二、化學與電化學加工技術(shù)3）影響電解加工生產(chǎn)率的因素

（1）工件材料的體積電化學當量。（2）電流密度。（3）電極間隙。（4）電解液。二、化學與電化學加工技術(shù)4）影響電解加工精度和表面質(zhì)量的因素

（1）影響電解加工精度的因素①

混氣電解加工